Seramik Ham Maddeleri

Seramik hammaddeleri Özlü ve özsüz hammaddeler olmak üzere iki gruba ayrıdır.

1. Özlü seramik hammaddeleri: Su ile yoğrulabilen, dağılmadan kolaylıkla şekillendirilebilen, kurudukları zaman verilen şekli muhafaza eden hammaddeleri, özlü seramik hammaddeleri olarak adlandırabiliriz.

2. Özsüz seramik hammaddeler: Çok ince öğütülebilseler bile, su İle kolayca şekil verilemeyen, şekil verilebilse bile bir dış etken ile şeklini kaybedip dağılan maddeleri özsüz seramik hammaddeleri olarak tanımlayabiliriz.

Özlü seramik hammaddeleri de, kendi aralarında özlülük derecelerine göre sıralanırlar. Bu sıralamaya etken olarak, oluşum koşullarına göre içerdikleri tane iriliklerini ve yoğrulmaları için alabildikleri su miktarını gösterebiliriz. Buna göre en özlü hammadde olarak montmorillonitik bir grupsal yapı gösteren bentonit, arkasından da daha az özlü olarak çeşitli grupsal yapılara sahip killeri ve sonuncu olarak kaolinler sıralanabilir.

1.1.1. Özlü Seramik Hammaddelerin Oluşumu

Granit, gnays, feldspat, porfir, syenit ve pegmatit gibi primer eruptif (= magmadan çıkıp donan) kayaçların, doğasal ve buna yardımcı fiziksel-kimyasal  etkenler ile aşınıp, bozunup, dağılıp, ufalanıp, sürüklenmeleri sonucu kaolin ve killer oluşmuştur. Kayaçların değişikliğe uğramalarında şu etkenler rol oynamıştır:

Rüzgar, su, buz, sıcaklık-soğukluk değişimleri, yer kabuğu hareketleri, karbondioksit, humus asidi, kükürt asitleri, flor ve hidrojen asitli gazlar.

Bozunan kayaçlar oldukları yerde kaldıkları gibi, su ve rüzgar gibi doğa etkenleri çok uzaklara da taşınmışlardır. (Primer ve sekonder killer). Bu taşınma sırasında veya çok öğütülme, organik ve inorganik diğer maddelerle karışmalar olmuştur.

Buna göre yakın yere taşınabilen veya tane irilikleri nedeni İle yakında çöken oluşumlar (primer oluşum) temiz olarak kalabilmişlerdir. Örneğin, kaolin olarak adlandırdığımız hammadde türü, bu türden fazla uzaklara taşınmadan erken çöken maddelerdir.

Daha uzaklara, gene su ile taşınabilen maddeler (sekonder oluşum), yol boyunca sürtünme ile  kendi kendilerini daha fazla öğütmüşler, çeşitli organik maddeler ve renk veren oksitler ile karışmışlardır. Çukur veya düz arazilerde taşınma sona erdiğinden, tabakalar şeklinde çökelmeler olmuş ve kil adını verdiğimiz, kaolinlere oranla daha özlü ve ince taneli maddeler oluşmuştur.

Bozunan ana kayaçların su yerine rüzgar aracıyla sürüklenmesi sonucu, lös adi verilen tabakalaşması olmayan kof ve hafif maddeler oluşmuştur.

Oluşumları ana kayaçların aşınmasından farklı olarak, örneğin volkanik küllerin ayrışması veya nasıl oluştukları kesin olarak belirlenemeyen özlü seramik hammaddeleri de vardır. Bunlar ise kaolin mineralinden daha farklı mineraller içerirler.

1.1.1.1. Kaolinin Mineralojik Oluşumu

Kaolinin oluştuğu ana kayaç, kompleks alümina silikatlardan oluşmaktadır. Bu alümina silikatlar ise aşınma sırasında hidrolize olmaktadırlar. Hidrolize olayı şöyle gelişmektedir: Alkali ve toprağa alkali iyonlar çözünür tuzları oluşturarak çözünüp uzaklaşırlar. Geri kalan madde, Alüminyum silikat ve değişken bileşik ve strukturlu silisyumdioksittir. Bu kalan artık madde, eruptif ana kayaçtan daha refrakterdir. Feldspat, glimmer, kuartz gibi henüz ayrışamamış olan kayaç artıkları da kaolinin bünyesinde kalırlar.

Kaolinit ( = kil cevheri) oluşum aşamaları:

1. K2O . Al2O3 . 6SiO2 + 2H2O           AI2O3 . 6SiO2 . H2O + 2KOH

               feldspat

2. Al2O3 . 6SiO2 . H2O                      7 Al2O3 . 2SiO2 . H2O + 4SiO2

3. AI2O3. 2SiO2 . H2O + H2O            Al2O3 . 2SiO2 . 2H2O

                                                                        kaolinit

Mineraloji bilimi özlü seramik; hammaddelerini üç büyük grup altında inceler.

