Akpınar (Kırşehir) Bölgesi Nefelinli Siyenitinin Teknolojik Özelliklerinin Araştırılması

Year 2021, Volume: 11 Issue: 2, 123 - 131, 15.12.2021

Serhan Haner

Abstract

Nefelinli siyenitin en büyük tüketim alanları cam ve seramik sanayileridir. Serbest silis içermemesi, yüksek alkali ve alümina içermesi,
yüksek ergitme gücü ve dar erime aralığı, cam endüstrisine ideal uyum gösteren karakteristiklerdir. Endüstrinin çeşitli kollarında
kullanım alanı ve miktarı hızla artan bu değerli hammaddenin en büyük rezervleri Rusya, Kanada, Norveç, Brezilya, Çin ve Türkiye’de
bulunmaktadır. Türkiye’deki madenciliği, Kırşehir ilinin Akpınar bölgesinde yapılmaktadır. Akpınar-Kırşehir yöresi nefelinli siyeniti, İç
Anadolu Kristalen Karmaşığı içerisinde yayılım açısından en küçük intrüzif kütlelerden biri olup alkali plütonik kayalardan oluşmaktadır.
Türkiye’deki sanayiciler açısından, nefelinli siyenitin alışılmışın dışında pahalı bir hammadde olarak görülmesi sonucunda, tüketimi
düşük miktarlarda olmaktadır. Yeterince ilgi gösterilmeyen bu hammadde hakkında akademik anlamdaki bilimsel çalışmaların sınırlı
kaldığı da görülmüştür. Hammaddelerin tane boyutunun küçültmesi aşamasında ortaya çıkan enerji tüketimi kayacın kristal yapısı,
fiziksel ve mekanik özellikleri ile ilişkilidir. Bu çalışmada, Akpınar-Kırşehir yöresindeki nefelinli siyenitin mineralojik, ısıl, fiziksel
ve mekanik özellikleri ile Hardgrove öğütülebilirlik değeri (HGI: Hardgrove Grindability Index) araştırılmıştır. Nefelinli siyenitin
mineralojik özellikleri, X-Işını kırınımı (XRD: X-Ray diffraction) ve ince kesit incelemeleri ile; ısıl özellikleri, termogravimetrik ve
diferansiyel taramalı kalorimetri (DSC/TGA: thermogravimetric and differential scanning calorimetry) ve pişme rengi ölçümü ile
belirlenmiştir. Fiziksel özelliklerinden, birim hacim ağırlık, su emme oranı ve porozite değerleri; mekanik özelliklerden, Schmidt yüzey
sertliği, Ultrasonik P dalga hızı ve tek eksenli basınç dayanımı değerleri belirlenmiştir. Ayrıca HGI değerinden Bond iş indeksi değeri
hesaplanmıştır.

Keywords

Nefelinli siyenit, Kırşehir, Mineralojik, Isıl, Fiziko-Mekanik, Magmatik kayaç

Supporting Institution

TÜBİTAK Maddi Destek Sağlamıştır

Project Number

118M224

Thanks

Bu çalışmanın gerçekleşmesinde 118M224 numaralı proje ile maddi destek sağlayan TÜBİTAK’a teşekkür ederim.

The Research about the Technological Properties of Nepheline Syenite in Akpınar (Kırşehir) Region

Abstract

The largest fields of consumption of nepheline syenite are the glass and ceramic industries. Its not containing free silica, containing
high alkali and alumina, high melting power, and narrow melting range are ideal characteristics for the glass industry. Its field of use in
various branches of the industry and the largest reserves of this valuable raw material whose quantity is rapidly increasing are found in
Russia, Canada, Norway, Brazil, China, and Turkey. Its mining in Turkey is done in the Akpınar region of Kırşehir. Akpınar-Kırşehir
region nepheline syenite is one of the smallest intrusive masses in the Central Anatolian Crystalline Karm dish spread and consists
of alkali plutonic rocks. As a result of nepheline syenite being seen as an expensive raw material other than its being accustomed to
in terms of industrialists in Turkey, it is being consumed at low quantities. It has also been seen that scientific studies in an academic
sense about this raw material, which has not been shown sufficient interest, are limited. The energy consumption occurring during the
reduction of the particle size of the raw materials is related to the crystal structure, physical and mechanical properties of the rock. In
this study, mineralogical, thermal, physical and mechanical properties and Hardgrove grindability of nepheline syenite in Akpınar-
Kırşehir region were investigated. The mineralogical properties of nepheline syenite were determined by X-Ray diffraction (XRD) and
thin section studies; The thermal properties were determined by thermogravimetric and differential scanning calorimetry (DSC/TGA)
and firing color measurement. Physical properties of unit weight, water absorption rate and porosity values; Among the mechanical
properties, Schmidt surface hardness, Ultrasonic P wave velocity and uniaxial compressive strength values were determined. In addition,
the Bond work index value was calculated from the HGI value.

