DİATOMİT

Diatomit, almanca “Kieselgur” ve ingilizce “Diatomeceous Earth” kelimelerinden türetilen Kiselgur ve Diatomit tanımları ile endüstriyel hammadde olarak kullanılır. Ticarette Libya kaynaklı diatomit Tripoli, Danimarka kaynaklı ve %20-25 plastik kil içerikli diatomit Moler adı ile yer alır. Diatomit, volkanik aktivitelerin fazla olduğu yörelerde bulunan tatlı ve tuzlu su haznelerinde fotosentez olayının yoğun olarak gerçekleştiği sığ (0-35m ) derinliklerde yaşayan tek hücreli alg türü olan diatome iskeletlerinin yanısıra kil, kum, volkanik kül ve diğer organik kalıntılardan oluşan bir kayaçtır. Diatome iskeletleri SiO₂.nH₂O içeriklidir.

Diatomitlerin kimyasal bileşimleri oluştukları ortam koşullarına bağlı olarak değişir. Sertliği içeriğine uygun olarak 4,5-6 arasında değişir, kırılgan yapısı tanelenebilmesi nedeniyle sertlik 1,5’ e kadar düşer. Diatomiti oluşturan diatome iskelet kalıntıları 5-1000 µm boyutları arasında değişim gösterirken ağırlıklı olarak ortalama boyutları 50-100 µm arasındadır; bir inç küpte 40 milyar tane bulunabilir. Diatomitte boşluklu iskeletlere sahip diatomeler ve diatome taneleri arasında kalan boşluklar toplam poroziteyi oluştururlar ve boşluk değeri %95’e kadar çıkabilir. Sahip oldukları boşluk değerlerine bağlı olarak ağırlıklarının üç katına kadar su emebilirler. Isı iletkenlikleri 100-300º C de 0.08,     800º C de 0.10, 1200º C de 0.11 Kcal/m2.c.h. dir. İçerdiği safsızlıklara bağımlı olarak erime dereceleri 1000-1500º arasında değişir. Diatomitler birçok kimyasallara dayanıklıdır, ancak yüksek sıcaklıklarda kuvvetli bazlardan etkilenir, kimyasal bileşimi nedeniyle hidrofluorik asite dayanımsızdır. Beyazlık derecesi içeriğine bağlı olarak %90’a kadar çıkabilen diatomitler, düşük yoğunlukları, orta dereceli refrakterlikleri, yüksek absorbsiyon kapasiteleri, ufak tane boyutuna ufalanabilirlikleri ve yüksek yüzey alanı değerine sahip olmaları gibi özellikleri ile sanayinin çok değişik alanlarında kullanım olanağı bulurlar. Diatomit, sanayide;

• Doğal Diatomit,
• Kalsine Diatomit,
• Beyaz Kalsine (Flaks Kalsine), diatomit olarak pazarlanır.

  Her üç tipte, sanayinin gereksinimleri doğrultusunda, değişik firmalar tarafından üretilen tane boyutları, fiziksel ve kimyasal özellikleri farklı olabilen çeşitli diatomit ürünleri vardır. Diatomit ürünlerinin  kullanım alanları önem sırasına göre şöyle sıralanabilir:

  • Filtre yardımcı malzemesi,
  • Dolgu malzemesi,
  • İzolasyon (ısı, ses, elektrik) malzemesi,
  • Absorbant,
  • Aşındırıcı,
  • Katalizör taşıyıcı,
  • Hafif yapı malzemesi,
  • Refrakter malzemesi,
  • Silika kaynağı,
  • Gübrelerde düzenleyici.

  Süzme yardımcıları suda askı halinde bulunan istenmeyen katı maddelerin alınması için kullanılırlar. Süzme işlemi mekaniktir, yardımcı madde (diatomit) kimyasal olarak sıvı ile karışmaz. Sıvının filtrasyonunda yardımcı istenmeyen katılarla birlikte filtre (kumaş, elek, gözenekli taş veya metal) yüzeyinde ince bir tabaka halinde toplanır. Süzme işlemi boyunca sıvıya az miktarda diatomit ilave edilir. Kullanılan diatomit ürünleri sıvı cinslerine ve filtrasyon proseslerine uygun olarak çeşitli karakteristiklere sahiptir. Genelde tane boyutu önem taşır, iri taneler yükselen direnç ve yavaş süzme ile çok yüksek şeffaflık sağlanır. Diatomit süzme yardımcısı olarak şeker şerbeti, bira, şarap, viski, meyva suları, bitkisel yağlar, sanayi atık sıvıları, havuz suları, kimyasallar, vernik ve madeni yağ filtrasyonlarında kullanılır. Son senelerde de bioteknolojide katı filtre olarak çevre kirliliği temizliğinde ve toprakların yenilenmesinde kullanılır olmuştur.

