GİRİŞ

Pirofillit ismi 1829 yılında R. Harmen tarafından Yunanca kelimeler olan "pyro" ateş ve "Phyllite" kaya veya taş anlamındaki kelimelerden türetilmiştir. Pirofillit H2Al2 (SiO3)4 teorik formülünü sahip hidrate olmuş bir Aluminyum Silikattır: Birçok fiziksel özellikleri açısından talka çok benzemekle birlikte ondan dana sert olup yüksek sıcaklıklarda akışkan bir durum almaz. Bu nedenle yüksek kaliteli seramik ve refrakter ürünleri üretiminde önemli bir yer tutar. Kırma indisi 1,57 olan pirofillitin özgül kütlesi 2,8 civarındadır.

Ticari olarak pazarlanan pirofillitin bünyesinde % 10-30 civarında kuvars ve az miktarda serisit bulunur. Ancak serisit aktif bir flux olduğu için, yapıda % 4 den fazla serisit içeren pirofillitler refrakter sanayii için uygun değildir. Porselen v.b seramik ürünleri üretimi için ise bünyede serisit olması sakıncalı değildir.

Mineralojik özellikleri itibari ile, pirofillite MgO yerine Al2O3'ün geçtiği bir tür talk denilebilir. Mika gibi, ya da yapraksı kristallere sahip ve monoklinal yapıdadır. Elastik değildir; kırılgandır.

Fiziksel Özellikleri: Pirofillit oldukça yumuşak silikat tabakaları şeklinde oluşmuş bir malzemedir. Sertliği, Mohs cetveline göre 5 civarındadır. Özgül kütlesi 2,8 - 2,9 arasındadır. Şeffaftan opağa kadar değişen görünümleri mevcuttur. Pirofillitin talkla beraber gruplandırılmasının en önemli nedeni, aralarındaki fiziksel benzerliklerdir. Kimyasal olarak pirofillitin talkla hiç bir ilgisi yoktur. Pirofillit, kyanit (disten), sillimanit ve andaluzit ile beraber aluminyum silikat sınıfına dahildir. X ışınları difraksiyonuna tutulmuş ince pirofillit tabakaları kesin yansımalar yerine devamlı yayımlanan fenomenler gösterirler; bu kristal yapıda yüksek dereceli düzensizliği gösterir.

Pirofillit genellikle üç şekilde bulunur.

-İnce yapraksı katmanlar halinde,

-Yıldız veya çiçek şeklinde değişen küçük kristaller halinde (masit siperlitik agregalar),

-Işığı yayan iğne şeklinde kristaller halinde.

Pirofillitin Tabiatta Bulunuşu: Bilinen pirofillit yatakları sedimanter, metamorfik ve hidrotermal olaylar sonucu oluşmuştur. Oldukça nadir bir mineraldir.

Pirofillitin Genel Özellikleri

            Kimyasal Bileşim          : Al2Si₄O₁₀(OH)₂

                                                 % 28.3  % 66.7  % 3.0

            Tipik Analiz      :

                                               SiO2                : % 75-30

                                               Al2O3             : % 20-74

                                               Fe2O3             : % 0.08

                                               CaO                : % 0.08

                                               K2O                : % 0.21

                                   Kızdırma Kaybı           : % 3.67

                                               Toplam            : % 100

            Ergime Sıcaklığı           : 1700oC

            Sertlik                          : 1 - 2 Mohs

            Özgül Kütle                 : 2.8 - 2.9

Pirofillitin Yataklanma Şekilleri: Genellikle aşağıdan yukarıya doğru çok silisifiye bir taban, iyi gelişmiş bir mineral zonu, fazla silisifiye ve serizitik bir tavan şeklinde bulunur. Bu şartların bulunduğu yataklarda mineralize zondan tavan ve taban geçişi tedricidir. Pirofillit; apatit, kuvars, topaz, disten, pirit, manyetit ve hematit gibi minerallerle devamlı olarak beraber, serizitle her zaman karışık ve nadiren de serbest olarak bulunur.

Tüketim Alanları

Pirofillitin çeşitli alanlarda refrakter ve seramik ürünlerin imalinde, lastik, boya, kozmetik, sabun v.b ürünlerde dolgu maddesi olarak kullanıldığı gibi DDT ve benzeri insektisitler için bir dağılım ve dolgu elemanı olarak kullanılmaktadır.

