BENTONİT

Alüminyum ve magnezyum bakımından zengin volkanik kül, tüf ve lavların kimyasal ayrışması sonucu oluşmuş, ağırlıklı olarak montmorillonit içeren killer ‘bentonit’ olarak tanımlanır. Bentonit, sanayi, tarım, madencilik ve mühendislik jeolojisinde kullanılan çok yönlü bir kildir.

Ca, Na ve Na-Ca montmorillonitlerden oluşmasına göre bentonitin jeolojik özellikleri ve kullanım yerleri değişmektedir. Yüksek şişme kapasitesine sahip Na bentonit su ile temasta kendi hacminin 8-10 katı şişerken, Ca-bentonitlerde şişme oranı 2-3 katı kadar olmaktadır. Na ve Na-Ca bentonitler sondaj, demir tozu peletlemesi gibi işlerde kullanılırken daha az şişme kapasitesine sahip olan Ca-bentonitlerden ağartma gibi işlerde kullanılmakta ve yaygın olarak ‘ağartma toprağı-fuller earths’ olarak da adlandırılmaktadırlar. Bu tür killerin Na₂CO₃ ile muamele edilerek, Na/Ca  iyon yer değiştirmesi sonucunda şişme kapasitesi arttırılabilir.

Mühendislik ve sondaj çalışmalarında reolojik özellikleri geliştirilmiş bentonit gerekli olduğundan Ca-bentonitlerin soda vb. katkı malzemeleriyle aktiflendirilmesi zorunlu olmuştur. Ayrıca ağartma toprağı olarak kullanılan Ca-bentonitlerinde ağartma gücünü istenen düzeye getirmek için asitle aktive edilmesi gerekebilir. Ülkemizde de Ca-bentonit çok daha yaygın olduğundan aktiflendirme işlemleri kaçınılmaz olup, asitle ve CMC  gibi katkı malzemeleriyle yapılan aktiflendirme işlemleri uygulanmaktadır. Kil minerallerinin bir çeşidi olan bentonitin genel kimyasal formülü; (Na,Ca) (Al,Mg) 6(Si₄O₁₀) 3(OH)₆ nH₂O’dur .

Bentonit,  volkanik kül, tüf ve lavların kimyasal ayrışması ve bozunmasıyla oluşmuş çok küçük kristallere sahip kil minerallerinden (başlıcası montmorillonit) oluşan çokça su emip şişen, iyonlaşma kapasitesi yüksek, sondaj çamuru, katalist, boya, plastik, dolgu vb. konularda kullanılan toprağımsı bir madene verilen ticari bir isimdir. Bentonitin mineralojik, kimyasal bileşimine; sanayi ve mühendislik uygulamaları ile benzer kullanım alanlarına göre farklı sınıflandırılmaları vardır. Burada, sanayi ve mühendislik uygulamaları için yapılan sınıflandırma verilmiştir. Bunlar: -Döküme uygun Wyoming ürünü %85’i 200 mesh bentonit bentoniti, -Soda külüyle işleme sokulmuş, döküme uygun ağartma toprağı (fuller earths), -Soda külüyle işleme sokulmuş, mühendislik işlerine uygun ağartma toprağı (fuller earths), -OCMA özel ürünü, -API özel ürünü, Ayrıca son yıllarda ‘kedi kumu’ olarak kullanılan bir bentonit ürünü ile ‘beyaz bentonit’ de bu sınıflandırmada yer almaktadır.

Kullanım alanları

• Bentonitin koloidal özelliği ve yüksek plastisitesi nedeniyle dökümde kalıp malzemesi olarak kullanılan kumları bağlayıcı özelliği vardır.   
• Sondaj çamurunun ağdalı bir duruma gelmesini, kırıntıların yukarı taşınmasını su kaçaklarının önlenmesini sağlar.
• Yağların rengini açmada kullanılan, Ca-Bentonitlerin asit aktivasyonu ile yüzey alanları ve kristal içindeki boşluklar genişletilir, Fe, Ti, Ca, Na ve K, kil minerallerin kristal kafes yapısından ayrılır, boşluklarında H+ - bağları oluşturularak, ağartma toprağına dönüştürülür ve bitkisel yağların (zeytiyağı, ayçiçeği, mısır, susam, soya, palmiye, kanola, pamuk yağları gibi) rafinasyonunda filtre malzemesi olarak kullanılır.
• Bağlayıcı ve plastik özelliğe sahip bentonit demir tozlarının peletlenmesinde kullanılır.
• İnşaat mühendisliğinde temel ve baraj yapılarında su ve sıvı sızdırmazlığını elde etmede,
• Şarap ve meyve sularının berraklaştırılmasında, -Hayvan yemi yapımında,
• İlaç, kağıt, lastik sanayiinde dolgu malzemesi olarak,
• Çimento sanayiinde, seramik sanayiinde katkı malzemesi olarak,
• Petrol rafinasyonunda,
• Atık suların temizlenmesinde,
• Boya sanayiinde ve yangın söndürücülerde,
• Gübre yapımı ve toprak ıslahında kullanılır.