1- Kaolin grubu

2- Montmorillonit grubu

3- İllit veya glimmer grubu (alkali içeren grup)

1.1.1.1.1. Kaolin grubu

a) Nakrit, dickit, kaolinit (A12O3 . 2SiO2 . 2H20) .

b) Anoksit (A12O3 . 3SiO2 . H20)

c) Halloysit (Al2O3 . 2SiO2 . 4H2O)

d) Allofan (A12O3 . m SiO2 . n H2O)

Kaolinit genellikle çoğu plastik seramik hammaddelerinin esas mineralidir. Su içeren bir alüminyum silikat olan kaolinit, mineralojik olarak Al2[Si2O5](OH)4 grubundan oluşur. Si2O5 grubu tipik olup, yaprak veya kat dokulu silikatların belirtisidir.     

1.1.1.1.2. Montmorillonit Grubu

a) Pyrophyllit (AI2O3..4SiO2.H2O)

b) Montmorillonit (AI2O3.4SiO2.H2O + nH20)

c) Beidellit (AI2O3.3SiO2.H2O.nH2O)

d) Nontronit ((AI,Fe)2O3.3SiO2.H2O.nH2O]

e) Saponit (2MgO.3SiO2.nH2O)

Kuru haldeki Montmorillonit bünyesine su alarak ilk hacminin 16 katına kadar etini genişletebilir. Plastizitesi ve absorbsiyon özelliği kaolinit, pyrophyllit ve talka oranla çok yüksektir.

Yapısındaki AI, Fe ile yer değiştirdiği zaman nontronit, Mg ile yer değiştirdiği zaman da hektorit, saponit ve saukonit adları ile anılır.

1.1.1.1.3. İllit veya Glimmer Soylu Kil Mineralleri Grubu

Yüksek oranlı kil minerallerinin yer aldığı illitler, muskovit (K2O.3AI2O3.6SiO2.2H2O) ve biotit (K2O.4MgO.2Al2O3.6SiO2.H2O) olarak çok tanınan glimmerlerden oluşurlar. İllitler glimmerlere oranla daha az alkalili olup, daha fazla suludurlar. Hidratize glimmer artıkları olarak adlandırılırlar.

Glimmer soylu killerin en önemlilerinden biri olan vermikulit, yumuşak talk görünüşlü, bükülebilir yaprakçık dokusundan oluşan, bronz renkli bir kildir. En önemli özelliği, ani ısıtma sonucu körük formu gibi patlayıp genişlemesidir. Bu özelliğinden dolayı yalıtım maddesi olarak kullanılır.

1.1.2. Özsüz Seramik Hammaddeleri

Seramik çamurlarında özsüzleştirici olarak kullanılan maddeler, anorganik özsüz hammaddeler ve organik katkı maddeleri olarak iki grup altında incelenebilir.

1.1.2.1. Anorganik Özsüz Hammaddeler

Katıldıkları seramik çamurunu özsüzleştirerek plastikliğini azaltırlar. Genelde çamurun kuru direnç, kuru küçülme ve pişme küçülmesini azaltırlar, su emmeyi arttırırlar.

Bu gruba giren özsüz seramik hammaddelerinin diğer özelliklerinin arasında, çamurun kuruma süresini önemli ölçüde kısaltmaları da sayılabilir. Özsüzleştrilmiş bir çamur, özlü bir çamura oranla daha kısa sürede ve daha az kurutma hatası göstererek kurur.

Pişmekte olan üründe de önemli roller oynayan özsüz seramik hammaddeleri, çamurun pişme özelliklerini ve pişme sıcaklığı aralığını da etkiler. Çamura katılan özsüz maddenin türüne ve oranına da bağlı olarak, çamurun pekişme sıcaklığı genelde yükselirse de, ortaya çıkan daha geniş bir sinterleşme intervali (= pekişme aralığı), çoğu seramik ürünler için bir avantaj olarak kabul edilir.

Bazı özsüz hammaddeler ise, örneğin feldspat, pegmatit kalsiyum karbonat, kemik külü gibi maddeler, büyük ölçüde pişme sıcaklığının ve katkı oranlarının da etkisi ile, çamurun içinde eritici özellik göstererek, onun erken sinterleşmesini sağlarlar.

Anorganik özsüz hammaddeler doğal ve yapay olarak ikiye ayrılabilirler ve seramik çamurlarında tek tek kullanıldıkları gibi birkaçı bir arada da kullanılırlar. Doğal özsüz seramik hammaddeleri şu maddelerden oluşur.

1. Kuartz

Yeryüzünün bilinebilen kısmının % 25 ini oluşturur. Oksijenden sonra dünyada en çok rastlanan silisyumun bir bileşimidir. Kimyasal formülü SiO2 olup, mol ağırlığı 60
dır.