Pirofillitin A.B.D. deki kullanım alanları

Seramik Ürünleri: Elektrik izolatörlerinde oldukça fazla kullanılmaktadır. Böylece elde edilen ürünler mekanik ve fiziksel özellikler açısından normal porselen ile benzer özellikler göstermekle beraber sıfıra yakın porozite ve yüksek "puncture" değerlerinin önemli olduğu durumlarda uygun olmaktadır. Pirofillit ve talk karışımı A.B.D. fayans ve yarı vitröz sofra takımları imalinde kullanılmaktadır. Pirofillit karışımıyla yapılan sofra eşyaları yüksek mekanik dayanıklılık ile beraber mamul madde yüzeyinde zamanla meydana gelebilecek kılcal çatlakları tamamen ortadan kaldırmaktadır. Öte yandan fayans yapımında feldispat yerine pirofillit kullanımı ile termal şok, ateşte pişirme, küçültme ile oluşabilecek kılcal çatlaklar ortadan kalkar ve kolay pişirim imkanı sağlanır.

Refrakter Ürünleri : Pirofillit ısıtıldığında 400-700oC arasında kristal yapıda değişiklik olmadan bağlı suyunu kaybeder. 800oC civarında mineral Al2SiO10 yapısına dönüşü ve 1000oC'a kadar kararlı kalır. Bu sıcaklıktan sonra mullit dönüşümleri başlar ve bünyedeki serbest kuvars da kristabolite dönüşür. Bu yapısı pirofillite 1200-1300oC civarında genleşme özelliği verir. Pirofillit kalsinasyona gerek duymaksızın refrakter hammadde olarak kullanılabilir. Bu nedenle çekicidir. Mullitleşme reaksiyonları 1400-1450oC civarında da sürdüğü için çelik potalardaki genleşme özelliği tuğla derzlerini kapadığı için eşdeğeri (Şamot v.b) hammaddelere oranla daha iyi performans verir. Ancak Demir-Çelik sanayiinde potalarda şu anda kısıtlı kullanım imkanı vardır. İkincil Metalurji proseslerinde, pota ocağı bulunan demir-çelik potalarında kesinlikle yetersizdir.

Pirofillit'in genel hizmet malzemesi olarak üretilen seramik ve refrakter ürünlerin imalinde kullanılmasının önemli avantajları şunlardır.

-Düşük sıcaklıkta pişirme olanağı,

-Düşük rutubetle hazırlanabilen çatlama riski az olan karışımları yapabilme olanağı,

-Çekme, büzülme v.b özellikleri kontrol olanağı,

-Pirofillitin yüksek ısı iletim özelliği ve düşük ısıl genleşme katsayısı, termal şok direnci arttırması,

-Vitröz malzemelerin mukavemetini arttırması.

İnsektisitler : İnce öğütülmüş (-230 mesh) pirofillit DDT gibi insektisitler veya rotenone gibi fungusidler için taşıyıcı olarak özellikle A.B.D.'de geniş olarak kullanılmaktadır. Akıcılığı çok iyi olduğundan ve insektisitlerin fonksiyonel maddesi ile bir etkileşmeye girmediğinden bu alanda kullanılan en ideal malzemelerden biridir.

Beyaz Çimento Üretimi: Pirofillit beyaz çimento üretiminde de tercih edilen hammaddelerden biridir. Bu tür kullanımda pirofillitin fiziksel ve kimyasal özellikleri itibari ile en düşük niteliklisinin bile yeterli olması fiyat avantajı getirmektedir.

Dolgu Malzemesi Olarak Diğer Kullanım Alanları: Kaliteli kağıt imalinde yüzey düzgünleştirme amacı ile kullanılmaktadır. Krem, deterjan, sert ve yumuşak lastik, temizlik malzemelerinde, tekstil ve kord finisajında, melamin, fenol formaldehid ve üre-formaldehid reçine bağlayıcı kalıp tozlarında, boya sanayiinde önemli oranlarda kullanılmaktadır.

Pirofillit üretimi, en ilkel yöntem olan elle toplamadan çok gelişmiş proseslere kadar çok değişik sistemlerle yapılmaktadır. Özellikle uzak doğudaki belli başlı birkaç üreticinin dışında genellikle ilkel ve basit yöntemler kullanılmaktadır. Ocak açık işletmedir ve buradan çıkarılan (çoğunlukla dinamit patlama ile) pirofillit parçaları kaba kırma, yıkama, ince kırma, öğütme gibi işlemler sonrasında sınıflandırılarak paketlenir ya da büyük çapta dökme sevkiyatlar için yığınlar yapılır.

