FARKLI KAYNAKLARDAN ELDE EDİLEN DEMİR ATOMUNUN, DÖKÜM KİLİ İLE ELDE EDİLEN MULLİT YAPISI İÇİNDE ABSORPLANMA DERECESİNİN BELİRLENMESİ

Year 2024, , 1407 - 1415, 12.08.2024

Zeynep Gizem Sarıtaş , Rasim Ceylantekin

https://doi.org/10.31796/ogummf.1313473

Abstract

Bu çalışmada; seramik ve porselen sektörünün önemli hammaddelerinden biri olan kilin daha temiz ve kaliteli bir şekilde yumuşak porselen üretimi sektörüne kazandırılması amaçlanmaktadır. Bu çalışmanın en büyük amaçlarından biri geleneksel seramik endüstrisinde kullanılan killerde yüksek oranlarda bulunan demirin renklenmesini engellemektir. Çalışmada; SAN-90 kiline ağırlıkça %0, %2, %4, %6, %8, %10 oranlarında iki tip demir (Fe2O3 ve FeCl3) ilave edilmiştir. Demirin mullit ile etkileşimi incelenmiştir. Fe kristal yapıya girdiğinde FeO parçalanacak ve renklenme etkisi önlenecektir. Belirtilen formülasyonlar ile hazırlanan numuneler 1200 oC'de pişirilmiştir. SAN-90 kilinin kimyasal özelliklerini belirlemek için XRF (X-ray Floresans), XRD (X-ray Kırınımı) analizi ve termal özelliklerini belirlemek için TG/DTA (Thermal Gravimetry / Differential Thermal Analysis) analizleri yapılmıştır. Daha sonra sinterlenen numunelerin yoğunluk, su emme ve porozite testleri yapılarak L*a*b* değerleri ölçülmüştür. Bunlara ek olarak sinterlenmiş numuneler üzerinde XRD analizi yapılarak demir ilavesinin sıcaklık ile davranışı incelenmiştir. Ayrıca mullitin kristal parametreleri hesaplanarak mullitteki demir çözünürlük limiti belirlenmiştir. Yüzey görüntüleri ve mullit kristallerinin büyümesi SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) analizi ile incelenmiştir. Çalışma kapsamında SAN-90 killerinin porselen/seramik endüstrisinde kullanılabilirliği, yüksek demir çözünürlüğünü barındıran yüksek mullitleşme oranı ile avantajlar sağlamaktadır.

Keywords

Kil, Mullit, Demir, Demir Çözünürlüğü, SAN-90

Supporting Institution

Kütahya Dumlupınar Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi (KDPU-BAP)

Project Number

2022-61

Thanks

Bu çalışma, Dumlupınar Üniversitesi’nin Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi (BAP) tarafından sağlanan maddi destekle gerçekleştirilmiştir (Proje No: 2022-61). Sağladıkları destekten dolayı BAP birimine teşekkürlerimizi sunarız.

DETERMINATION OF THE DEGREE OF ABSORPTION OF IRON ATOMS OBTAINED FROM DIFFERENT SOURCES IN THE MULLIITE STRUCTURE OBTAINED WITH CASTING CLAY

Abstract

In this study; It is aimed to bring clay, which is one of the important raw materials of the ceramic and porcelain sector, to the soft porcelain production sector in a cleaner and higher quality way. One of the major aims of this study is to prevent the coloration of iron, which is found at high rates in the clays used in the traditional ceramic industry. In the study; Two types of iron (Fe2O3 and FeCl3) were added to SAN-90 clay at the rates of 0%, 2%, 4%, 6%, 8%, 10% by weight. The interaction of iron with mullite was investigated. When Fe enters the crystal structure, FeO will be broken down and the coloration effect will be prevented. The samples prepared with the specified formulations were fired at 1200 oC. XRF (X-ray Fluorescence), XRD (X-ray Diffraction) analyzes were performed to determine the chemical properties of SAN-90 clay and TG/DTA (Thermal Gravimetry / Differential Thermal Analysis) analyzes were performed to determine its thermal properties. Then, density, water absorption and porosity tests of the sintered samples were performed and L*a*b* values were measured. In addition to these, the behavior of iron addition with temperature was investigated by performing XRD analysis on sintered samples. In addition, the iron solubility limit in mullite was determined by calculating the crystal parameters of mullite. Surface images and growth of mullite crystals were investigated by SEM (Scanning Electron Microscopy) analysis. Within the scope of the study, the usability of SAN-90 clays in the porcelain/ceramic industry provides advantages with its high mullitization rate, which contains high iron solubility.

Keywords

Clay, Mullite, Iron

Project Number

2022-61

References

• Akcıl, A. ve Tuncuk, A. (2006). Kaolenlerin Safsızlaştırılmasında Kimyasal ve Biyolojik Yöntemlerin İncelenmesi. Kil Bilimi ve Teknolojisi Dergisi. 1(2). 59-69.
• Ceylantekin, R. ve Başar, R. (2018). Solid solution limit of Fe2O3 in mullite crystals, produced from kaolin by solid state reactions. Ceramics International, 44(7), 7599–7604. https://doi.org/10.1016/J.CERAMINT. 2018.01.178
• Duval, D. J., Risbud, S. H. & Shackelford, J. F. (2008). Mullite. Ceramic and Glass Materials: Structure, Properties and Processing, 27–39. https://doi.org/10.1007/978-0-387-73362-3_2/COVER
• Elmas, E. (2009). Mullit oluşumunda mekanik aktivasyonun etkisi. (Yüksek Lisans Tezi). Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sakarya.
• Ilić, S., Ivanovski, V. N., Radovanović, Ž., Egelja, A., Kokunešoski, M., Šaponjić, A., & Matović, B. (2020). Structural, microstructural and mechanical properties of sintered iron-doped mullite. Materials Science and Engineering: B, 256, 114543. https://doi.org/10.1016/J.MSEB.2020.114543
• Koroğlu, Ç. (2007). Ağaçlı-Bolluca (İstanbul) yöresi seramik killerinin malzeme özelliklerinin araştırılması. ( Yüksek Lisans Tezi). İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Sarıtas, Z. (2023). Farklı Tipteki Killerden Oluşturulan Mullit İçinde Demir Çözünürlüğünün Belirlenmesi. (Yüksek Lisans Tezi). Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kütahya.
• Lee, W. E. ve Iqbal, Y. (2001). Influence of mixing on mullite formation in porcelain. Journal of the European Ceramic Society, 21(14), 2583–2586. https://doi.org/10.1016/S0955-2219(01)00274-6
• Ozguven, F. E. (2011). Bir bentonitik kil içindeki simektit mineralinin nicel olarak belirlenmesi. (Yüksek Lisans Tezi). Ankara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• Schneider, H. (1987). Solubility of TiO2, Fe2O3 and MgO in mullite. Ceramics International, 13(2), 77–82. https://doi.org/10.1016/0272-8842(87)90042-3
• Schneider, Hartmut, Fischer, R. X., & Schreuer, J. (2015). Mullite: Crystal structure and related properties. Journal of the American Ceramic Society, 98(10), 2948–2967. https://doi.org/10.1111/JACE.13817
• She, J. H. ve Ohji, T. (2003). Fabrication and characterization of highly porous mullite ceramics. Materials Chemistry and Physics, 80(3), 610–614. https://doi.org/10.1016/S0254-0584(03)00080-4
• Sümer, A. (2002). Şile bölgesi yüksek tabanlı demirli taban killerin zenginleştirilmesi. (Yüksek Lisans Tezi). İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.