ANKARA ÜNİVERSİTESİ BİLİMSEL ARAŞTIRMA PROJESİ KESİN RAPORU İSTANBUL – ŞİLE CİVARINDAKİ KUVARS KUMLARININ İNCELENMESİ ve EKONOMİK ÖNEMİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ Proje Yürütücüsünün İsmi Prof. Dr. Şükrü KOÇ Yardımcı Araştırmacıların İsmi Adil Yasin BAŞTUĞ Halil ÇELİK Proje Numarası 12Ö4343009 Başlama Tarihi 17.04.2012 Bitiş Tarihi 17.10.2013 Rapor Tarihi 13.01.2014 Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Ankara - 2013 i İçindekiler I. PROJENİN TÜRKÇE VE İNGİLİZCE ADI VE ÖZETLERİ.................................................... 1 II. AMAÇ VE KAPSAM ..................................................................................................... 4 1. GİRİŞ ........................................................................................................................... 4 1.1. Çalışmanın Amacı ............................................................................................... 4 1.2. Çalışma Alanının Tanıtılması ............................................................................... 4 1.3. Kuvars Kumlarının Kullanım Alanları .................................................................. 5 1.4. İşletme Yöntemleri ............................................................................................. 6 III. MATERYAL VE YÖNTEM ......................................................................................... 7 2. BÖLGESEL JEOLOJİ ..................................................................................................... 7 3. ARAZİ ÇALIŞMALARI ................................................................................................... 9 4. BÖLGEDEKİ SİLİS KUMU İŞLETMELERİNİN TANITIMI VE İŞLEYİŞİ ............................. 14 IV. ANALİZ VE BULGULAR .......................................................................................... 18 5. MİNERALOJİK VE PETROGRAFİK ÇALIŞMALAR......................................................... 18 6. JEOKİMYA ................................................................................................................. 21 V. SONUÇLAR VE ÖNERİLER ......................................................................................... 28 VI. KAYNAKLAR .......................................................................................................... 30 VII. EKLER .................................................................................................................... 31 i Şekiller Dizini Şekil 1. Çalışma alanı yer bulduru haritası ....................................................................... 5 Şekil 2. Bölgenin jeoloji haritası ve kuzey-güney doğrultulu enine kesit ....................... 8 Şekil 3. Ba değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık ............................... 23 Şekil 4 Rb değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık. ............................... 23 Şekil 5. Zr değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık ................................ 24 Şekil 6. Ni değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık ............................... 24 Şekil 7. Sr değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık ................................ 25 Tablo Dizini Tablo 1. Şile bölgesindeki kum örneklerinin ana oksit kimyasal sonuçları.................... 21 Tablo 2. Şile bölgesindeki Kumların eser element ve bazı nadir toprak element sonuçları ......................................................................................................................................... 22 Tablo 3. Bölgeden alınan kum örneklerinin XRF analiz sonuçları. ............................... 26 Tablo 4. Cam Sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar. .................. 26 Tablo 5. Refrakter sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar. ........... 27 Tablo 6. Döküm sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar................ 27 Fotoğraf Dizini Foto 1. Riva formasyonuna ait altere andezit volkanitleri ................................................ 9 Foto 2. Kısmen altere olmuş sert volkanitler. ................................................................. 10 Foto 3. Altere andezitler.................................................................................................. 