Doğada kristal olarak dağ kristali, amethyst, kvarsit, kuartz ve kristal kuartz kumu olarak, amorf olarak ise flint ve sileks taşları, kizelgur şekillerinde bulunur.

Kuartz kristali granit, gnays gibi ana kayaların içinde bulunabildiği gibi, bazen de tek başına, tanecik yapısında olarak damarlar şeklinde diğer mineraller ile karışmış olarak bulunur.

   Kuartz kristali elektroteknik alanda önemli sayılan bir özelliğe sahiptir: Kristale uygulanan basınç ve çekme gibi mekanik etkiler, onun elektrik ile yüklenmesine neden olur. Bu mekanik etkilerin kaldırılması ile elektrik yükü de ortadan kalkar. Bu olay "piezoelektrik" konusunun kapsamına girer. Piezoelektriğin seramik ile olan ilgisi yalnızca kuartza bağlı bir özellik değildir. BaTiO3 çıkış maddesi olarak alınarak geliştirilen seramiğe "piezoelektrik seramik" adı verilmektedir.

Silisyumdioksit seramik çamur ve sırlarında önemli görevler yüklenerek geniş  kullanma alanı bulur. Seramik endüstrisinde SiO2 in en çok kuartz kumu ve kuartzı şeklinde olan türleri kullanılır. Doğada bol ve yaygın olarak bulunan ince taneli kumlar, demir ve diğer zararlı katkıları içermiyorlarsa, büyük kırma ve masraflarına gerek olmaksızın seramik endüstrisinde öncelikle kullanılırlar.

Kuartz katkısı çamurlarda şu etkileri gösterir:

a) Çamurun bağlayıcı özelliği ve kuru direnci katkı oranı arttıkça azalır.

b) Pişmiş çamurda gözeneklilik ve su emme artar.

c) Kuru ve pişme küçülmesi değerlerinde azalma ortaya çıkar. Katkı oran artması ile birlikte küçülme yerine büyüme görülür.

1.1.2.2. Feldspat

   Özsüz bir hammadde olmasına karşın, çamurlarda belli bir pişme sıcaklığına çıkıldığı zaman, çamurları pekiştirerek, eriticilik özelliğini gösterir. Aynı şekilde sırlarda da kullanılan çok önemli bir eriticidir.

Genel tanımlaması, içinde belli sayıda alkali bulunduran alümina silikat olarak yapılabilir. Feldspat bir eruptif ( = magmatik) kayaç olup, genellikle kuartz ile sık sak da glimmer ile karışmış olarak bulunur. Doğal feldspatlarda Na, K, Ca, L gibi oksitler farklı oranlarda yer alırlar.

Saf potasyum feldspatın (ortoklas) erime sıcaklığı 1170 oC, sodyum feldspatın (albit) ise 1120 oC dir. Ancak ortoklasın tam erime sıcaklığı yaklaşık
1280 °C dolayına ulaşmaktadır. Bu da ortoklasın geniş bir erime aralığına sahip olduğunu gösterir. Bu nedenle, özellikle porselen çamurlarında ortoklas daha fazla kullanma alanı bulur. Albit ve lityum feldspat (spodumen) daha fazla eriticilik özellikleri nedeni ile öncelikle sırların yapısında önemli rol oynarlar.

Feldspatın doğadan çıkarılışında, ilk aşamada feldspat içeren. kayaların parçalan­ması gerekir. Belli irilikte kırılan feldspatlar, üretimin türüne göre bir ön yıkama işleminden geçirilebilir. Bu işlemden sonra çeneli kırıcılarda yaklaşık 0,5-
2,0 cm boyunda kırılan feldspatlar, daha ince öğütülmeleri için, sır veya çamur değirmenle­rine sert maddeler ile birlikte konurlar.             

Kaba seramik endüstrisinde çamurlar için kullanılan feldspatların çok saf ve temiz olması gerekmeyebilir. Ancak kaba veya ince seramik olsun, sırlarda ve ince seramik çamurlarında kullanılan feldspatların çok temiz ve yeterince saf olması istenir. İnce seramik çamurlarından olan diş porseleninde kullanılacak olan feldspatlar, parçalar içinden büyük bir özenle, tek tek el ile seçilirler.

1.1.2.3. Pegmatit ve Feldspatlı Kum

Pegmatitler büyük ölçüde potasyum feldspatı ve kuartz içerirler. İnce taneli pegmatit olan feldspat kumu, klinker, yer karosu gibi ürünlerin üretildiği sert çini çamurlarının bileşimine büyük ölçüde girer.

Pegmatitleri feldspatça zenginleştirmek için, feldspat ve kuartzın öğütme sırasında farklı inceliklerde öğütülmelerinden yararlanılır. Kuartz daha sert  mineral olduğundan, öğütme sırasında feldspat daha ince öğütülür ve siklonlar yardımyla bu iki madde birbirinden ayrılır. Feldspatça zenginleşmiş olan pegmatit de ince ve kaba seramik çamurlarında ve sırlarında kullanılır.

