Nefelin siyenitlerin seramik sanayinde kullanılma potansiyeli: Buzlukdağ örneği

Öz

Feldispat ve kil mineralleri cam ve seramik sanayinde yıllardır ham madde olarak kullanılmaktadır. Bunların dışında feldispatoyid (başlıca nefelin) grubu minerallerin seramik sanayinde kullanımının özellikle pişirme sıcaklığını düşürmesi, düşük viskoziteye sahip oluşu, camsı fazın hızlı gelişimine neden olması, kuvarsa karşı yüksek reaktivite göstermesi ile birçok avantaja sahip olduğu görülmüş ve kullanımı giderek yaygınlaşmıştır. Feldispatoyid mineralleri alkali magmatik kayaların, silikaca doygun olmayan siyenit bileşimindeki kayalarının içerisinde fazla oranda bulunmaktadır. İç Anadolu Bölgesi’nde nefelin içerikli siyenitler diğer felsik kayalara göre daha az yayılım göstermektedir. Buzlukdağı nefelin siyeniti İç Anadolu’da Kırşehir’in kuzeybatısındaki en büyük ve en taze alkali intrüzif kütlelerden birini temsil etmektedir. İntrüzif kütle doku özelliklerine ve tane boyutlarına göre üç alt guruba ayrılmıştır. Bunlar iri, orta ve ince kristalen nefelin siyenittir. Bu kayalar farklı renk tonlarında ve farklı mineral oranlarında benzer mineral bileşimine sahiptirler. Çoğunlukla nefelin (%19.1-54.2), K-Feldispat (ortoklaz) (%41.3-69), oligoklaz (%1.2-17.8), piroksen (%0.3-4.9), biyotit (%0.3-2.5), amfibol (%0.6-1.1) ile az oranda melanit (%0.3-11.7), kankrinit, sfen (%0.4-1.2) ve opak minerallerden (%0.1-2.5) meydana gelmektedirler. Buzlukdağ nefelin siyenitlerinin hem Na₂O/K₂O oranının %0.38-1.12 (ortalama %0.70) arasında olmasıyla hem de K₂O/Na₂O’nun %0.89-2.66 arasında (ortalama %1.53) yer alması seramik ve cam sanayisi için kullanıma elverişli olduğunu göstermektedir. Çalışma alanı dünya siyenitleri ile karşılaştırıldığında nefelin içeriklerinin oldukça yüksek ve opak mineral miktarların buna karşılık çok düşük oluşu, nefelin ve ortoklaz gibi felsik minerallerin içerisinde küçük kristaller halindeki magnetit ve ilmenit mineral kapanımlarını az oranda ve bağımsız kristaller halinde içermesi nedeniyle bu kayaların endüstriyel hammadde kullanılma potansiyelini olumlu yönde etkilemektedir.

Anahtar Kelimeler

• Nefelin siyenit,Ham madde,Seramik,Potasyum,İç Anadolu,Buzlukdağ

The potential usage of nepheline syenite in ceramic industry: Example of Buzlukdag

Abstract

Feldspar and clay minerals have been used in glass and ceramics industry for many years as raw material. Apart from these, feldspathoid (especially nepheline) group minerals are commonly used in ceramic industry because of their advantages such as decreasing firing temperature, lower viscosity, effect on rapid growth of glassy phase and high reactivity against quartz. Feldspathoid minerals are abundant within the alkaline igneous rocks, especially silica unsaturated syenitic rocks. Nepheline bearing syenites give limited outcrops compared to felsic rocks within Central Anatolia. Buzlukdağ nepheline syenite represents one of the largest and unaltered alkaline intrusive body in Central Anatolia and located in the northwest of Kırşehir. Buzlukdağ nepheline syenite is differentiated into three subgroups (coarse, medium and fine crystalline) according to textural features and grain sizes. Both subgroups have similar mineral composition but different colors and mineral proportions. Main mineral composition is nepheline (19.1-54.2%), K-feldspar (orthoclase) (41.3-69%), oligoclase (1.2-17.8%), pyroxene (0.3-4.9%), biotite (0.3-2.5%), amphibole (0.6-1.1%) with lesser amounts of melanite (0.3-11.7%), cancrinite, sphene (0.4-1.2%) and opaque minerals (0.1-2.5%). Buzlukdağ nepheline syenites have K₂O/Na₂O and Na₂O/K₂O ratios between 0.38-1.12% (mean 0.70%) and 0.89-2.66% (1.53% on average) respectively, thus they are very suitable for ceramic and glass industries. As a result, Buzlukdağ nepheline syenites have great potential in industrial uses with their high nepheline + low opaque mineral content, limited inclusions of magnetite and ilmenite within felsic minerals like orthoclase and nepheline and also presence of individual magnetite and ilmenite crystals compared to syenites around the world.