10 Foto 4. Altere andezitler.................................................................................................. 11 Foto 5. Kırmızı renkli kumtaşlarının uzaktan görünüşü. ................................................ 11 Foto 6. Kumtaşı birimleri içerisindeki kum topları......................................................... 12 Foto 7. İshaklı formasyonuna ait mostralar. ................................................................... 12 Foto 8. Kömürlü seyiveler ve radyolarit. ........................................................................ 13 Foto 9. Beyaz renkli kuvars kumları. .............................................................................. 13 Foto 10. Beyaz renkli kuvars kumları ............................................................................. 14 Foto 11. Kil ocağı............................................................................................................ 14 ii Foto 12. Kuvars kumu üretiminde kullanılan elek sistemi. ............................................ 15 Foto 13. İşletmeden genel görünüm. ............................................................................... 15 Foto 14. Kum topları. ...................................................................................................... 16 Foto 15. İçerisinde organik maddenin bulunduğu bölge................................................. 16 Foto 16. Kuvars kumlarının nakliyesi ............................................................................. 16 Foto 17. Cam sanayi için hazırlanmış kuvars kumu örneği ............................................ 17 Foto 18. Kumtaşı el örneği ve ince kesit görüntüleri. ..................................................... 18 Foto 19. Kumtaşı el örneği ve ince kesitleri. .................................................................. 19 Foto 20.ŞL-11 numaralı kumtaşı el örneği ve ince kesitleri. .......................................... 20 iii I. PROJENİN TÜRKÇE VE İNGİLİZCE ADI VE ÖZETLERİ İstanbul – Şile Civarındaki Kuvars Kumlarının İncelenmesi ve Ekonomik Öneminin Değerlendirilmesi ÖZET İstanbul – Şile ve çevresinde (Yeşilvadi, Sofular, Avcıkoru, Kızılca, Karakiraz Bölgeleri) bulunan kuvars kumlarının özellikleri araştırılarak bunların ekonomik değerleri ve kullanılabilecek sektörler hakkında bir çalışma yapılmıştır. Arazi çalışmalarında alınan örnekler bir dizi mineralojik – petrografik ve jeokimyasal analizleri yapılmıştır. Kuvars kumları her sektör için belirli bir bileşime sahip olmak zorundadır. Yapılan çalışma sonuçlarına göre kuvars kumunun endüstriyel hammadde olarak kullanımını belirleyen parametreler olan SiO2, Fe203, AI2O3, MgO, CaO, Cr2O3 Na2O,K2O, TiO2 oranları değerlendirilmiştir. Ayrıca, arazi çalışmalarında kuvars kumuna kaynak olabilecek kayaçlar incelenmiştir. Şile bölgesindeki yapılan çalışmalar sonucu kuvars kumlarının kaynağı kuvarsça zengin kumtaşlarıdır. Kumtaşı örnekleri, eser element jeokimyasından yararlanılarak iki farklı gruba ayrılmıştır. Birinci grupta Rb, Sr, Ba ve Ni yüksek, Zr düşük değerler gösterirken; ikinci grupta Rb,Sr, Ba ve Ni düşük, Zr ise yüksek değerler göstermektedir. Bu belirgin farklılık iki ayrı kaynağı işaret etmektedir. Ni yüksek olması, birinci grubun utlrabazik-bazik karakterli kayaçlardan türeyebileceğini; ikinci grubun Zr değerinin yüksek olması granitik kökenli kayaçların kaynak kaya olabileceğini göstermektedir. Çalışma alanındaki kuvars kumlarının cam sanayi için uygun olmadığı ancak döküm, refrakter ve silis kumu kullanılan diğer sanayiler için uygun değerlere sahip olduğu sonucuna varılmıştır. 1 INVESTIGATION OF QUARTZ SAND AND ASSESSMENT OF ECONOMIC IMPORTANCE AROUND ISTANBUL-SILE ABSTRACT The geologic properties of quartz sands, located in around İstanbul-Şile (Yeşilvadi, Sofular, Avcıkoru, Kızılca, Karakiraz Regions), have been investigated in terms of economical potential for industrial usage. Mineralogical-petrographical and geochemical analyses have been carried out for the samples from that regions. In generally quartz sands have to be certain composition for economic importance. In addition to field observations of resorce rocks for quartz sands, the SiO2, Fe203, AI2O3, MgO, CaO, Cr2O3 Na2O,K2O, TiO2 parameters of the