1.1.2.4. Kalk

Kimyasal bileşimleri CaCO3 ve ortalama sertlikleri 3 olan kalk türleri doğada kalsit (kalk taşı), tebeşir ve mermer şeklinde bulunur.

Kalkın kendisi veya bir diğer materyalin içinde olup olmadığı, hidroklorik veya diğer kuvvetli bir asit ile araştırılır:

CaCO3  +  2 HCl   CaCl2  +  H2O  +  CO2

Çıkan CO2 asidin maddeye damlatıldığı yerde kabarcıklanma ve köpürmeye yol açar.

Kalk, kalk taşı şeklinde çimento ve kireç üretiminde hammadde olarak kullanılır. Seramik endüstrisinde ise kalk taşından en çok metalurji fırınlarında kullanılan silika tuğlalarının üretilmesinde yararlanılır.

Bileşimi CaCO3 olan tebeşirin erime noktası çok yüksek olup, yaklaşık 2700oC dir. Bu erime sıcaklığının altına inmek için potasyumlu feldspat ile tebeşirin çeşitli karışım oranları denenir.

K-Feldspatın tek başına erime sıcaklığı 1280 oC dir ve erime sıcaklığı daha yüksek olan tebeşir ile karıştırıldığında, bu karışımların her birinin erime noktalarının kendi ilk saf erime sıcaklıklarında farklı olur.

Bu olay "ötektikum" kavramını da açıklar. İki madde bir karışım yaptığı zaman, bu karışımın erime sıcaklığının, karışımı oluşturan maddelerin her birinin erime sıcaklığından farklı bir sıcaklıkta ve altında olmasına "ötektik sıcaklık" denir. Bu farklı ve düşük sıcaklıktaki karışımın oranına da "ötektik karışım" adı verilir.

1.1.2.5. Magnezit

MgCO3 bileşiminde olan magnezit, doğada sert parçalar şeklinde, kristal ve amorf olarak bulunur. Saf MgCO3 ın sinterleşmeye erime noktaları birbirinden uzakta bulunur. Bu özelliğinden de yararlanılarak MgCO3 tan, ateşe dayanıklı (1600oC nin üzerinde) magnezit ve kromit tuğlalar yapılır.

Magnezit katkısı, seramik çamurlarında CaCO3 ın yaptığı etkiyi yapar. Magnezit, MgO olarak sırlarda artistik dokuların ve eriticiliğin oluşmasını sağlar.

MgCO3 ın kalsine edilip MgO şekline dönüştürülmesinden sonra, magnezyumun yarısı klorür haline dönüşecek şekilde HCl ile birleştirilirse, MgO.MgCl2 bileşimin­de, su ile çimento gibi sertleşebilen "sorel çimentosu" oluşur.

1.1.2.6. Dolomit

Kalsiyum karbonat ile magnezyum karbonatın doğadaki yaklaşık aynı molekül oranlarındaki şekli dolomit adını alır. CaCO3.MgCO3 bileşimindeki dolomitte CaCO3 % 56, MgCO3 'da %44 oranında yer alır.

Doğada büyük boyalar şeklinde bulunan bir mineral olan dolomit, birincil oluşum alanlarında çökerek oluşmuştur. Buna karşın ikincil alanlarda oluşan dolomitler de vardır. Bunlar birincillerden saf, poröz ve yumuşak olmayışları ile ayrılırlar.

   Magnezit gibi dolomitten de ateşe dayanıklı tuğlalar üretilir. Akçini çamurlarında da aynı CaCO3 ın kullanıldığı şekilde kullanılan dolomit ile dolomitli akçini çamurları elde edilir.

1.1.2.7. Wollastonit                                                                                 

Amerika'da 1952 yılından beri kullanılan bu mineral, lifli bir kalsiyum silikattır. CaO.SiO2 bileşimindeki wollastonitin teorik bileşimini % 48,25 CaO ve % 51,75 SiO2 oluşturur. Sertliği 4,5-5 dolayındadır.

Seramik çamur ve sırlarında kullanılabilen wollastonit, çamurda eritici özellik göstererek, onun pişme sıcaklığını düşürür. Karbonat içeren minerallere karşın wollastonit, pişirilme sırasında gaz çıkartmadığından, tek pişirim çamurlarında düşük sıcaklıklarda başarı ile kullanılır. Aynı zamanda wollastonit çamurları sıcaklık değişikliklerine karşı dirençlidirler.

1.1.2.8.Boksit                                                                                         

İlk kez Fransa'nın Les Baux kentinde bulunan boksit su içeren bir alüminyumoksittir. (AI2O3.2 H2O)Doğada % 25 e kadar Fe2O3 ile karışık olarak bulunur.

