Sodyum boratlardan magnezyum borat üretiminin araştırılması ve üretim parametrelerini etkileyen faktörlerin belirlenmesi

Abstract

Bor başta cam, seramik, nükleer santraller olmak üzere 500'den fazla kullanım alanına sahip önemli bir mineraldir. Doğada farklı oranlarda bor oksit (B2O3) içeren 230'ün üzerinde bor minerali mevcuttur. Dünya bor rezervinin %72,2'si Türkiye'de, %8,5'i Rusya'da ve %6,3'ü ABD'de yer almaktadır. Ülkemiz bor rezervinin büyük kısmına sahip olmasına rağmen magnezyum borat rezervi bakımından fakirdir. Yüksek ısı dayanımları, korozyon dirençleri, paslanmaya karşı dirençleri magnezyum boratların sanayinin birçok alanında kullanılabilme imkânlarının araştırılmasına yol açmıştır. Seramik endüstrisi, deterjan bileşimleri, süper-iletken malzeme üretimleri, hidrokarbon katalizörleri, sürtünmeyi azaltıcı katkı ve yağları üretimleri magnezyum boratların kullanıldığı başlıca alanlardır. Ayrıca borik asit (H3BO3) içermelerinden dolayı radyoaktif atıkların giderilmesinde de kullanılmaktadır. Bunların dışında magnezyum boratlar, süper iletken magnezyum diborürün üretilmesi, metal yüzeyleri için yalıtkan kaplama bileşimleri, ısıya duyarlı renk veren mürekkep bileşimleri, boyalarda korozyonu önleyici katkı olarak, kontakt lens yıkama sularında ve alev geciktiriciler gibi alanlarda da kullanılabilmektedir. Magnezyum boratlar hidrotermal ve termal yöntem olmak üzere başlıca iki farklı yöntemle üretilebilmektedir. Hidrotermal yöntemde bor ve magnezyum kaynakları sulu ortamda sıcaklık ısı etkisiyle reaksiyona sokulurken oluşan magnezyum boratlar kristal suludur. Ayrıca bu yöntem ile düşük sıcaklıklarda magnezyum borat kristalleri üretilebilir. Termal yöntemde ise yüksek sıcaklık fırını yardımı ile hava ortamında bor ve magnezyum kaynakları reaksiyona sokularak susuz magnezyum borat üretimi yapılır. Bu yüksek lisans tez çalışmasında magnezyum boratların hidrotermal yöntemle sentezi manyetik ve ultrasonik karıştırma kullanılarak yapılırken hammaddeler magnezum klorür hekzahidrat (MgCl2.6H2O), tinkalkonit (Na2B4O7.5H2O), boraks (Na2B4O7.10H2O), borik asit (H3BO3) ve bor oksit (B2O3) tir. Yapılan deneysel çalışmalar sonunda, hidrotermal yöntem, manyetik karıştırma ile "01-076-540" XRD pdf kodlu Admontit [MgO(B2O3)3.7(H2O)], "01-070-1902" XRD pdf kodlu Mkalisterit [Mg2(B6O7(OH)6)2.9(H2O)] sentezlendiği ortaya konmuştur. Hidrotermal yöntem, ultrasonik karıştırma ile sentezlenen magnezyum borat bileşiği de XRD pdf kodu "01-076-540" olan Admontittir. Sentezlenen magnezyum borat bileşiklerinin FT-IR ve Raman spektrumları birbirlerine benzemektedir. Ayrıca magnezyum borat bileşiklerine ait karakteristik bantlar hem kızılötesinde hem de görünür bölgede elde edilmiştir. Bor oksit analizlerinin sonuçları literatür değerleri ile uygun çıkmıştır. SEM görüntülerine bakıldığında ise mikron ve nano boyutta minerallerin üretildiği görülmüştür.