sands have been evaluated for industrial rawness. Field observations and geochemical studies reveal that the resource of quartz sands is sandstones which are rich in quartz minerals. Using the trace element geochemistry sandstones are divided into 2 groups. While Rb, Sr, Ba Ni results are relatively high in the first group, Zr is low; in contrast to that Rb, Sr, Ba Ni results are lower, Zr is higher in the second group. This significant difference indicates that 2 types of resource rock. The higher Ni values come from a basic or ultrabasic rock type in the First group, the higher Zr content in the second group indicates that granitic rock type resource. According to both field observations and geochemical results Quartz sands in the study area are not suitable for glass industry, but they may be suitable for casting and refractory industry. 2 KATKI BELİRTME VE TEŞEKKÜR Proje kapsamında yapılan bu çalışmada desteğini esirgemeyen proje yürütücüsü ve Mühendislikte Projelendirme dersi danışmanı Prof. Dr. Şükrü KOÇ hocama; Bu çalışmada bana yardımcı olan başta Dr. Koray SÖZERİ ve Araş. Gör. Nihal ÇEVİK hocalarıma ve Gemoloji Araştırma Grubu arkadaşlarımdan Halil ÇELİK, Ezgi GÜLLÜ, Türkan AKÇALAR ve Özgür YEDEK’e katkılarından dolayı teşekkür ederim. 3 II. AMAÇ VE KAPSAM 1. GİRİŞ 1.1. Çalışmanın Amacı Mühendislikte projelendirme dersi kapsamında yapılan bu çalışma Ankara Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) tarafından desteklenen 12Ö4343009 nolu adlı öğrenci odaklı projedir. İstanbul – Şile ve çevresinde (Yeşilvadi, Sofular, Avcıkoru, Kızılca, Karakiraz Bölgeleri) bulunan kuvars kumlarının mineralojik-petrografik ve jeokimyasal özellikleri araştırılarak bunların ekonomik değerleri ve kullanılabilecek sektörler hakkında bir çalışma yapılması amaçlanmıştır (Şekil 1). Yapılan arazi çalışmalarında kuvars kumuna kaynak olabilecek kayaçlar incelenmiştir. 1.2.Çalışma Alanının Tanıtılması Şile, İstanbul iline bağlı bir ilçedir. Marmara Bölgesi'nin kuzey doğusunda, Karadeniz kıyısındadır. Doğuda Kandıra, güneydoğuda Derince ve Körfez, güneyde Pendik ve Gebze, güneybatıda Çekmeköy ve batıda Beykoz ilçeleriyle çevrilidir (Şekil 1). Kocaeli Yarımadasının Karadeniz kıyısında yer alan ilçenin, Doğusunda Kandıra, Güneyinde Gebze, Batısında Beykoz ve Çekmeköy, Kuzeyinde ise Karadeniz bulunmaktadır. Rakımı 126 metre olan Şile'nin yüzölçümü 755 km²'dir. İlçenin yüzölçümünün %79'u orman, %10'u tarım alanı, %11'i diğer alanlardan oluşmaktadır. Hafif kıvrımlı küçük köy ve doğal plajların yer aldığı 60 km'lik sahil şeridine sahiptir. Göksu, Şile Kabakoz ve Yeşil Çay önemli akarsulardır. 4 Kızılc Şekil 1. Çalışma alanı yer bulduru haritası 1.3.Kuvars Kumlarının Kullanım Alanları Kuvars kumları birçok alanda kullanılan önemli bir endüstriyel hammaddedir. Kuvars kumu; perlit, pomza, ve diyatomit gibi minerallerle birlikte, yalıtımlı hafif yapı malzemeleri adı altında gruplandırılmaktadır. Özellikle cam sanayi, döküm endüstrisi, yapı endüstrisi (inşaat sanayi), boru imalatı, yüzey temizleme malzemesi (Rasplama), tekstil, kumlama, patinaj kumu, kimya sektörü çeşitli spor alanlarında, ayrıca suya herhangi bir kimyasal salınım yapmaması nedeniyle, arıtma tesisleri (Filtreleme)’nde kullanılmaktadır. 5 Kullanım alanlarını belirleyen parametreler ise SiO2, Fe203, AI2O3, MgO, CaO, Co, Cr, As, P2O5 miktarları ve endüstrilerin gereksinimlerine uygun fiziksel özelliklerdir. Ülkemizde yardımcı malzeme olarak kullanılan kuvars kumu yıllık tüketimi 1.000.000 ton civarındadır (Kurşun ve İpekoğlu 1995). Hammaddeden beklenen özellikler teknolojideki değişmeler paralelinde de değişmektedir. Özellikle fırınlarda, birim alanda çekilen cam miktarının arttırılması, kum gibi zor eriyen hammaddelerde ince tane miktarı arttırılmaksızın iri tanelerin önemli miktarlarda azaltılmasını gerektirmiştir. Bunun yanı sıra, şekillendirme yöntemlerindeki hız artışı, daha homojen camı gerektirmekte, dolayısıyla hammaddelerin kimyasal kompozisyonlarındaki pozitif farklılaşma limitleri giderek daralmaktadır. 1.4.İşletme Yöntemleri Şile bölgesinde bulunan kuvars kumu işletmelerinin tamamı açık işletme olarak çalıştırılmaktadır. İşletmeler kuvars kumlarının çıkarılması ve eleme işlemlerini yaparak arzu edilen boyutlara göre sektöre sunmaktadırlar. 