Yapay borasit sentezlenmesi ve karakterizasyonu

Abstract

Maden çeşitliliği bakımından dünyanın önde gelen ülkelerinden olan Türkiye, madencilik çalışmalarında ve madencilikle geçimde dünyada ilk sıralarda bulunan bir ülkedir. Madenciliğin bukadar gelişmiş olduğu bir ülkede madenlerin özelliklerinden yararlanıp teknolojinin ilerlemesi yönünde çalışmaların yapılması doğal bir durumdur. Türkiye'deki madenlerin başında ise dünya rezervinin %73'lük payına sahip olduğu bor minerali bulunmaktadır. Bor mineralinin gerek fiziksel gerekse kimyasal özellikleri endüstriyel alanda kullanımını büyük ölçüde arttırmıştır. Birçok üründe hammadde olarak kullanılması planlanan borun saf olarak elde edilmesi oldukça zor olmakla birlikte çok pahalıdır. Bor bileşiklerinin önemli bir grubu olan magnezyum boratlar yüksek bor içeriğinden dolayı sanayi sektöründe aranılan hammaddelerden biridir. Magnezyum borat bileşikleri doğal yollarla elde edildiği gibi laboratuvar ortamında sentetik olarak da elde edilebilmektedir. Laboratuvar ortamında 3 farklı yöntemle magnezyum borat bileşikleri elde edilmektedir. Bu yöntemler, termal sentez (katı hal yöntemi), hidrotermal sentez ve mikrodalga yöntemidir. Termal yöntemde hammaddeler yüksek sıcaklık fırınında hava veya inert ortamda reaksiyona sokulması prensibine dayanmaktadır. Hidrotermal yöntemde magnezyum ve bor kaynağı sıvı ortamında sıcaklık etkisiyle reaksiyonunu tamamlamaktadır. Mikrodalga yönteminde ise magnezyum ve bor kaynağı mikrodalga ışınları altında belirlenen sürelerde reaksiyona sokulmaktadır. Yapılan bu tez çalışmasında magnezyum oksit (MgO), magnezyum klorür hekzahidrat (MgCl2.6H2O) ve boroksit (B2O3) hammadeleri kullanılarak, katı hal yöntemiyle klor içerikli magnzeyum borat ailesinden saf borasit sentezi amaçlanmıştır. Teorik reaksiyon oranları, reaksiyon sıcaklığı, hammaddeler ve reaksiyon süreleri değiştirilerek optimum şartlarda saf borasit eldesi tamamlanmıştır. Deneysel çalışmaları XRD, FT-IR ve SEM analiz sonuçları ile yorumlanmıştır. Saf borasit eldesi çalışmasında daha iyi sonuçlara ulaşmak amacıyla hammaddelerden magnezyum klorür hekzahidratı 2 katına çıkartmak veya hammaddelerden magnezyum oksiti çıkartıp 2 hammaddeyle analizi gerçekleştirmek gibi yöntemlere de başvurulmuştur. Tüm denemeler ve analizler sonucunda saf borasit eldesi başarılmıştır. XRD analizinde en yüksek skorla elde edilen, FT-IR analizinde ise saf borasit karakteristik pikleriyle en çok benzerlik gösteren ürün, magnezyum klorür hekzahidrat ve boroksit hammaddelerinden yapılan, 600°C sıcaklıkta 1 saatte gerçekleşen reaksiyon sonucu oluşmuştur. 01-071-0750 koduyla tanıtılan saf borasit mineralinin daha sonra SEM analizi ile tanecik boyutuna bakılmış ve nano boyutta olduğu belirlenmiştir.