Usability of Afşin-Elbistan Lignite Basin Clays in Ceramics

Year 2024, Volume: 59 Issue: 1, 21 - 41, 18.07.2024

Esra Bakır Tamer Rızaoğlu

https://doi.org/10.70054/geosound.1403678

Abstract

In this study, the potential of the clay layers in the upper levels of the coal of Kışlaköy Open Pit in Afşin-Elbistan Lignite Basin, which is the largest lignite field of Turkey, to be used in the ceramic sector was investigated. XRF and XRD analyses, strength, colour analysis, viscosity limits, shrinkage analysis and water absorption (porosity) analyses were performed to determine the technical and physical characteristics of the clays. The clays have aluminium silica hydrate main structure and Fe2O3 values were found to be higher than normal. Thin leafy profillite layers were detected in the clay. 3 endothermic reactions with temperatures of 136oC, 524oC and 939oC, indicating dehydration, crystal water loss and phase transformations occurred in the formation of clays below 63 microns and montmorillonite composition. The total shrinkage value of the clays was 2.81% and the size was measured as 106.9 mm. Water absorption rate was 0.85%, pH value was 7.9, viscosity was 100 cc/sec, litre weight was 1320 g/L and dry strength was 29.6 kg/cm2. When all the data are evaluated together, it is concluded that AEL clays can be used in ceramics when impurities are removed.

Keywords

Afşin-Elbistan, Coal, Lignite, Clay, Ceramic

Afşin-Elbistan Linyit Havzası Killerinin Seramikte Kullanılabilirliği

Abstract

Bu çalışmada Türkiye’nin en büyük linyit sahası olan Afşin-Elbistan Linyit havzası Kışlaköy Açık ocağı kömürü üst seviyelerindeki kil tabakalarının seramik sektöründe kullanılabilme potansiyeli araştırılmıştır. Killerin teknik ve fiziksel karakteristiklerinin belirlenmesi için de XRF ve XRD analizleri, mukavemet, renk analizi, kıvam limitleri, çekme analizi ve su emme (porozite) analizleri yapılmıştır. Killer Alüminyum silika hidrat ana yapısında olup Fe2O3 değerlerinin normalden yüksek olduğu ortaya konulmuştur. Kilin içerisinde ince yapraksı profillit katmanları tespit edilmiştir. 63 mikron altında ve montmorillonit bileşimli killerin oluşumunda gerçekleşme sıcaklıkları yaklaşık 136oC, 524oC ve 939oC’ olan ve dehidratasyon, kristal su kaybı ve faz dönüşümlerini işaret eden 3 endotermik reaksiyon meydana gelmiştir. Killerin toplam küçülme değeri %2,81 ve boyutu 106,9 mm olarak ölçülmüştür. Su emme oranı % 0,85, pH değeri 7,9,vizkozitesi 100 cc/sn, Litre ağırlığı 1320 g/L kuru mukavemeti 29,6 kg/cm2 olarak ölçülmüştür. Tüm veriler birlikte değerlendirildiğinde AEL killerinin safsızlıkları giderildiğinde seramikte kullanılabileceği kanaatine varılmıştır.