6 III. MATERYAL VE YÖNTEM 2. BÖLGESEL JEOLOJİ İnceleme alanını da kapsayan Kocaeli Yarımadası’nda Paleozoyik, Permo-Triyas, Geç Kretase-Orta Eosen, Geç Oligosen-Erken Miyosen, Pliyosen ve Kuvarterner yaşlı çökel kayalar ile permiyen, Permo-Triyas ve Geç Kretase yaşlı magmatik - volkanik kayalar yüzeyler. Paleozoyik zamanda Alt-Orta Devoniyen yaşlı siyah-mavi renkli biyomikritik biosparitik kireçtaşları ve bunlarla üste doğru tedrici geçişli olan grovak şistlerle temsil edilmektedir. Mesozoyik zamanda ise bölgede Verfenien’in (Alt Triyas)taban konglomerası ve grovak türü kumtaşları ile Türoniyen’in (Üst Kretase) biyomikritik kireçtaşı-marnları, Senoniyen’in (Üst Kretase) çörtlü mikrit ve biomikritlerden ibarettir. Senozoyik zamanda ise Alt Eosen (İpresiyen) yaşlı, marn, kumtaşı ve şeyller ile Lütesiyen (Orta Eosen) yaşlı kırıntılı, killi kireçtaşı ve marnlardan oluşmuştur. Ayrıca yine Senozoyik’de Neojen yaşlı kil, kum, çakıllar ve Kuvarterner alüvyonları ve kumulları bulunmaktadır. Üst Kretase yaşlı kireçtaşları Eosen (İpresiyen) içerisine çekim kayması (gravite etkisi) ile sürüklenerek Şile Sedimenter Karışığını (Olistostromu) oluşturmuşlardır. Kuvaternerdeki taraçaların incelenmesinden Şile Bölgesinin dördüncü zamanda 25 m yükseldiği ve bu yükselmenin dört olası safhada olduğu anlaşılmaktadır (Şekil 2). 7 Şekil 2. Bölgenin jeoloji haritası ve kuzey-güney doğrultulu enine kesit 8 3. ARAZİ ÇALIŞMALARI Endüstriyel hammadde olarak kullanılan kuvars kumları,hem granitik kayaçların alterasyonu sonucu serbest kalan kuvars taneciklerinden hem de kuvarsça zengin kumtaşlarından elde edilebilmektedir. Arazi çalışmaları sırasında bölgede kumtaşı birimlerine rastlanmıştır. Kuvars kumlarının kaynak kayası hakkında bilgi edinebilmek için genellikle kuvars kumunu oluşturan kumtaşı mostralarını incelemeye ağırlık verilmiştir. Bu mostralara Şekil 2’de görülen Riva ve İshaklı formasyonlarında rastlanmıştır. Riva formasyonu Riva formasyonu açık kahve renkli, kolay dağılabilen altere andezitlerden olışmaktadır. Bu formasyona ait birim Üst Santoniyen – Kampaniyen yaşlıdır (Foto 1). Foto 1. Riva formasyonuna ait altere andezit volkanitleri Riva Formasyonuna ait silisli volkanik kayaçlar, çok sert yapıda olup fay çizikleri gözlenmiştir. Akışkanlardan dolayı bir yüzeyi fazla altere olmuş volkanitler yer almaktadır(Foto 2). Kayaçların diğer yüzleri silisden dolayı sert yapıdadır. Kayaçlarda muhtemel alterasyon ürünü olabilecek yeşil mor renkler görülmüştür. 9 Foto 2. Kısmen altere olmuş sert volkanitler. Riva Formasyonuna ait bu lokasyonda kolay kırılmayan açık kahve renkli, altere olmuş andezitler yer almaktadır. (Foto 3). Foto 3. Altere andezitler. Bu formasyon ayrıca Artvinliler Mahallesi bölgesinde de ortaya çıkar. Burada açık kahvemsi-kırmızımsı renkte alterasyona uğramış kolay dağılabilen özelliğe sahiptir (Foto 4). 10 Foto 4. Altere andezitler. İshaklı formasyonu İshaklı formasyonu, kırmızı renkli konsolide olmamış, gevşek, diyajenezini tamamlamamış kuvarsça zengin kumtaşları ile karakterize olur. (Formasyon içinde yer yer kolay dağılabilen beyaz renkli kum topları da bulunmaktadır. (Foto 5, 6)) Foto 5. Kırmızı renkli kumtaşlarının uzaktan görünüşü. 11 Foto 6. Kumtaşı birimleri içerisindeki kum topları. Bu kumtaşları ve orta taneli, kahve renkli, kolay dağılabilen tabakalar halindedir. Tabakalarda tektonizma sonucu oluşmuş kıvrımlanmalar yer almaktadır. Tabaka kalınlıkları 2 cm ile 60 cm arasında değişmektedir(Foto 7). Foto 7. İshaklı formasyonuna ait mostralar. İshaklı formasyonuna ait kumtaşları içinde radyolaritler ve organik maddelerce zengin birçok kömür merceği yer almaktadır.(Foto 8). 12 Foto 8. Kömürlü seyiveler ve radyolarit. İshaklı formasyonunun bazı bölümleri beyaz renkli kumtaşları ile temsil olunur. Bunlar iri kuvars çakılları içerir. (Foto 9). Foto 9. Beyaz renkli kuvars kumları. 13 4. BÖLGEDEKİ SİLİS KUMU İŞLETMELERİNİN TANITIMI VE İŞLEYİŞİ Şile de kuvars kumu işletmesi olarak çalışan birçok işletme yer almaktadır. Alacalı mevkiinde bulunan kuvars kumu ocaklarında işletme sahibinin izni ile gözlem ve örnekleme yapılmıştır. Hâlihazırda üretim yapılan bu işletme, birçok sektöre kuvars kumu tedarik etmektedir. İşletme alanında kuvars kumunun yanı sıra killi birimler ve kömür mercekleri de bulunmaktadır. Tesis olarak sadece kuvars kumu çalışan bu firma diğer hammaddeleri çıkarmadan başka firmalara satmaktadır. İşletmede; a) Kumtaşı arasında gevşek beyaz kumlu seviyeler (Foto 10). Foto 10. Beyaz renkli kuvars kumları b) Kil Seviyesi (Foto 11). Kumtaşlarının altında bulunan killi birimler diğer işletmeler tarafından çıkarılmaktadır. Foto 11. Kil ocağı. 