Bentonit yataklarının çok büyük bir bölümü açık işletme yöntemiyle işletilmekte ancak; çok kaliteli bazı bentonit yatakları üzerindeki örtünün kalınlığı nedeniyle, Bavyera bentonit ocaklarından bir tanesinde olduğu gibi, kapalı işletme yöntemiyle de işletilebilir. Üretim teknolojisinde, lastik tekerlekli kepçe, skreyper ve paletli kepçeler ile geniş taşıma hacimli kamyon ve vagonlar ilk aşamayı oluşturur. İkinci aşamayı ise kurutma alanına yakın bir yerde kurulmuş kırılma, öğütme, aktiflendirme ve ambalajlama tesisi oluşturur. Bentonit öğütücüleri genelde 200-325 mesh tane boyutlarında öğütme özelliğine sahiptir. Yağışlı mevsimler dışında ocaktan alınan bentonit, soda ile aktiflendirilmeyecekse kurutma alanlarında yayılarak serilir. Kurumuş bentonit kepçelerle kaba kırıcı deposuna verilir, kabaca ufalanmış bentonit, bantla 200 mesh’lik değirmene gelir burada bir taraftan öğütülürken bir taraftan da 2 sıcak hava akımı ile kurutulup 200 mesh altındaki tanelerinden ayrılır. Daha sonra nem geçirmez 50’şer kg’lık torbalara konarak ambalajlanır. Bentonitler, kullanılan aktiflendirme veya katkı malzemesinin cinsine göre ‘Na aktif bentonit, aktif ağartma toprağı veya polimer katkılı bentonit’ olarak adlandırılmaktadır. Bentonit kalitesini yükseltmede en çok kullanılan yöntem, sodyum karbonatla aktiflendirme yöntemidir.Bu yöntem ,belli nem oranındaki bentonite uygun oranda soda karıştılmasıdır. Yemeklik yağlarda renk giderici olarak kullanılan doğal bentonitlerin ağartma gücünü arttırmak için , Ca bentonitler asitle aktiflendirilir. Bu işlemde asitlendirilecek bentonit, kuru ağırlığının % 30’u kadar HCl ile 105 °C  de 2-3 saat kaynatılır. Asitle tepkimeden sonra,  bentonit asit derecesini düşürmek amacıyla yıkanır ve daha sonra kurutulup ,öğütülür. Bentonit Türkiye’de magmatik kayalar, volkanik ara katkılı çökel ve salt çökel birimlerin içinde mercek, cep, kütle, ara seviyeler ve kırıklar boyunca düzensiz bir biçimde yataklanmalar gösterir.

Piyasada bentonit; ham, öğütülmüş yığın, öğütülmüş torbalanmış ve aktifleştirilmiş halde satılmaktadır. Ülkemizde sondaj, peletleme, döküm, ilaç, dolgu  ve yağ ağartma sanayi işlemlerinde kullanılan bentonit çeşitleri mevcuttur. Türkiye’de bentonit; sondaj, peletleme, döküm sanayii ve yağların ağartılması gibi bir çok alanda kullanılmaktadır. Temizlik malzemesi yapımı ve kağıt sanayi için araştırmalar devam etmektedir. Açık işletme ile üretim yapılan bentonit ocaklarında oluşan işletme çukurlarının su ile dolması, heyelan, toprak akması gibi çevresel sorunların işletme sonrası yapılacak rehabilitasyon çalışmaları ile ortadan kaldırılması gereklidir. Üretim sırasında oluşan toz için filtre kullanılması gerekli olup, kaldırılan örtü tabakasının  çevreye gelişigüzel dağıtımı  engellenmelidir.