Keywords

Afşin-Elbistan, Kömür, Linyit, Kil, Seramik

References

• Akbulut,İ., Aksoy,T., Ölmez,T., Çağlan,D., Onak,A., Çam,İ., Sezer,S., Çevik,M., Çalışkan, V., Yurtseven,N., Sülükçü,S., 2008. Afşin Elbistan Kışlaköy Açık Kömür İşletmesi 2. Kısım 1. Bölüm Şev Stabilitesi Çalışması. MTA Genel Müdürlüğü Fizibilite Etüdleri Dairesi Başkanlığı Jeoteknik Araştırmalar Koordinatörlüğü, Ankara.
• Akbulut,İ., Aksoy,T., Ölmez,T., Çağlan,D., Onak,A., Çam,İ., Sezer,S., Çevik,M., Çalışkan, V., Yurtseven,N., Arıcı,N., 2009. Afşin Elbistan Kışlaköy Açık Kömür İşletmesi 2. Kısım 2. Ve 3. Bölüm Şev Stabilitesi Çalışması. MTA Genel Müdürlüğü Fizibilite Etüdleri Dairesi Başkanlığı Jeoteknik Araştırmalar Koordinatörlüğü, Ankara.
• Bakır, E., 2022. Afşin-Elbistan Linyit Havzası Kömür Üstü Killerinin Seramik Hammaddesi Olarak Kullanılabilirliği. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, 59s, Yayınlanmamış.
• Baykara, T., 2019. Çelikler Holding Afşin Elbistan Elektrik Üretim ve Tic.A. Ş Aylık Faaliyet Raporu, Nisan 2019 Yayımlanmamış Rapor.
• Burst, J. F.,1991. The application of clay minerals in ceramics. Applied Clay Science, 5(5-6), 421-443. Çelik, A., Kapur, S., 2019. Adıyaman bölgesi kil yataklarının farklı pişirim sıcaklıkları sonrası renk değişimleri. Adyutayam Dergisi, 7(2), 99-115.
• Deniz, K., Kadıoğlu, Y. K., Koralay, T., Güllü, B., 2021. The distribution of elements in the alteration of feldspatic minerals. Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 166(166), 167-188.
• Güllü, B., ve Bilgilioğlu, H., 2023. Sarıcakaya (Eskişehir) Granitoyidindeki Pegmatitlerin Kökeni ve Endüstriyel Hammadde Potansiyeli. Mühendislik Bilimleri ve Araştırmaları Dergisi, 5(2), 371-382. https://doi.org/10.46387/bjesr.1347030
• Gültekin, E.E., 2019. Porselen Karoların Su Emme, Açık Ve Toplam Gözenek Miktarlarına Sinterleme Sıcaklığı Ve Isıtma Hızının Etkilerinin Deney Tasarımı Yöntemiyle İncelenmesi, Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 8, Sayı 1, (2019), 538-548, ISSN: 2564-6605 doi: 10.28948/ngumuh.517180
• Jordán, M. M., Meseguer, S., Pardo, F., & Montero, M. A., 2015. Properties and possible ceramic uses of clays from lignite mine spoils of NW Spain. Applied Clay Science, 118, 158-161.
• Kızılkaya, N., Onal, M., Depci, T., Yücel, A., 2016. Usability of Malatya pyrophyllite in the traditional ceramic industry. In IOP Conference Series: Earth and Environmental Science (Vol. 44, No. 5, p. 052007). IOP Publishing.
• Kuruoğlu, M., Taşkın, N., Özkan, İ., 2022. Saipler Kilinin Zemin Özelliklerinin Belirlenmesi ve Seramik Sektöründe Kullanılabilirliğinin Araştırılması. MT Bilimsel, (22), 83-98.
• Kuşcu, M.,Yıldız, A., 2016. The mineralogy, geochemistry, and suitability for ceramic applications of Akharım (Afyonkarahisar, W Turkey) kaolinitic clay. Arabian Journal of Geosciences, 9, 1-17.
• Lambe, T. W., 1958. “The Structure of Compacted Clay”, Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 84, No. SM2, pp. 1654-1 to 1655-35
• M'Barek-Jemaï, M. B., Sdiri, A., Salah, I. B., Aissa, L. B., Bouaziz, S., Duplay, J.,2017. Geological and technological characterization of the Late Jurassic-Early Cretaceous clay deposits (Jebel Ammar, northeastern Tunisia) for ceramic industry. Journal of African Earth Sciences, 129, 282-290.
• Mirdalı, N. K., Daday, M., Daday, M. T., 2019. Kil İçeriği Yüksek Aslantaş Baraj Gölü Çökelti Malzemesinin Seramik Üretiminde Kullanılabilirliğinin Araştırılması. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 34(1), 245-254.
• Oikonomopoulos, I. K., Perraki, M., Tougiannidis, N., Perraki, T., Kasper, H. U., Gurk, M., 2015. Clays from Neogene Achlada lignite deposits in Florina basin (Western Macedonia, N. Greece): A prospective resource for the ceramics industry. Applied Clay Science, 103, 1-9.
• Semiz, B., 2018. Pamukkale (Denizli) bölgesi killerinin karakteristik özellikleri ve seramik sektöründe kullanılabilirlikleri. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 24(6), 1237-1244.
• Türkmenoğlu, A. G., Yavuz-Işık, N.,2008. Mineralogy, chemistry and potential utilization of clays from coal deposits in the Kütahya province, Western Turkey. Applied Clay Science, 42(1-2), 63-73.
• Ünal, S., Hasekioğlu, U., 2023. İlk Tür Neolitik Çömlekçilikten Günümüze Üç Boyutlu Yazıcılarla Seramik Üretimi. Motif Academy Journal of Folklore, 16(42), 821-835