14 İşletmede kuvars kumlarının elde edilme işlemleri incelenmiştir. Araziden alınan hammadde eleklere dökülerek eleme yapılmaktadır. Bu işlemden sonra 2mm’nin altında olan taneler elekten geçerek pompa ile fabrikaya gönderilmektedir. Çeşitli boyutlarda eleme ve yıkama işlemi fabrikada yapılmaktadır(Foto 12). Foto 12. Kuvars kumu üretiminde kullanılan elek sistemi. SİLKUM işletmesi 0.3 – 0.5 mm büyüklüğünde üretilen kuvars kumlarını boru üretimi için Azerbaycan’a göndermektedir. Burada su borularının dış cephesinde kullanılmaktadır. 0.5 – 1.5 mm boyutunda olanlar genel olarak inşaat sektöründe kullanılmaktadır. Ocakta günlük ortalama 300 - 500 ton arası hammadde çıkarılmaktadır. Yıkanan hammadde kalın ise saatte 60 – 70 ton, temiz ise saatte 80 – 100 ton arasında çıkarılabilmektedir (Foto 13). Foto 13. İşletmeden genel görünüm. 15 Kuvars kumlarının içinde sert kum topları bulunmaktadır. Ocakta en çok açık sarı beyaz arası renkte olan kuvars kumları tercih edilmektedir. İri boyuttaki kuvars kumları arıtma sanayisinde kullanılmaktadır. Halı sahalar için 0.500 – 1.500 mm boyutundaki kuvars kumu kullanılmaktadır. (Foto 14.) Foto 14. Kum topları. Avcıkoru’daki SİLKUM işletmesinden alınan kum örneklerinde organik Foto 15. İçerisinde organik maddenin bulunduğu bölge. malzeme bulunmaması döküm sanayinde kullanılması için oldukça elverişlidir. Canlı kavkıları olan kuvars kumları döküm sanayinde kullanıldığı zaman aşırı sıcağın etkisiyle patlama veya çatlamaya sebep olmaktadır.(Foto 15.) Ocak bünyesinde sadece; kuru nem ve yaş elek analizleri yapılmakta kil oranı ölçülmektedir. Kumlar yıkandıktan sonra 80-90˚C’lik fırınlarda kurutulmaktadır. Türkiye genelinde döküm sanayisinde kullanılmak üzere kuvars kumu Şile Bölgesi’nden temin edilmektedir.(Foto 16.) Foto 16. Kuvars kumlarının nakliyesi 16 Cam sanayi için gerekli saflıktaki kuvars kumu sadece santirfüj yöntemi kullanılarak elde edilmektedir. Cam sanayinde kullanılan kuvars kumu çok ince tanelidir ve ocakta bekleme süresi uzun olması nedeniyle rüzgârla birlikte uçmaktadır. Bu, göz ardı edilemeyecek kadar büyük bir kayıp olduğundan maliyeti oldukça yüksektir (Foto 17). Foto 17. Cam sanayi için hazırlanmış kuvars kumu örneği 17 IV. ANALİZ VE BULGULAR 5. MİNERALOJİK VE PETROGRAFİK ÇALIŞMALAR Arazi çalışmaları sonucunda bölgeden 23 adet kayaç ve kum örneği alınmıştır. (Bu örnekler ŞL-4, ŞL-9 ve ŞL-11 nolu örneklerdir.) Yapılan incelemeler sonucu önemli olduğu düşünülen üç adet kumtaşı örneği mineralojik ve petrografik açıdan incelenmiştir. Örneklerin mineralojik ve petrografik özellikleri şu şekildedir: ŞL-4, örneği silis oranı düşük, karbonat oranı nispeten yüksek kumtaşıdır. Karbonat, bağlayıcı olarak bulunmaktadır. Bol klorit ve az miktarda feldispat içeren bu örnek arkozik(Dott,1964) bileşimlidir. (Foto 18). El Örneği İnce Kesit(1.Nikol) İnce Kesit(2.Nikol) Foto 18. Kumtaşı el örneği ve ince kesit görüntüleri. 18 ŞL-9 örneği, kahve renkli, masif yapıda, karbonat miktarı az ve yer yer muskovit içeren arkozik(Dott,1964) bileşimli kumtaşıdır (Foto 19). El Örneği İnce Kesit(1.Nikol) İnce Kesit(2.Nikol) Foto 19. Kumtaşı el örneği ve ince kesitleri. 19 ŞL-11 numaralı örnek ise kuvars ve feldispat oranları çok yüksek, karbonat oranı düşük ve az miktarda klorit içeren tane destekli kuvars arenittir (Foto 20). El Örneği İnce Kesit(1.Nikol) İnce Kesit(2.Nikol) Foto 20.ŞL-11 numaralı kumtaşı el örneği ve ince kesitleri. 