   Esas yapısının Al2O3 olmasından yararlanılarak, boksitten ateşe dayanıklı tuğlaların yapımı için yararlanılır. Boksit tek başına çok küçülme gösterdiğinden, önce bir miktar kille karıştırılıp eritilir ve sonra da öğütülüp şamot şekline getirilir. Bu şamot değişen oranlarda bağlayıcı maddeler ile karıştırılıp şekillendirilerek, özel ateşe dayanıklı tuğlalar yapılır.

1.1.2.9. Korund         

Doğal ve yapay olarak ikiye ayrılır. Saf şekli kristalize Al2O3 tir. Demir ile karışmış ince taneli korunda doğada damarlar' şeklinde rastlanır. Korundun sertliğinden yararlanılarak zımpara taşları yapılır.

Yapay korund, boksitin çok aşamalı bir işlemden geçirilmesinden sonra (demiroksitin ayrılması, Al(OH)3 çöktürülmesi, Al2O3 in kalsine yoluyla elde edilmesi), elektrik arkında 2000oC de eritilmesi ile elde edilir.

% 53,4 alüminyum ve % 46,6 oksijen içeren korund, bağlayıcı kil veya gliserin bor asidi katkısı ile şekillendirilip pişirilir. Böylelikle, asit, baz ve ateşe dayanıklı ürünler yapılır. Bu ürünlerin ateşe dayanıklılığı
1920°C nin üzerindedir. 

1.1.2.10. Talk, Sabuntaşı

3MgO.4SiO2,H2O kimyasal bileşiminde olan bu maddeler, kristal yapıları farklı minerallerdir. Talk yaprakçıklar, sabuntaşı ise hacimsel tanecik dokularından oluşur. Sertlik dereceleri çok düşüktür.

Her ikisi de seramik çamur ve sırlarına katılırlar. Aynı zamanda doğrudan doğruya kendileri de şekillendirilip pişirilirler. Böyle ürünlere steatit denir. Steatitin pişme küçülmesi yoktur. Sert bir ürün olduğundan değirmenlerin kaplanmasında, değirmen bilyaları ve elektrik yalıtkanlarının yapımında değerlendirilir. Talka benzeyen bir diğer madde, 3MgO. 2SiO2. 2H2O bileşimindeki serpentindir. Yaklaşık % 10 kadar Fe2O3 içerir.

1.1.3. Yapay Olan Özsüz Seramik Hammaddeler

1.1.3.1. Şamot

Bir kilin şamot olarak adlandırılabilmesi için, bağlayıcı özelliğini kaybedinceye dek pişmiş olması gerekir. Bu şamot, kırma ve öğütme makinelerinde istenilen tane büyüklüğünde öğütülür. Çamurlarda kullanılan şamotun tane büyüklüğü ve katkı oranı, çamurun türüne ve yapılan parçanın büyüklüğüne göre değişir.

Akçini ve porselen çamurlarının içine belli oranlarda, başta kendi pişmiş kırıkları olmak üzere ince öğütülmüş çini kırıkları katılır. Bu katkı pişme sırasında şamot görevini görür. Sağlık gereçleri ve ateş tuğlası çamurlarından da şamot değişen oranlarda kullanılır.

Şamot katkısı ile seramik çamurlarının sıcaklık değişikliklerine gösterdikleri direnç arttırılır. Çamurda küçülmeleri ve bağlayıcı özellikleri azaltır, pişmiş çamurun gözenekliliği­ni sağlar.

1.1.3.2. Silisyum Karbid

Karborundum olarak da adlandırılan SiC, arklı (grafit elektrodlu) elektrik fırınlarında SiO2 in kokla birlikte eritilmesi sonucu elde edilir. Soğuduğu zaman irice kristallerden oluşan, yeşile kaçan siyah renkli bir görünüm alır. Erime noktasının 2500oC ve ısı iletmesinin çok iyi olmasından yararlanılarak, aynı korundda olduğu gibi, SiC den de zımpara taşlarının yapımında yararlanılır.

En çok fırın plaka ve diğer malzemelerinin yapımında kullanılır. Fırın direnç tellerinin belli bir sıcaklığa kadar dayanabilmesine karşın, SiC elemanlar üzerinden akım geçirmekle doğrudan ısıtıcı eleman olarak kullanılır.

1.1.3.3. Zirkon Oksit

Doğada zirkon silikat şeklinde bulunur. Çokluk Brezilya, Kuzey Amerika ve Hindistan'da geniş yataklar şeklinde bulunur. Doğadan çıkan zirkon kumu, flotasyon (=yüzdürme) yöntemi ile demir, titan gibi diğer maddelerden ayrılır.

Elektroporselen çamurlarına da katılan zirkon,
2000°C nin üzerine pişirilen çamurların bileşimlerinde de kullanılır ve çamura ani sıcaklık değişikliklerine karşı direnç sağlar. Sırların örtücü yapılmasından ZrO2 ve ZrSiO4 en çok kullanılan maddelerdendir.