Keywords

Physico-mechanical features, Thermal feature, Kırşehir, Mineralogy, Nepheline syenite

Project Number

118M224

References

• Anonim, 1979. Classification of rocks and soils for engineering geological mapping. Part I-Rock and Soil Materials. Bull. Int. Assoc. Eng. Geol. 19: 364-371. Doi: 10.1007/BF02600503.
• Aplan, F.F. 1996. The hardgrove test for determining the grindability of coal. In Lecture Note on MN PR 301:Elements of Mineral Processing, Department of Energy&Geo-environmental Engineering, Pennsylvania State University, State College, Pennsylvania, pp. 92-93.
• Aplan, F.F., Austin, L.G., Bonner, C.M., Bhatia, V.K. 1974. A Study of Grindability Tests, Report to U.S. Bureau of Mines, Project G0111786.
• Bieniawski, Z.T. 1975. The point load test in geotechnical practice, Engineering Geology 9 (1): 1-11. Doi: 10.1016/0013-7952(75)90024-1.
• Carter, C.B., Norton, M.G. 2007. Ceramic Materials Science and Engineering, Springer: electronic book, e-ISBN-10: 0-387-46271-6.
• Ciullo, P.A. 1996. Industrial Minerals and Their Uses. Noyes Publications, New Jersey, No: 96-29173, 632 s.
• Deere, DU., Miller, RP. 1966. Engineering Classification and Index Properties for Intact Rock. Department of Civil Engineering, University of Illinois, Urbana, 300.
• Eurofel 2011. Feldspar. European Association of Feldspar Producers. https://www.ima-europe.eu/sites/ima-europe.eu/files/minerals/Feldspar_An-WEB-2011.pdf.
• Haner, S. 2020. The effects of ball size on the determination of breakage parameters of nepheline syenite. J. Min. Sci. 56 (5): (in press).
• Haner, S., Demir, M. 2018. Nefelinli siyenit: bir gözden geçirme. Jeol. Mühendisliği Derg. 42 (1): 107-120. Doi: 10.24232/jmd.434144.
• ISRM 1981. in: Brown, E.T. (ed), 1981. Rock Characterization Testing and Monitoring. ISRM Suggested Methods. Pergamon, Oxford.
• Kılıç, A., Teymen, A., Özdemir, O., Atiş, C.D. 2019. Estimation of compressive strength of concrete using physico-mechanical properties of aggregate rock. Iran J. Sci. Technol. Trans. Civ. Eng. 43: 171-178. Doi: 10.1007/s40996-018-0156-6.
• McLemore, V.T. 2006. Nepheline syenite, Kogel J.E., Trivedi N.C., Barker J.M., Krukowski S.T. [eds.], Industrial Minerals & Rocks (7th Edition). Published by Society for Mining, Metallurgy, and Exploration, Inc., Colorado, s. 653-670.
• Moos, A.V., Quervain, F.D. 1948. Technische Gesteinkunde, Verlag Birkhauser, Basel.
• Özer, Ü., Çabuk, E. 2006. Bond iş indeksi ve kaya parametreleri arasındaki ilişki. İstanbul Üniv. Müh. Fak. Yerbilimleri Dergisi 20 (1): 42-49.
• Tanner, A.O. 2015. Feldspar and nepheline syenite, 2013. Minerals yearbook, U.S. Geological Survey. https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/feldspar/myb1-2013-felds.pdf.
• Tuzcu, N. 1992. Petrografi-I (Magmatik Kayaçlar). 3. Basım, Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Basım Ünitesi, İzmir, Sayı: 100, 222 s.
• TÜİK 2018. Dış Ticaret İstatistikleri. Türkiye İstatistik Kurumu. https://biruni.tuik.gov.tr/disticaretapp/menu.zul.
• Vieira, C.M.F., Peçanha, L.A., Monteiro, S.N. 2006. Effect of kaolinitic clays from the state of Rio de Janeiro in the composition of whiteware floor tile bodies. Ceramica 52: 138-145. Doi: 10.1590/S0366-69132006000200004.