Kırma ve eleme işleminden sonra pirofillit 50 mm altında bir tane yapısına indirilir. Bu kırma işlemi çeneli veya sarkaç toplu kırıcılar ile yapılır. Sonra eleme işlemini müteakip müşteri isteklerine göre istenen spesifikasyonlarda ürünler hazırlanır. Pirofillit saf konumda yumuşaktır. Alkali ve Fe2O3 oranı ile silis miktarı yükseldikçe sertleşir. Kırma sonrası kolay kırılan ince taneler daha saf tane iriliği arttıkça safsızlık artar. Bundan dolayı eleme işlemi ile değişik kullanım alanlarının isteklerine uygun ürünler kolayca ayarlanır.

Ürün standartları ile ilgili tablolar aşağıda verilmiştir. Pirofillitin en saf olanının tüketicisi Refrakter Sanayii ve en çok safsızlık içeren ise beyaz çimento üretiminde kullanılır. Alkali ve Fe2O3  oranı seramik ve porselen sanayii için belirleyici faktörlerdir.

Pirofillit fiziksel özellikleri itibari ile benzerlik gösterdiği talkın yerine kullanıldığında beyazlık ve saflık gibi özellikleri ön plana çıkar.

Kullanım yerlerine göre pirofillit tipleri (Kimyasal analiz)

           Kaynak: Industrial Minerals (Consumer Survey, 1993)

TÜRKİYE'DE DURUM

Türkiye'de pirofillit, ekonomik anlamda Malatya ili Pütürge ilçesi civarında bulunmaktadır. Bu alanda saptanan yataklardaki esas cevher minerali pirofillittir. Bu minerale disten ve kuvars eşlik etmektedir. Bunların yanısıra muskovit, kaolinit, turmalin, sfen, rutil, topaz, diyaspor, alunit ve pirit gözlenmektedir. Pirofillit hegzagonal kesitler sunan topaz kapanımları içermektedir. Distende çatlaklar boyunca diyaspora dönüşüm izlenmektedir. Kaolinite çoğunlukla ezik zonlarda rastlanmaktadır. Alunit, Vaktik Tepe'de pirofillit-kuvars topluluğu için  de yer yer görülmektedir. XRD analizleri sonucunda kuvarslı pirofillit örneklerinin çoğunda genellikle hidrotermal damarlarda görülen dikkit saptanmıştur. Örneklerde kil gurubu miinerallerden illit ve ender olarak montmorillonit XRD analizlerinde belirlenmiştir.

Pirofillitli zonlar makaslama zonlarını izleyen çeşitli boyutlardaki  mercekler halinde yüzeylenmektedir. Kütüreş Tepe'deki mercek KB-GD doğrultusunda yaklşık 420 m. uzunluk ve 130 m. genişliğindedir. Vaktik Tepe'de ise biribirinden ayrılmış hemen hemen D-B doğrultulu üç mercek görülmektedir. En batıdaki 500 m. uzunluğunda ve en geniş yeri 290 m. olan bir mercektir. 1407 m. kotlu tepedeki merceğin çok az bir bölümü çalışma alanı içinde yer almaktadır. Ortadaki mercek ise 360 m. uznluğunda ve 220 m. genişliğindedir. Kütüreş Tepe'deki merceğin derinliği yaklaşık 50 m. Vaktik Tepe yöresinde ise 20-30 m. derinliğindedir.

Cevherleşmeyle muskovitli şistler arasında çok yaygın bir ilişki gözlenmektedir. Aynı şekilde kuvarsit mercekleri de pirofillitli zonların saptanmasında önemli bir kılavuzdur. Pirofillitli zonlarda muskovit şistler arasında yanal ve düşey geçişler gözlenmektedir.

Pirofillitle yakın ilişkisi olan diğer bir birim de kuvarsittir. Kuvarsit bazen, Kütüreş Tepede olduğu gibi, pirofillitli zonun üzerinde yer almaktadır. Bazı yerlerde pirofillitli seviyelerle ardalanmalı olarak görülmektedir. Bazı yerlerde de pirofillitli zonları kesen kafalar ve damarlar halinde gözlenmektedir. Ayrıca granitik gnays içinde belli seviyelerde de çok ince pirofillit oluşukları saptanmıştır.