1.1.3.4. Kalsiyum Fosfat

Aşırı ısınmış su buharı aracılığı ile yağlarından uzaklaştırılan sığır kemikleri 800-900oC de kalsine edilip, bileşimi kalsiyum fosfat Ca3(PO4)2 olan kemik külü elde edilir. Kaolin katkısı ile kemik porseleni yapımında kemik külünden yararlanılır.

1.1.4. Organik Katkı Maddeleri

Bu maddeler, çamur pişerken yandıklarından, katıldıkları maddenin gözenekliliği­ni arttırır, ağırlığını azaltırlar.

1.1.4.1. Kömür, Odun Kömürü, Torf, Talaş

Bu tür katkılar, üzerine ağırlık binmeyen duvar tuğlalarının,hafif tuğlaların ve yalıtım tuğlalarının yapımında kullanılır. Ürün pişerken bu organikler yanacakların­dan, oluşan boşluklar malzemenin hafifliği ve gözenekliliğini sağlarlar.

1.1.4.2. Grafit

Kristalize karbon şeklinde, gnays, glimmer, kalk taşı ve granitin içinde bulunur. Rengi koyu griden siyaha dek değişir ve yumuşaktır.

Diğer organik maddelerin tersine, grafit redüksiyonlu atmosferde yanarak çamurdan uzaklaşmaz ve ürünü ateşe dayanıklı duruma getirir.

Bundan başka ani sıcaklık değişikliklerine direnç ve yüksek sıcaklık iletme yeteneği gösterir. Metalurjide kullanılan eritme potaları grafitten imal edilir.

1.2. KİL VE KAOLİNLERE UYGULANAN DENEYLER

Seramik çamurlarında büyük oranlarda yer alan kil ve kaolinlere, kullanılma amaçlarını belirleyecek bir dizi deney uygulanır. Bu deneylerin bir kısmı aynı zamanda, kil ve kaolinlerin dışında plastik olmayan özsüz seramik hammaddele­rine de uygulanır.

Doğadan çıktıktan sonra kil ve kaolinlere uygulanan deneyler, her ikisinde de aynı olup, plastik olmayan diğer özsüz seramik hammaddelere uygulanan deneylere oranla sayıca da çok fazladır. Her hammaddeye, doğadan çıktığı an uygulanan bir "ön deney" vardır. Bu deney ile en kısa yoldan o hammaddenin seramik çamur ve sırlarında kullanılır veya kullanılamaz olmasına kesin karar verilir.

Kil ve kaolinlerde bu ön deney şu şekilde yapılır: Doğadan ham olarak çıkartılan kil veya kaolinin üzerine hidroklorik asit damlatılır. HCl kilin üzerine damlatıldığın­da köpürme şeklinde gaz çıkışı olursa, kilde karbonat (CO3) olduğu saptanır.

HCl ile reaksiyon vermeyen killerin aynı zamanda suda açılması da kontrol edilir. Killer çoğunlukla öğütülmeden kullanıldıkları için, gerekiyorsa bu özelliğin olup olmadığı da araştırılır.

Bütün bu ilk araştırmalardan olumlu sonuç alındığı durumlarda, kil ve kaolin örneklerinin, daha verimli sonuçlar alınması bakımından, en uygunu, üretimin yapıldığı fırında, aynı fırın atmosferlerinde ve sıcaklığında pişirilerek pişme renkleri saptanır.

Pişme deneyinde de olumlu sonuç alındıktan sonra, kil ve kaolinin kimya laboratuarında da ön araştırmaları yapılır. Bu ön araştırmalar kızdırma kaybının ve kükürtün (SO3) saptanması şeklindedir.

Kil ve kaolinin bünyesindeki kükürt oranı sınırları % 0 ile % 0,5 arasında ise, kil ve kaolin tüm diğer kontrollere alınabilir.

Kontrol işlemi şu deneylerden oluşur:

1.      Elektrolit kontrolü

2.      Elek analizi

3.      Yoğurma suyu deneyi

4.      Kuru, pişme ve toplu küçülme deneyleri

5.      Su emme deneyi

6.      Kuru direnç deneyi

7.      Tane iriliği deneyi

8.      Dilatometre deneyi

9.      Diferansiyel termal analiz (DTA) deneyi

10.  Kimyasal analiz

Kil ve kaolinlerin kontrollerinde hammaddelere uygulanan işlemler birbirlerinin aynıdır. Kullanılan kaolinler suda açılmıyorsa, ön kırma işleminden sonra, bilyalı değirmende sulu olarak on saat öğütülür. Kaolin, akışkanlığı gerektirecek bir seramik çamuru türü içinde değerlendirilecekse, elektrolit kontrolü yaparken öğütülmüş kaoline 1/2 oranında akışkanlık özellikleri bilinen bir kil katılır.