  Dolgu Maddesi

  Dolgu maddeleri sanayi ürünlerinin kalitesini bozmadan ucuzluğunu sağlamak ve özelliklerini geliştirerek performanslarının arttırılmasında kullanılan maddelerdir.Diatomit başta boya olmak üzere kağıt, lastik, plastik, ilaç, kozmetik, diş macunu, cila ve değişik kimya sanayi ürünlerinde dolgu maddesi olarak kullanılır. Uygulamada diatomitin hafifliği, dayanıklılığı, kimyasallara direnci, ısı, ses ve elektrik izolasyon kabiliyeti, yüksek emicilik özelliğinden yararlanılır. Beyazlık derecesi kullanım alanlarına göre önem kazanır. Boya sektöründe, pürüzsüz yüzeyler elde etmek için diatomit yerine kullanıldığı tebeşir ve kil gibi maddelerden pahalı olmasına rağmen aranan bir dolgu maddesidir ve 200-300 µm tane boyutlu diatomit boyaya %2-3 oranında katılmaktadır.

  İzolasyon Maddesi

  Diatomit, kireç ve çimento ile ses ve ısı izalasyonları için plaka üretiminde kullanılır. yüksek sıcaklıklarda izolasyon malzemesindeki hava boşlukları yoğun bir radyasyon, hızlı bir konveksiyon sağlar. Hava boşlukları ne kadar büyükse radyasyon o kadar büyük olur; bu neden ile de izolasyonda kullanılacak diatomitlerde büyük boyutlu diatome içerikleri aranır. Soğuk hava depolarındaki çeşitli uygulamalarda toz, kum, blok ve levha halinde diatomit malzemeleri kullanılır.

  Absorbant

  Diatomitler ağırlıklarının 3-4 katı kadar sıvı emme yeteneğine sahiptirler. Bu özellikleri ile evcil hayvanların, ahırların, kümeslerin ve özellikle kürk hayvanları yetiştirme çiftliklerinde altlık sergi maddesi olarak kullanılır. Örneğin Danimarka ürünü Moler Kuzey Avrupa ve İskandinavya ülkelerinde hayvan altlığı olarak yoğun biçimde kullanılmaktadır. Nitrogliserin ilk olarak diatomite emdirilerek tehlikesizce taşınması sağlanmıştır. Asit şişeleri diatomit dolgulu ambalajlarda taşınarak kırılmaları ile oluşabilecek olumsuzluklar önlenir. Son zamanlarda yapılan çalışmalarda zeolit maddesi karayollarında tuzlama işlemleri yerine kullanımı söz konusu olmuştur. Bu konuda diatomit zeolite alternatif bir madde olabilir.

  Aşındırıcı

  Yumuşak aşındırıcılık özelliği ile diatomit  özellikle otomotiv sektöründe parlatıcı olarak kullanılır. Temizlenmiş doğal diatomit çok yumuşak aşındırıcı olarak mücevhercilikte kullanılan parlatıcılar formulasyonunda yer alır.

  Katalizör Taşıyıcı

  Katalizör taşıyıcı olarak hidrojenasyon prosesindeki nikel katalizörler ve sülfirik asit üretiminde vanadyum katalizör uygulamalarında diatomit kullanılır.

  Hafif Yapı ve Rekrakter Maddesi

  Hafif yapı ve refrakter tuğla yapımında diatomit kullanılmaktadır. British Columbia (Kanada) volkanik kül diatomitleri sadece bu amaçla kullanılmaktadır. Binaların yangına karşı dayanımları bu uygulama ile sağlanmaktadır. Danimarka Moler diatomitleri, %20-25 plastik kil içerikleri ile termal şoklara dayanıklı, düşük gaz geçirimli ve asitlere dayanıklı tuğla yapımında aranan maddedir.

  Silika Kaynağı

  Silis içeriği ile diatomit kalsiyum ve magnezyum silikat gibi sentetik silikat üretiminde kullanılır. Seramik ve cam sanayinde (Romanya) silika hammaddesi olarak yararlanılır.

  Gübrelerde Kullanım

  Özellikle amonyum nitrat gübresinde topaklanmaların önlenmesinde kullanılır.

  Diğer Kullanım Alanları

  Çimento sanayinde betonun su fazlasının giderilmesi ve homojeniteyi sağlamak için diatomit kullanılır. Beton harcına % 3 oranında diatomit katıldığında betonun basınç direnci %20, çekme direnci %10 oranında artmaktadır. Deterjan, temizleyici, zararlı bitki ve mantar öldürücü, seramik sır üretiminde de kullanılmaktadır. Yemin ete dönüşüm verimini arttırmak için, özellikle tavuk besiciliğinde kullanılan yeme katkı maddesi olarak %2 oranında diatomit katılabilir. Avrupa’da Yüz Yıl Savaşlarında kıtlık nedenleri ile ekmek yapımında una diatomit katılmıştır.