Keywords

• Nepheline syenite,Raw material,Ceramic,Potassium,Central Anatolia,Buzlukdağ

References

1. Harben PW, Kuzvart M. Industrial Minerals A Global Geology. Londyn, Industrial Minerals Information Ltd, 1996.
2. Abouzeid AZM, Negm ATA. "Characterization and beneficiation of an Egyptian nepheline syenite ore". International Journal of Mineralogy, 1-9, 2014.
3. Ehlers EG. The interpretation of geological phase diagrams. W.H. Freeman and Co, San Francisco, 1972.
4. Levin EM, Robbins CR, McMurdie HF. Phase diagrams for ceramists. The Amer. Cer. Soc., Columbus, Ohio, USA, 1974.
5. Lewicka E. "Conditions of the feldspathic raw materials supply from domestic and foreign sources in Poland". Gospodarka Surowcami Mineralnymi, 26(4), 5-18, 2010.
6. Spence HS. Nepheline syenite: A new ceramic raw material from ontario. 951, USA, American Institude of Mining and Metallurgical Engineers Technical Publication, 1938.
7. Reynolds H J. "Ceramis uses of arkansas nepheline syenite". Journal of Arkansas Academy of Science, 6, 63-64, 1953.
8. Saller M. "In a state of flux-Feldspar and nepheline syenite reviewed". Industrial Minerals, 385, 43-53, 1999.

