Mineralogical and Chemical Evaluation of a Slag with High Mn Content

Yıl 2025, Cilt: 46 Sayı: 2, 120 - 128, 29.08.2025

Güllü Deniz Doğan Külahcı

Öz

While conducting field studies in the Kırıkkale/Erenler region, an unusual specimen (M1) was found among sedimentary rocks. This specimen is a shiny metallic gray-black color, quite heavy, and distinctly different from the surrounding rocks. Considering the macro characteristics of M1, there was a suspicion that it could potentially be a 'meteorite,' which led to the conduction of detailed mineralogical and chemical analyses on the sample. M1 is nodular in shape, weighs approximately 200 g, and has an average diameter of 6 cm. It typically has a smooth surface, although certain areas exhibit a vesicular texture, and it has a non-magnetic structure. When M1 is cut along its long axis, it is observed that its inner surface is flat and lacks distinct grains, chondrules, or concentric layers. Metallic luster is only visible in its broken or fragmented parts. High concentrations of Mn and lower concentrations of Fe were detected in the sample. According to EDX analysis, Mn (~61-88%) and Fe (~5-6%) were identified. Based on these results, it was determined that the sample could not be classified as a meteorite, and efforts were made to identify the source of its elevated Mn content. The possibility of the sample being a 'manganese nodule' formed through sedimentary processes was evaluated; however, the absence of concentric layers and botryoidal texture effectively ruled out this possibility. Considering the location where the sample was observed, within a formation near railroads, and the disposal of industrial slags in such areas as fill material, it was concluded that the M1 sample possesses characteristics of an industrial slag rich in metals, similar to ferromanganese formed by heating a mixture of manganese and iron in a blast furnace.

Anahtar Kelimeler

Slag , Manganese , Iron , Nodule , Meteorite

Yüksek Mn İçeriğine Sahip Bir Cüruf Üzerinde Mineralojik ve Kimyasal Değerlendirme

Öz

Kırıkkale/Erenler civarındaki saha çalışmaları sırasında sedimanter kayaçlarla birlikte bulunan, parlak metalik gri-siyah renkli, oldukça ağır ve etrafındaki kayaçlardan farklı bir örneğin (M1) varlığı dikkat çekmiştir. M1’in, makro özellikleri değerlendirildiğinde “meteorit” olabileceğinden şüphelenilmiş ve bu sebeple örnek üzerinde detaylı mineralojik ve kimyasal analizler gerçekleştirilmiştir. M1, nodüler şekilli, yaklaşık 200 g ağırlığında ve ortalama 6 cm çapındadır. Genel olarak pürüzsüz bir yüzeye sahip M1’in bazı kesimlerinde vesiküler doku görülmekte ve manyetik olmayan bir yapısı bulunmaktadır. M1 uzun ekseni boyunca kesildiğinde iç yüzeyinin düz ve içinde belirgin taneler, kondüller (chondrules) ve konsantrik katmanların bulunmamaktadır. Sadece kırık veya parçalanmış kısımlarında metalik bir parlaklık vardır. Örnekte EDX analizlerine göre yüksek Mn (~%61-88) ve daha düşük düzeyde Fe (~%5-6) konsantrasyonu tespit edilmiştir. Bu sonuçlarla meteorit olamayacağı tespit edilen örneğin yüksek Mn içeriğinin kaynağı belirlenmeye çalışılmıştır. Bu sonuçlarla meteorit olamayacağı tespit edilen örneğin yüksek Mn içeriğinin kaynağı belirlenmeye çalışılmıştır. Örneğin sedimanter süreçlerle oluşan “manganez nodülü” olma olasılığı da değerlendirilmiş ancak konsantrik katmanlar ve botriyoidal dokusu göstermemesi bu olasılığı ortadan kaldırmıştır. Örneğin gözlendiği yer itibariyle demiryollarına yakın bir formasyon içinde bulunması, güncel endüstriyel curüfların bu gibi alanlarda dolgu malzemesi olarak bertarafının sağlanması, M1 örneğinin, yüksek fırında manganez ve demir karışımının ısıtılmasıyla oluşmuş ferromanganez gibi metal bakımından zengin endüstriyel cüruf özelliklerine sahip bir parça, olduğu sonucuna varılmıştır.

Anahtar Kelimeler

Cüruf , Manganez , Demir , Nodül , Meteorit

Teşekkür

Yazar, SEM-EDX analizlerinin gerçekleşmesinde Hacettepe Üniversitesi Jeoloji Mühendisliğinden Doç. Dr. Evren Çubukçu ve Potsdam Üniversitesin Jeoloji Enstitüsünde bulunan ve Dr. Seann McKibbin ve Christina Guenter’e teşekkür eder.

Kaynakça

• Brearley, A.J., 2014. 1. 9 - Nebular Versus Parent Body Processing. ss 309-334. Holland, Heinrich D., Turekian, Karl K., ed. 2014 .Treatise on Geochemistry (Second Edition), Elsevier, https://doi.org/10.1016/B978-0-08-095975-7.00106-6.
• Brett, R., 1967. Cohenite: its occurrence and a proposed origin, Geochimica et Cosmochimica Acta, 31(2) 143-159. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(67)80042-5.
• Criado, M., Ke, X., Provis, J. L., & Bernal, S. A. 2017. Alternative inorganic binders based on alkali-activated metallurgical slags. In H. Savastano Junior, J. Fiorelli, & S. F. dos Santos (Eds.), Sustainable and nonconventional construction materials using inorganic bonded fiber composites (185–220). Woodhead Publishing. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-102001-2.00008-5
• Dikme, D. 2010. Doğal Sülfat İçeriği Yüksek Olan Kumlarla Üretilen Harçlarda Sülfat Etkisinin İncelenmesi Ve Mineral Katkıların Etkisi. İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, 77 s, İstanbul.
• DPT, 2001. Sekizinci kalkınma planı. Madencilik özel ihtisas komisyonu raporu, Devlet Planlama Teşkilatı, Metal Madenler Alt Komisyonu, Diğer Metal Madenler Çalışma Grubu, Ankara. https://www.sbb.gov.tr/wpcontent/uploads/2022/08/Sekizinci-Bes-Yillik-Kalkinma-Plani-Madencilik-OIK-Raporu-MetalMadenlerAltKomisyon-Degerli-Metaller-Calisma-Grubu-Raporu.pdf (Erişim Tarihi: 18.06.2025)
• Eekelers, K., Degryse, P., Muchez,P., 2016. Petrographic investigation of smithing slag of the Hellenistic to Byzantine city of Sagalassos (SW-Turkey), American Mineralogist, 101, 1072–1083. https://doi.org/10.2138/am-2016-5390
• Gürsoy, Y.G., 2021. Düşük Tenörlü Mangan Cevherinin Kuru Manyetik Ayırma Yöntemi İle Zenginleştirilmesinde Tane Boyutunun Etkisi, ESOGÜ Müh Mim Fak Dergisi, 29(3), 337-345.
• Kaya G., Turan S, 2003. Yüksek Fırın Cüruflarının Seramik Sektöründe Katma Değeri Yüksek Ürünlerin Eldesinde Değerlendirilmesi, Mühendis ve Makine, 45, 536,48-60.