  Ham diatomit cevheri kurutularak içindeki yabancı maddelerin kabaca ayrılmasıyla doğal diatomit elde edilir. Doğal diatomiti akaryakıt veya doğalgaz ile ısıtılan döner fırınlarda, hammaddenin özelliklerine ve üretim şekline göre 870-1090° C oranındaki uygun sıcaklıkta kalsine edilerek kalsine diatomit elde edilir. Kalsinasyonda diatome kavkılarındaki organik maddeler yakılarak iskelet gözeneklerinin açılmaları sağlanır. Diatome tanecikleri büzüşerek sertleşirler ve kırıntılar bir araya gelerek kaynaşırlar. Döner fırından fındık boyutunda çıkan malzeme soğutulup ufalanır yabancı ve sinterlenmiş taneler seperatör ve siklonlarla ayrılarak tane boyutlarına göre sınıflanır, paketlenir. Maddenin demiroksit içeriğine uygun olarak kalsine diatomit pembemsi renk alır. Filtrasyon hızı yüksek olan beyaz kalsine diatomit ürünü eldesi için kalsinasyondan önce %3-8 oranında soda (NaCO3 ) veya tuz  (NaCl) ilave edilerek kaslinasyon yapılır. Alkali tuz etkisiyle içerdikleri demiroksit ortamdan uzaklaşır, beyaz renkli ürün elde edilir. Alüminyumoksitler de separatörlerle kolayca ayrılır. Diatome tanelerinin ve kırıntılarının gruplaşmaları fırın sıcaklığının, alkali tuz oranının ve kalsinasyon zamanının kontrollü olarak değiştirilmesiyle ürün özellikleri ayarlanabilir ve değişik filtrasyon özelliklerine sahip ürünler elde edilebilir.

  Diatomit ürünlerindeki özelliklerin çeşitlenmesi kullanım alanlarını sınırlar. Diatomitlerde tanımlanması istenilen özellikler: Diatome tanelerinin boyutları, boyut dağılımı, serbest ve bağlı nem, yaş ve kuru yoğunluk, sıvı absorplama kapasitesi, pH değeri, renk ve kimyasal bileşim ile mikroskopik doku özellikleri olarak sayılabilir. Kalsinasyon işleminde doğal diatomitteki amorf silika kristalin silika kristobalite dönüşür. Kristalin silika silikos ve fibritik akciğer hastalıklarına neden olduğu için üretimde çalışan işçilerin vardiya saatleri ve havadaki teneffüs edilebilen kristalin silika limitlerine sınırlamalar getirilmiştir. Sağlık teşkilatlarınca temiz hava için 10 mikrondan küçük kristalin silika üst sınırı 150 mg/m3   olarak kabul edilir.

  Türkiye diatomit rezervleri genellikle açık işletme ile üretim yapmaya elverişli yataklar halindedir. İşletmeye geçilmeden önce sondajlar ile kalite ve boyut saptaması yapılarak üretim yöntemi belirlenir, kazıcı ve nakledici iş makineları ile üretim sağlanır. Nem oranı %50 ‘ye kadar çıkan diatomitin nemi sahada açık alan kurutması ile düşürülerek tesislere nakledilir. Mamul madde üretiminde madencilik maliyeti %10 civarındadır. Tesislerde, diatomitin kullanım alanlarına göre, seçilen uygun proseslerle üretim yapılır. Türkiye şeker Fabrikaları A:Ş. Şeker üretiminde filtrasyon ürünü elde etmek için 1974 yılında pilot tesisi kurmuş, tesis 1980 de üretime geçmiş ve 1994 yılında diatomit yerine perlit kullanımına geçildiği için tesis kapatılmıştır. Bugün perlit de kullanılmamaktadır.

  Diatomit tüketim alanları, genelde %66 lık oranla filtrasyon sanayi, %21 dolgu, %1 izolasyon ve %12 diğer kullanım olarak tanımlanır. Filtre yardımcı malzemesi olarak en büyük tüketicisi şeker sanayi iken bugün Türkiye Şeker Fabrikalarında (Örneğin Eskişehir Şeker Fabrikası) şeker şerbetinin temizlenmesi için kireç ve CO₂ kullanılmaktadır. Sıvı gıda sanayinde, başlıca bira ve şarap fabrikalarında, ağırlıklı olarak kullanılmaktadır.