9. Negm AT, Abouzeid AZ, Boulos T, Ahmed H. "Nepheline Syenite Processing for Glass and Ceramic Industries". Physicochemical Problems of Mineral Processing, 34, 5-16, 2000.
10. Pantshi B, Theart HFJ. "The Red Syenite of the Pilanesberg Complex; a potential raw material source for the South African ceramics and glass industry". South African Journal of Geology, 111(1), 27-38, 2008.
11. Jimoh MT, Raji IO. "Economic prospects of nepheline syenites occuring around awo, Southwestern. Nigeria". Journal of Emerging Trends in Engineering and Applied Sciences (JETEAS), 2(4), 606-609, 2011.
12. Kunduracı N, Aydın T. "The effect of nepheline syenite addition on sanitaryware body". International Journal of Engineering Research and Development, 7(2), 16-19, 2015.
13. İbrahim SS, Mohamed HA, Boulos TR. "Dry magnetic separation of nepheline syenite ores". Physicochemical Problems of Mineral Processing, 36, 173-183, 2002.
14. Bayhan H, Girgin İ. "Bayındır-Akpınar (Kaman) nefelin siyenitlerinin zenginleştirilmesi". Madencilik Dergisi, 32(2), 19-26. 1993.
15. Özün S. Flotation Characteristics of Minerals in Feldspar Ore. PhD Thesis, Middle East Technical University, Ankara, Turkey, 2012.
16. Özün S, Atalay Ü, Kadıoğlu YK. "Investigation on possibility of opaque minerals removal from foid bearing rock". Górnictwo i Geoinzynieria, 33(4), 269-276, 2009.
17. Fitton JG, Upton BGJ. Alkaline Igneous Rocks. Oxford London, Published for the Geological Society by Blackwell Scientific Publications, 1987.
18. Potter MJ. Feldspar and Nepheline Syenite. USA, U.S. Geological Survey Publications, 2000.
19. Kadıoğlu YK, Güleç N. "Types and genesis of the enclaves in Central Anatolian granitoids". Geological Journal, 34, 243-256, 1999.
20. Bolger RB. "Feldspar and nepheline syenite". Industrial Minerals, 332, 25-45, 1995.
21. Selzer S. "Keeping the plates spinning-A European tableware focus". Industrial Minerals, 397, 77-85, 2000.
22. Göncüoğlu MC, Toprak V, Kuşcu İ, Erler A, Olgun E. 1991. "Orta Anadolu Masifinin Batı Bölümünün Jeolojisi, Bölüm 1-Güney Kesim". Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı, Ankara, Türkiye, 2909, 1991 (yayımlanmamış).
23. Göncüoğlu MC, Toprak V, Kuşçu İ, Erler A, Olgun E, Rojay B. "Orta Anadolu Masifinin Batı Bölümünün Jeolojisi, Bölüm 2: Orta Kesim". Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı, Ankara, Türkiye, 1992.
24. Göncüoğlu MC, Erler A, Toprak V, Olgun E, Yalınız K, Kuşcu İ, Köksal S, Dirik K. "Orta Anadolu Masifi’nin Orta Bölümü’nün Jeolojisi, Bölüm 3: Orta Kızılırmak Tersiyer Baseni’nin Jeolojik Evrimi". Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı, 3313, 1993.
25. Akıman O, Erler A, Göncüoğlu MC, Güleç N, Güven A, Türeli TK, Kadıoğlu YK. "Geochemical characteristics of granitoids along the western margin of the central anatolian crystalline complex and their tectonic ımplications". Geological Journal, 28, 371-382, 1993.
26. Seymen İ. Kaman dolayında Kırşehir Masifinin jeolojisi. Doçentlik Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 1982.
27. Ketin İ. "Yozgat bölgesinin jeolojisi and Orta Anadolu Masifinin tektonik durumu". TJK Bülteni, 6(1), 1-40, 1955.
28. Görür N, Oktay FY, Seymen İ, Şengör AMC. Paleotectonic Evolution of the Tuzgölü Basin Complex. Central Anatolia (Turkey): Sedimentary Record of Neo-Tethyan closure. Editors: Dixon JE, Robertson AHF. In the geological evolution of the eastern Mediterranean, 467-482. Geological Society of London, Special publications, 17, 1984.
29. Lünel AT. "An approach to the naming. origin and age of Baranadağ monzonite of the Kırşehir intrusive suite". METU Journal of Pure and Applied Sciences, 18, 385-404, 1985.
30. Erler A, Akıman O, Unan C, Dalkılıç B, Geven A, Önen P. "Kaman (Kırşehir) ve Yozgat yörelerinde Kırşehir Masifi magmatik kayalarının petrolojisi ve jeokimyası". Doğa-Tr Journal of Engineering and Environmental Sciences, 15, 76-100, 1991.
31. Kadıoğlu YK, Güleç N. "Mafic Microgranular Enclaves and Interaction Between Felsic and Mafic Magmas in the Ağaçören Intrusive Suite: Evidence from Petrographic Features and Mineral Chemistry". International Geology Review, 38, 854-867, 1996.
32. Kadıoğlu YK, Özsan A. "Sulakyurt granitoidindeki ofitik olmayan gabroların konumunun sondajlarla belirlenmesi". 50. Türkiye Jeoloji Kurultayı, Ankara, Türkiye, 17–19 Şubat 1997.
33. Kadıoğlu YK, Dilek Y, Güleç N, Foland, KA. "Tectonomagmatic evolution of bimodal plutons in the Central Anatolian crystalline complex, Turkey". The Journal of Geology, 111, 671-690, 2003.
34. Boztuğ D, Jonckheere RC. "Apatite fission-track data from Central-Anatolian granitoids (Turkey): constraints on Neo-Tethyan closure". Tectonics, 26, TC3011, 2007.
35. Boztuğ D, Jonckheere RC, Heizler M, Ratschbacher L, Harlavan Y, Tichomirova M. “Timing of post-obduction granitoids from intrusion through cooling to exhumation in central Anatolia, Turkey”, Tectonophysics, 473(1-2), 223-233, 2009a.
36. Deniz K. Buzlukdağı (Kırşehir) alkali magmatik kayaçların jeolojisi. Petrolojisi ve Konfokal Raman Spektrometresi İle İncelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi Ankara, Türkiye, 2010.
37. Deniz K, Kadıoğlu YK. "Assimilation and fractional crystallization of foid-bearing alkaline rocks: Buzlukdağ intrusives, Central Anatolia, Turkey". Turkish Jornal of Earth Sciences, 25, 341-366, 2016.