1.3. SERAMİK ENDÜSTRİSİNDE ÇAMUR HAZIRLAMA

Plastik seramik hammaddeleri doğada ocaklarında, hiçbir zaman doğrudan' doğruya çamur yapımında kullanılacak şekilde bulunmazlar. Sık sık ocak içinde bile; farklılıklar gösterirler. Bu nedenle ocaktan çıkan hammaddenin içindeki zararlı maddelerin ayıklanması, belli bir tane büyüklüğüne gelinceye dek kırılıp ufalanması gerekir.

Ayrıca plastik hammaddelerdeki bağlayıcı ve özlü kısımların ayrılması ile, o hammaddeye belli bir bağlayıcılık ve plastiklik kazandırılması gerekir.

Dozlama veya karıştırma işlemi ile de, kullanılabilecek çamuru oluşturan özlü ve           özsüz komponentlerin bir araya gelmesi sağlanır.

Özsüz seramik hammaddelerine çoğunlukla ufalama ve tane büyüklüklerine göre ayırma işlemi uygulanır.

Çamur hazırlama yönteminin seçimi ve seçilen bu yöntemin uygulanmasında oluşacak olan hatalar, sonuçta üretilen ürünün kalitesini olumsuz olarak etkiler. Çünkü hazırlamada yapılan hatalar, genellikle kuruma ve pişme sonunda ortay çıkarlar.

1.3.1. Çamur Hazırlamadaki Genel Aşamalar

1.3.1.1. Ayıklama

Hammadde içindeki zararlı etki yapabilecek, plastikliği bozabilecek maddelerin ayrılması gerekir. Bu işlem daha ocakta, hammadde damarının bulunduğu yerde yapılabildiği gibi, çıkan hammaddenin sonradan taş ayıklayıcı valslerden geçirilmesi ile de yapılabilir.     

Seramik hammaddelerine uygulanan en bilinen ayırma yöntemi, kaoline uygulanan ayıklama işlemidir.

1.3.1.2. Ufalama

Bu işlem, ocakları çıkan iri, kaba ve sert hammadde parçalarının belli bir tane büyüklüğüne gelinceye dek, çeşitli makineler ile kırılması ile yapılır. Özsüz seramik hammaddeleri, çoğunlukla basınçla ezildikleri zaman gevrek olduklarından kırılabilirler. Bu kırma işleminde en büyük rolü, o hammaddenin kristal yapısı ve sertliği oynar.

1.3.1.3. Tane Büyüklüğüne Göre Ayırma

Bu işlem ile, çeşitli tane büyüklükleri bir sınır içinde toplanır. Özsüz seramik hammaddeleri genellikle ufalama makinelerin elde edilen tane büyüklüğü veya eleklerden elenerek elde edilen tane büyüklüğü ile kullanılırlar. Plastik hammaddelerin tane büyüklüğüne göre ayrılması çeşitli yöntem ve makineler ile yapılır.

1.3.1.4. Karıştırma                                                                         

Karıştırma aşaması ile, elde edilmesi istenen çamurun her kısmında aynı fiziksel ve kimyasal özelliklere varılmak istenir. Böylelikle karıştırma, çamur hazırlamanın, son bölümünü oluşturur.

Şekillendirmede kullanılacak olan çamurun homojenliği ile, üretilen malların kuruma ve pişme sonrası problemleri belli koşullarda büyük ölçüde önlenebilir

Bu nedenle, çamur hazırlamanın en zor aşaması olan karıştırmanın başarılı olması gerekir. Bu başarı çeşitli faktörlerden etkilenir: Karıştırılan çamurun viskozitesi, plastik veya az plastik komponentlerin varlığı, karışımın kuru, plastik veya sulu yapılması, gibi.

1.3.2. Doğal Çamur Hazırlama Yöntemleri

Doğal çamur hazırlama deyiminden şu anlaşılır: Güneş, yağmur, don gibi doğa etkileri ile bakterilerin oluşturdukları dış etkilerin, kısmen veya bir arada hammadde üzerindeki yapmış oldukları değişikliklerdir. Bu etkilerle belli bir süre bekletilen çamur özlülük, plastiklik ve homojen bir rutubet kazanabilir.

Üç tür doğal çamur hazırlama yöntemi vardır

1.3.2.1. Yığmak ve Depolamak

İşletmenin kötü hava koşullarını da düşünerek yaptığı rezerve hammadde depolamasıdır. İyi koşullarda yapıldığı zaman, biriktirilen hammadde bekleme ile bazı yeni özellikler kazanır. Bu depolama sırasında, hammadde üzerine çevre fabrikaların endüstri artıklarının ve zararlı, maddelerin, çökmesi ve bulaşması önlenmelidir. İyi bir dinlenmiş hammadde elde etmek için, depolama işleminin en az 3-4 ay sürmesi gerekir.

1.3.2.2. Çamur Dinlendirme Havuzu

   Kural olarak ön hazırlanması yapılmış kuru ve rutubetli çamurun konduğu, amacın çamura eşit rutubet ve bağlayıcılık kazandırılması olan özel havuzlardır.

