Magnezyum oksit ve borik asit kaynaklarından magnezyum boratların üretimi, karakterizasyonu ve üretimi etkileyen faktörlerin incelenmesi

Abstract

Bor elementi, doğada karbon ve benzeri başka elementler ile bileşik oluşturduğundan dolayı, bor mineralleri ve bileşikleri olarak bulunmaktadır. Endüstride yüksek saflıkta bor üretimi pahalı ve zorlu bir süreçtir. Yaşadığımız coğrafyada, Dünyanın en zengin bor mineral yatakları bulunmaktadır. Balıkesir'de Sultançayırı ve Bigadiç, Eskişehir'de Seyitgazi (Kırka) ve Kütahya çevresinde önemli bor mineral yatakları bulunmaktadır .Bor minerallerinin alt gruplarından biri olan magnezyum boratlar yapısal özellikleri açısından çok iyi ısıl ve mekanik özellikler gösterirler. Magnezyum boratların başlıca kullanım alanları, yüksek elastik katsayısı, paslanmaya karşı dirençleri ve yüksek ısı direnci sayesinde, seramik endüstrisi, deterjan bileşimleri, süper-iletken malzeme üretimleri, hidrokarbon katalizörleri, sürtünmeyi azaltıcı katkı ve yağları şeklindedir. Aynı zamanda yüksek bor içeriklerinden dolayı Nötron ve Gama radyasyonuna karşı malzeme üretimlerinde de kullanılabilmektedir. Magnezyum borat sentez yöntemlerini başlıca hidrotermal ve termal olmak üzere iki ana başlıkta toplamak mümkündür. Hammaddelerin sıvı ortamda çözülüp reaksiyona sokulması prensibine dayanan hidrotermal yöntemde, daha önce yapılmış çalışmalara kıyasla daha düşük sıcaklıklarda ve daha kısa reaksiyon süresinde hidrat yapıda magnezyum borat sentezlenmiştir. Parametrelerin değiştirilmesiyle tekrarlanan deneylerde düzgün kristal özelliklere sahip ürün sentezi en uygun değerler, 100oC reaksiyon sıcaklığı, 240 dakika reaksiyon süresi ve 40oC kurutma sıcaklığı şeklindedir. Belirlenen bu sıcaklıklarda saf "01-076-540" referans kodlu magnezyum borat minerali admontit sentezi sağlanmıştır. Yapılan deneylerde elde edilen başlıca ürünler yedi mol su içeren "admontit" ve dokuz mol su içeren "01-070-1902" referans kodlu magnezyum borat minerali "mkalisterit" olarak adlandırılmaktadır. Hammaddelerin kuru ortamda karıştırılarak reaksiyona sokulması prensibine dayanan termal yöntemde, yüksek sıcaklık fırınları kullanılır. Yapılan bu çalışmada önceki çalışmalardan farklı olarak 1000oC ve altında da magnezyum borat sentezi gerçekleştirilmiştir. Değiştirilen parametrelerle tekrarlanan deneylerde en kristal özelliklere sahip ürünler, 1000oC reaksiyon sıcaklığında, 3:2 ve 1:1 reaktif mol oranlarında, 240 dakika reaksiyon süresinde elde edilmiştir. Yapılan deneyler sonucunda "01-075-1807" referans koduna sahip "kotoit" ve "01-086-0531" referans koduna sahip "suanit" mineralleriyle farklı referans kodlarına sahip magnezyum borat mineralleri üretilmiştir. Her iki metotta da üretim prosesinin ardından elde edilen ürünlerin FT-IR, Raman spektroskopisi, SEM analizleri yardımıyla karakterizasyonu yapılmıştır. Sentezlenen ürünlerin karakterizasyon spektrumlarının benzer yapıda olduğu görülmüştür.