Türkiye'de şu anda bulunan pirofillit yatakları Malatya ilinin Pötürge ilçesinin 4 km güneyindeki Babik (Taşmış) Köyü çevresindedir. Ön etüdlere göre görünür rezerv 6-7 milyon civarındadır. Taşmış köyü-Vaktik tepe ve Kütüreş tepe mevkiilerindeki cevherleşme üzerinde MTA Genel Müdürlüğü tarafından yapılan detay etüdlerle, arazi çalışmaları, analiz ve determinasyon sonuçlarına göre sahadaki pirofillit cevheri seramik-refrakter kalitesinde ve çimeto-yer karosu kalitesinde olmak üzere iki bölüme ayırtlanarak ayrı ayrı rezervleri hesaplanmıştır. Batıda Şiro Çayı’ndan doğuda Karataş Tepe’ye kadar 15 km. lik bir zonda izlenen pirofillitlerde 30 kadar zuhur bulunmakta ve 10 kadarı işletilmektedir. Rezerv hesaplarında kesit yöntemi kullanılmıştır. Sonuçta, belirtilen alan için seramik-refrakter kalitesinde 2 344 562 ton ve çimento-yer karosu kalitesinde  3 644 430 ton görünür pirofillit rezervi ortaya çıkarılmıştır. Çimento sanayiinde beyaz çimeto katkı malzemesi olarak kullanılmak üzere saha ihale edilmiştir.

Ülkemizde pirofillitin son 8-9 yılda sürekli tüketicisi refrakter sanayii olmuştur. Refrakter sanayiinde pirofillit, özellikle Demir Çelik Sanayii potalarında kullanılan tuğlaların üretiminde kullanılır. Ancak demir çelik sektöründeki teknolojik gelişmeler pota fırınları ile üretimi gündeme getirince demir çelik potalarında bazik refrakterlerin kullanımı önem kazanmış ve pirofillitin bu şartlarda kullanımı ortadan kalkmaya başlamıştır.

Pirofillit ülkemizde seramik sanayiinde çok az da olsa kullanılmaktadır. Bu tüketim pek artmamakla beraber pirofillitin ucuz olması nedeni ile sürecektir.

Boya sanayiinde pirofillitin sürekli olmayan, ancak belli bir tüketimi vardır. İyi değerlendirilirse artabilir ve süreklilik kazanabilir.

Türkiye'de pirofillitin tonaj olarak en çok tüketildiği alan beyaz çimento üretimidir. Aslında bu konuda Türkiye hem kendi üretimini karşılayacak hem de ihracat yapabilecek durumdadır. Ancak bu konu tam olarak değerlendirilmiş değildir.

Ürün Standartları

Türkiye'de pirofillitin oluşmuş bir ürün standardı bulunmamaktadır. Ancak genellikle kullanıcı kuruluşların tesbit ettiği bazı özellikler vardır. Bunlar Tablolarda  belirtilmiştir.

Refrakter sanayiinde kullanılan pirofillitin özellikleri

Beyaz çimento üretiminde kullanılan pirofillitin özellikleri

Sektörde Üretim Yapan Önemli Kuruluşlar ve Kapasiteleri

i)                    ÇİMSA Çimento Sanayii A.Ş.  MERSİN  (0 324 454 00 60)

Beyaz Çimento üreticisi

1998 kapasitesi 480.000 ton

2000 kapasitesi 100.000 ton

ii)                   ÇOŞTAŞ Ltd. Ştr.  MALATYA  (0 422 324 91 92)

Üretim Kapasitesi 100.000 ton/yıl

iii)                 İmran Madencilik  MALATYA  (0 422 561 20 95)

Üretim kapasitesi 100.000 ton/yıl

Pirofillit refrakter sanayiinde önemini kaybetmiştir. Pirofillit refrakter tuğlalar demir-çelik sanayiinde potalarda kullanılmaktadır. Şamot tuğlaların alternatifidir. Hem de daha uzun ve daha üstün performans ile çok önemli ve tercih edilen bir alternatiftir. Ancak demir-çelik sektörünün pota metalurjisine geçerek pota fırınları kullanılmaya başlaması ile Şamot tuğlalar yerini bazik tuğlalara bırakmıştır. Refrakter sanayiinde şamot tuğlaların tüketimi ortadan kalkmaya başlamıştır. Bu şartlar altında şamot tuğlaların iyi bir alternatifi olan pirofillit tuğla üzerinde çalışmak, onu geliştirmek gibi çalışmalar anlamını kaybetmeye başlamıştır. Şamot'tan yüksek aluminaya, ondan da magnezya karbon tuğlaya geçiş Türkiye'de belli bir zaman almıştır. Verimliliği arttıracak ve mevcut kapasiteyi büyütecek teknolojik gelişmeler şamot tuğlayı ve onun güçlü alternatifi pirofillit tuğlayı saf dışı bırakmış ve 100 000 tonlara yaklaşan pirofillit tuğlası tüketim tahminleri alt üst olmuştur.