20 6. JEOKİMYA Bölgeden alınan 23 adet kayaç ve kumtaşı örneğinden önemli olarak görülen örneklerden 12 tanesi XRF (X-ray fluorescence) yöntemi ile analiz edilmiştir. Analizler için Jeoloji Mühendisliği Bölümü YEBİM Laboratuvarlarındaki XRF cihazından yararlanılmıştır. Örnekler, çalışma alanın ismi Şile (ŞL), Kuvars kum ocağından alınan örnekler ŞL-Ocak, cam sanayi için işletilen örnek ŞL-Cam, SilKum işletmesinden alınan örnek ŞL-SilKum olarak adlandırılması yapılmıştır. Tablo 1. Şile bölgesindeki kum örneklerinin ana oksit kimyasal sonuçları. Element SiO2 Al2O3 Fe2O3 Na2O K2O CaO Dimension % % % % % % MgO TiO2 MnO P2O5 SO3 Cl % % % % % % V2O5 Cr2O3 LOI % % % Toplam % ŞL-4 42,39 8,96 3,34 0,08 2,15 20,74 0,56 0,29 0,09 0,09 0,00 0,00 0,01 0,01 21,56 100,28 ŞL-9 59,65 12,14 3,97 1,64 2,88 0,30 0,87 0,43 0,05 0,09 0,00 0,01 0,02 0,03 17,77 ŞL-11 58,17 12,61 4,14 2,01 2,61 0,23 1,41 0,50 0,06 0,05 0,00 0,01 0,02 0,01 18,46 100,30 ŞL-3c 60,63 21,78 0,87 0,06 0,77 0,08 0,08 0,16 0,00 0,00 0,03 0,01 0,01 0,01 15,32 ŞL-3d 52,74 20,01 2,85 0,06 1,10 0,13 0,37 0,40 0,01 0,03 0,12 0,01 0,01 0,03 22,74 100,61 ŞL-7 57,50 19,74 0,83 0,06 1,40 0,06 0,23 0,44 0,00 0,00 0,01 0,01 0,01 0,04 19,57 99,90 ŞL-Ocak-B 71,57 2,94 0,75 0,07 0,28 0,04 0,15 0,52 0,01 0,00 0,00 0,00 0,01 0,14 23,47 99,96 ŞL-Ocak-C 66,76 8,06 2,00 0,06 0,47 0,12 0,28 0,49 0,01 0,00 0,01 0,00 0,01 0,13 21,12 99,52 ŞL-Ocak-D 64,69 5,27 0,95 0,07 0,48 0,05 0,07 0,54 0,01 0,00 0,00 0,02 0,01 0,14 27,76 100,05 ŞL-Ocaktn 60,86 9,34 1,82 0,07 0,41 0,05 0,18 0,74 0,01 0,00 0,01 0,01 0,02 0,16 26,87 100,55 ŞL-SilKum 69,80 2,46 0,35 0,07 0,40 0,05 0,14 0,24 0,00 0,00 0,00 0,01 0,00 0,04 26,96 100,52 ŞL-Cam 86,88 0,77 0,10 0,10 0,18 0,03 0,20 0,28 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,02 11,78 100,36 99,86 99,80 Yapılan analiz sonuçları kumtaşı örneklerinin jeokimyasal içeriklerine göre iki ayrı grup oluşturduğunu göstermektedir 21 Birinci Grup İkinci Grup Tablo 2. Şile bölgesindeki Kumların eser element ve bazı nadir toprak element sonuçları As Ta Ga Ge Se Br Mo Cd In Sn Sb Te I La Ce Hf W Hg Tl Bi 54,2 147,5 151,2 3,5 6,2 3,9 3,1 13,2 1,1 0,5 0,3 2,9 0,8 0,8 1,3 0,9 1,2 2,2 15,6 28,5 2,7 114,5 1,8 0,9 0,5 Cu Zn Pb Y ŞL-4 75,6 48,6 313,1 8,5 113,8 19,1 21,3 23 3,8 3,6 6,2 7,2 5,7 3,9 13,5 1,1 0,5 0,3 4,1 0,8 0,7 0,9 0,9 1,3 2,3 22,5 Ni Co Cs Th U Nb Zr Ba ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm Sr Element ppm ppm Rb Dimension ppm ppm ppm ŞL-9 74,4 60,9 351,5 9,4 125,5 15,8 19,8 29,9 3,9 5,8 6,5 11,5 47,7 2 35,1 1476 7,5 3,7 11,7 3,9 6,6 7,1 0,6 4,1 9,5 2,6 2,2 2,7 1,2 0,3 0,3 8,2 0,7 1,2 0,9 0,9 1,3 2,2 54,4 91,7 17,8 1 0,7 1 37 49,4 12,1 11,1 0,9 0,8 0,6 7 2,4 0,8 0,7 0,6 1 0,7 0,6 1 1,2 1,3 7,6 37,6 77,4 13,5 116,7 1,6 0,8 0,7 9,7 2,1 2,1 3,5 0,8 0,3 0,3 6,1 0,7 0,8 0,7 0,9 1,7 2,3 1 9,3 0,9 0,4 0,6 38 7,5 23,2 1,1 75,8 4,1 15,2 8,3 8,6 2,3 6,4 2,8 5,7 10,1 1,7 2,2 6,4 0,8 0,4 0,9 2,7 0,7 0,8 0,9 0,9 1,3 4,1 31,6 30,2 3,2 46,2 1,2 0,9 0,6 48 3,5 97,5 1,8 1,1 0,6 1 0,5 0,4 3,1 0,9 0,8 0,4 0,9 1,4 2,2 24,5 34,1 3,6 52,5 1,7 1,3 0,9 ŞL-11 14,1 4 9,2 ŞL-3c 27,4 22,5 161,4 8,4 298,7 7,4 18,8 15 3,7 7,1 5,9 9,7 17,7 13,6 6,2 3,3 9,7 0,7 0,4 0,8 3,9 0,7 0,7 0,8 0,8 1,2 3,8 19,2 29,9 10,7 76,7 15,1 17,1 18,9 3,8 5,7 10,5 10,4 36,5 16,8 7,2 ŞL-3d 29,80 17,50 194,70 8,00 132,10 9,50 9,10 7,70 3,90 4,10 5,80 3,00 9,60 15,00 2,10 4,50 8,30 1,60 0,30 0,60 2,30 0,70 0,70 0,90 0,90 1,30 2,50 21,90 35,30 3,60 29,60 1,20 0,50 0,40 2,6 11,3 13 121,9 7,3 ŞL-7 ŞL-Ocak-B 4 5,1 6,8 1,1 5,2 286 2,4 14,4 11,6 8 1 0,5 1,7 6,5 0,8 0,4 2 0,9 0,3 0,3 5,1 0,7 0,7 0,9 0,9 1,3 2,1 15,2 32,6 1088 11,8 12,7 24,7 4,1 10,5 6,7 4,1 12,3 12,7 3,8 4,1 7,4 53,7 9,6 817,5 5,6 7,1 59,9 16,1 41 74,8 8,1 5 13,6 4,1 1,1 2,2 1,5 0,6 0,3 0,3 2,7 0,7 0,8 0,8 0,9 1,3 3,1 18,9 27,2 6,7 32,8 1 1,3 2,2 ŞL-Ocak-C 11,4 11,1 58,2 4,1 340,7 5,9 3,9 13,4 3,9 2,5 6,1 1,5 1,1 3 0,6 2,1 1 ŞL-Ocak-D 7,2 26,3 12,7 543,1 4,9 1,5 6,9 4,3 2,9 5,9 0,9 0,7 7 6,4 7,1 12,6 14,4 3,3 3,2 7,5 1,6 0,7 0,4 5,5 0,8 0,8 ŞL-Ocaktn 5,4 3,9 9 18 25,8 3,8 ŞL-SilKum 1,9 64 11 769,8 ŞL-Cam 22 Mostradan ve işletmeden alınan kumtaşlarının Ba, Rb, Zr, Ni, Sr değerlerinin ppm cinsinden karşılaştırılmaları aşağıdaki grafiklerde verilmiştir. (Grafik 1,2,3,4,5) Grafiklerde görüldüğü gibi Ba, Rb, Zr, Ni, Sr değerleri farklı trendler sergilemektedir. Buda kumtaşlarının iki farklı kökende olabileceğini göstermektedir. Ba 400 350 300 250 200 150 100 50 0 1 2 3 4 Ba Mostra 5 6 5 6 Ba Ocak Şekil 3. Ba değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık Rb 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1 2 3 Rb Mostra 4 Rb Ocak Şekil 4 Rb değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık. 23 Zr 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 1 2 3 4 Zr Mostra 5 6 5 6 Zr Ocak Şekil 5. Zr değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık Ni 25 20 15 10 5 0 1 2 3 Ni Mostra 4 Ni Ocak Şekil 6. Ni değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık 24 Sr 160 140 120 100 80 60 40 20 0 1 2 3 Sr Mostra 4 5 6 Sr Ocak Şekil 7. Sr değerlerinin mostrada ve işletmede gösterdiği farklılık Kumtaşı örneklerinin eser element jeokimyası incelendiği zaman iki gruba ayırmak mümkündür. Birinci grupta Rb, Sr, Ba ve Ni yüksek, Zr düşük değerler göstermekdir. İkinci grupta Rb,Sr, Ba ve Ni düşük, Zr ise yüksek değerler göstermektedir. Bu belirgin farklılık iki ayrı kaynağı işaret etmektedir. Ni’in yüksek olması ultrabazik-bazik karakterli kayaçların, Zr değerinin yüksek olması granitik kökenli kayaçların kaynak kaya olduğunu göstermektedir (Tablo 2). Kumtaşı örneklerinin ana oksit ve eser element jeokimyasal sonuçları incelendiğinde ŞL-4 kumtaşı örneğinde (bakınız Foto 18) karbonat bağlayacı olduğundan daha önce bahsedilmiştir. Jeokimyasal sonuçlara bakıldığında diğer kumtaşlarında CaO değeri %0.03-0.3 arasında iken bu örnekte %20.5 olması petrografik incelemelerle uygunluk göstermiştir. Aynı örnekte Sr değerinin 148 ppm çıkması Ca ile Sr’un iyon yarıçaplarının birbirlerine benzemesi nedeniyle karbonatın kristal yapısına Sr’un kolaylıkla girdiğini göstermektedir. 25 Bölgede, kuvars kumu işleten bir firmanın ocağından alınan örneklerin ana element içerikleri tablo 3’de verilmiştir. Tablo 3. Bölgeden alınan kum örneklerinin XRF analiz sonuçları. . Element SiO2 Fe2O3 Al2O3 TiO2 Cr2O3 Na2O K2O CaO MgO MnO TOPLAM ŞL-Cam 86,88 0,1 0,77 0,28 0,02 0,1 0,18 0,03 0,2 0,002 88,562 ŞL-Ocak-B 71,56 0,75 2,94 0,52 0,13 0,07 0,28 0,04 0,15 0,01 76,45 ŞL-Ocak-C 66,75 2 8,06 0,49 0,13 0,06 0,47 0,12 0,28 0,01 78,37 ŞL-Ocak-D 64,68 0,95 5,27 0,54 0,14 0,07 0,48 0,05 0,07 0,01 72,26 ŞL-Ocaktn 60,85 1,82 9,34 0,74 0,16 0,06 0,41 0,05 0,18 0,01 73,62 Kuvars kumunun endüstriyel hammadde olarak kullanımını belirleyen parametreler SiO2, Fe203, AI2O3, MgO, CaO, Cr2O3 Na2O,K2O, TiO2 değerleridir, Bu sonuçlara göre kuvars kumunun hangi sektörde kullanılabileceği belirlenir. Foto 12, 13, 14 ve 15 de cam, refrakter ve döküm sanayileri için uygun analiz değerleri ile birlikte bölgeden alınan kuvars kumu örneklerinin analiz sonuçları tablolara aktarılmıştır. Buna göre bölgedeki kuvars kumlarının hangi sektör için daha uygun olduğu belirlenmeye çalışılmıştır. Cam sanayi için kullanılan kuvars kumları için en önemli husus SiO2 içeriğinin %95-99 arasında olması, demir içeriğinin de % 0.01 den az olması gerekmektedir. İncelenen örnekler Fe2O3 içeriği ve SiO2 içeriği açısından uygun değildir(Tablo 4). Ancak bazı fabrikalar uygun SiO2 değerine ulaşmak için düşük SiO2 içerikli örnekleri zenginleştirme yaparak gerekli seviyelere çıkarabilmektedir. Tablo 4. Cam Sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar. Element Cam üretimi için ideal İşletmenin elde ettiği oran oran (%) SiO2 95-99 86.88 Fe2O3 <0.01 0,1 26 Refrakter sanayi için istenilen en önemli husus demir (Fe2O3) , silis (SiO2), alüminyum(Al2O3), kalsiyum (CaO), sodyum + potasyum Na2O +K2O içeriğidir. XRF analizi sonuçlarına göre bölgeden alınan örnekler refrakter sanayinde kullanılması için uygun değildir. Ancak cam sanayinde olduğu gibi bu tip üretim yapan fabrikalar daha düşük değerlere sahip örnekleri alarak, zenginleştirme yapıp istenen değerleri elde etmeye çalışmaktadırlar(Tablo 5). Tablo 5. Refrakter sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar. Element Refrakter sanayi için Ocaktan alınan kum Ocaktan alınan Ocaktan alınan ideal oran (%) örnekleri ŞL-Ocak-B kum örnekleri ŞL- kum SilKum ŞL-Cam örnekleri SiO2 95-99 71,57 69,80 86,88 Fe2O3 0.3-1.3 0,75 0,34 0,1 Al2O3 0,1-2,8 2,9 2,45 0,76 CaO 0,2-2,4 0,04 0,04 0,03 Na2O-K2O 0,2-1,5 0,35 0,47 0,28 Döküm sanayi için kullanılan kuvars kumlarında ise, kullanılan değerler silis (SiO2), titan (TiO2), krom (Cr2O3), ve demir (Fe2O3) içeriğidir. Bölgeden alınan örneklerin bu sektörde çalışan fabrikalar için kabul edilebilir değerlere sahiptir. İhtiyaç duyulması halinde ürünü kullanan fabrikalar kendileri zenginleştirerek istedikleri değerleri elde edebilmektedir. Tablo 6. Döküm sanayi için istenen oranlar ve işletmede elde edilen oranlar. Element Döküm sanayi için ideal oran (%) Ocaktan alınan kum İşletmedeki kumtaşı örneklerinin jeokimyasal ortalaması (%) SiO2 >99,15 71,57 Fe2O3 <0,147 0,75 Al2O3 <0,3 2,9 CaO <0,02 0,04 K2O <0,03 0,35 MgO <0,02 0,17 TiO2 <0,101 0,47 Ortalama nem Yaş kum <5; Kuru kum <0,1 - Kızdırma Kaybı <0,2 - 1500 Minimum - Sinterleşme Sıcaklığı (°C) 27 V. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Şile bölgesindeki yapılan çalışmalar sonucu kuvars kumlarının kaynağı kuvarsça zengin kumtaşlarıdır. Kumtaşı örnekleri, eser element jeokimyasından yararlanılarak iki farklı gruba ayrılmıştır. Birinci grupta Rb, Sr, Ba ve Ni yüksek, Zr düşük değerler gösterirken; ikinci grupta Rb,Sr, Ba ve Ni düşük, Zr ise yüksek değerler göstermektedir. Bu belirgin farklılık iki ayrı kaynağı işaret etmektedir. Ni yüksek olması, birinci grubun utlrabazikbazik karakterli kayaçlardan türeyebileceğini; ikinci grubun Zr değerinin yüksek olması granitik kökenli kayaçların kaynak kaya olabileceğini göstermektedir. Yüksek Sr’un karbonat çimentoda Ca’un yerini Sr’un aldığını gösterir. Yapılan jeokimyasal analiz sonuçlarına göre SiO2 oranları %60-86 arasında bulunmuştur. Bölgedeki kuvars kumu üreten işletmeler yıkama ve eleme işlemleri yaparak SiO2 oranını %80-90’lara kadar çıkarmaktadır. Cam sanayinde kullanılan kuvars kumlarında ayrıca demir içeriği de çok önemlidir. Bölgede bulunan kuvars kumu işletmesine ait ocaktan aldığımız bazı örneklerde demir oranı %0.1, SiO2 oranı ise % 86,88 ler civarındadır. Bu kumların cam sanayisinde kullanılabilecek nitelikte olmadığı anlaşılmaktadır. Fakat yine de bazı fabrikalar bu örnekleri zenginleştirerek kullanma yoluna gitmektedirler. Refrakter sanayinde kullanılan kuvars kumlarında silis demir, alüminyum, kalsiyum ve sodyum + potasyum içeriği çok önemlidir. Bu değerler hammadde olarak alınan kuvars kumunun yıkanmasıyla, ulaştırılabilmektedir. ağır Bölgeden mineralleri aldığımız ayrıştırılarak bazı örneklerin istenilen değerlere refrakter sanayinde kullanılması uygundur (Tablo 5) Döküm sanayinde kullanılan kuvars kumlarında silis, titan, krom ve demir içeriği esas alınmaktadır. Bölgeden alınan örneklerin değişim aralıkları yüksek olduğu için, kuvars kumlarının döküm sanayinde kullanılması uygun değildir. Ancak canlı kavkıları olan kuvars kumları döküm sanayinde kullanıldığı zaman aşırı sıcağın etkisiyle patlama veya çatlamaya sebep olmaktadır. Kum örneklerinde diğer parametreler arzu edilen değerlere satın alan firmalar tarafından çekilebilmektedir ve organik malzemenin olmaması nedeniyle de döküm sanayinde kullanılması için oldukça elverişlidir. 28 Bölgede ocaktan çıkarılan kumlar herhangi kimyasal işleme maruz bırakılmadan sadece eleme ve yıkama işlemine tabi tutulmaktadır. Elde edilen ürün sektörde çalışan fabrikalar için kabul edilebilir değerlere sahiptir. İhtiyaç duyulması halinde ürünü kullanan fabrikalar aldıkları kuvars kumlarını istedikleri ölçüde zenginleştirebilmektedirler. Bölgedeki işletme 0.3 – 0.5 mm büyüklüğünde üretilen kuvars kumlarını boru üretimi için ihraç etmektedir. Bu malzeme su borularının dış cephesinde kullanılması için uygundur. İri boyuttaki kuvars kumları arıtma sanayisinde kullanılırken halı sahalar için 0.500 – 1.500 mm boyutundaki kuvars kumu kullanılmaktadır. 29 VI. KAYNAKLAR Kurşun, İ., İpekoğlu, B., 1995. Türkiye Kuvars Kumu Potansiyeline Genel Bir Bakış, Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, Bildiri Özleri s.169-177, İzmir. Gedik, İ., Duru, M., Pehlivan, Ş. ve Timur, E., 2005. Türkiye Jeoloji Haritası İstanbul F 22c Paftası, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Jeoloji Etüd Dairesi, s.48, Ankara. 30 VII. EKLER a. Mali Bilanço ve Açıklamaları Proje Bütçesinde Proje No Bütçe Kodu Örnek Adı Gelir Gider Kalan Miktarı Miktarı Miktar Toplam Tüketime Yönelik 12Ö433009 6-03-2 ve Mal Malzeme 991,90 991,90 Alımları 12Ö433009 Yukarıdaki 6-03-5 bütçedeki Hizmet 17.224,10 Alımları kullanılmayan kalemler 6.077,00 11.147,10 geç kalındığından dolayı kullanılamamıştır. Buna karşın bazı gerekli ihtiyaçlar Gemoloji Araştırma Grubu desteği ile karşılanmıştır. b. Proje kapsamında satın alınan/kiralanan herhangi makine ve teçhizat yoktur. c. Teknik ve bilimsel ayrıntılar proje metni içerisinde detaylı olarak anlatılmıştır. 31 d. Proje sonuçlarının bir bölümü Jeoloji Mühendisliği Mühendislikte Projelendirme dersi kapsamında sunulmuştur. 32 programında okutulan
© Copyright 2024 Paperzz