Eskiden beri kullanılan bir yöntemdir. Bugün modern tesislerde, eskiye göre çok daha az bir zamanda, yaklaşık üç haftada, tuğla, kiremit endüstrilerine gerekli olan çamur hazırlanabilmektedir. Bu havuzların beslenmesi ve boşaltılması tamamen otomatik olarak yapılır. Havuzun üzerinde, havuz boyunca raylar üzerinde hareket edebilen bir bant aracılığı ile, havuzun istenilen bölgesine, belirli zamanlarda yükleme yapılır.

Dinlenen çamurun havuzdan alınmasında, havuzun genellikle uzun kenarlarının boyunca hareket edebilen ve belli bir eğimle çamuru kepçeleri ile kazıyarak yukarı çeken kepçeli kazıyıcılardan yararlanılır. Kepçelerden bir bant üzerine aktarılan çamur, şekillendirme makinelerine iletilir.

1.3.2.3. Çamur Çürütme Kuleleri

Ön hazırlaması yapılmış olan çamur, karanlık, sıcak ve rutubetli bir kulede, belli bir Süre bekletilir. Bu bekletme sırasında çamurun içinde bulunan bakteri ve mantarlar, ortamın elverişli olması nedeni ile, çamur içinde faaliyete geçip, bir taraftan üreyip, diğer taraftan, çamuru çürüterek bağlayıcılık ve plastiklik özelliği kazandırırlar.

Eskiden beri bilinen ve uygulanan bu yöntem, büyük bir olasılıkla ilk kez Çin'de, porselen çamurunun yıllarca dinlendirilmesinde uygulanmıştır. Eskiden çamurun daha çabuk çürümesini sağlamak için, içine katkı olarak gübre bile atılmaktaydı. Bugün modern çürütme kulelerinde süre birkaç güne inmiştir. Gübre yerine de çabuk üreyen, klorofilsiz mantarlarla deneyler yapılmaktadır.

Çamur çürütme kuleleri yaklaşık 6-
7 m yükseklikte ve 4-5 m çapında olan silindirik yapıdadırlar. Üstten bantla beslenen kulenin içinde çamur, sürekli olarak yukarıdan aşağıya doğru hareketlidir. Bu sırada kulenin altındaki açıklıktan, kulenin sürekli dönen alt tabakasının üzerinde bulunan ve bu tablanın çapı boyunca hareket eden burgu, hazırlanmış olan çamuru dışarı taşır.

1.4. Endüstriyel Çamur Hazırlama Yöntemleri

Çamur hazırlama yönteminin seçiminde çeşitli faktörler rol oynar. Bunlar, kullanılan hammaddenin türü, sayısı, üretilecek olan malın türü ve önem derecesi gibi faktörlerdir. Günümüzde yaş, yarı yaş,  kuru, sıcak ve yeni yöntemler olarak beş tür çamur hazırlama yöntemi gelişmiştir.

1.4.1. Yaş Çamur Hazırlama

Bu hazırlama yöntemi ile, sonuçta farklı görünümde olan çamurlar hazırlanabilir. En homojen bir çamur karışımı bu yöntemle sağlanır. Sonuçta plastik, sulu ve kuru olarak adlandırılan çamur türleri elde edilebilir.

1.4.2. Plastik Çamur

Özsüz ve sert maddeler bilyalı değirmenlerde su ile öğütülürler. Diğer taraftan suda açılabilen maddeler pervaneli açıcılarda su ile açılırlar. Değirmenden gelen sulu karışım açıcıdaki karışım ile karıştırılarak bir havuzda toplanır. Bu havuzlar pompalar aracılığı ile çekilen çamur, suyundan uzaklaştırılmak üzere filtrepreslere basılır. Filtrepresten çıkan plastik çamur, vakumlu veya vakumsuz karıştırıcılarda karıştırılarak kullanılır:

1.4.3. Sulu Çamur

Döküm çamuru denilen sulu çamurun yapımında da yaş çamur hazırlama yöntemi uygulanmaktadır. Özsüz ve sert maddeler bilyalı değirmenlerde su ile öğütülür. Aynı anda pervaneli açıcılarda, su ve elektrolit denen kimyasal akışkanlık maddeleri ile açılan kil ve benzeri plastik maddeler, değirmen karışımı ile dozlanarak karıştırılır Dinlenme havuzlarında bekletildikten sonra döküm çamuru olarak kullanılır.

1.4.4. Kuru Çamur

Yaş çamur hazırlama yönteminden yararlanarak kuru çamur elde etmek şu şekilde olmaktadır: Bilinen şekillerde değirmenlerde öğütülen ve açıcıda açılan maddeler, karıştırılıp pompalarla püskürtmeli kurutuculara iletilirler. Bu               kurutucularda kuruyarak granüle şekle gelen kuru çamur, pres ile kuru şekillendirmede kullanılır.

Yorum Yaz