Manisa (Yatağan) mika mineral ocaklarının elemental dağılımlarının belirlenmesi ve radyojenik ısı üretiminin hesaplanması
Determination of elemental distribution of Manisa (Yatağan) mica mineral quarries and calculation of radiogenic heat production
Yazar: EMAN MAHMUD A. KRISTA
Danışman: PROF. DR. ŞEREF TURHAN
Kastamonu Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Mika mineralleri, benzersiz elektrik, ısıl ve mekanik özelliklere sahip, kimyasal maddelere, gerilmeye ve bükülmeye karşı dirençli, büyük ve ince tabakalara bölünebilen hidro alüminyum silikatlardır. Mikalar, şeffaf veya optik olarak düz filmlere ayrılabilirler ve şekillendirmek için kesilebilir veya damgalanabilirler. Mika grubu mineraller, özellikle muskovit ve flogopitler, fizikokimyasal özelliklerine bağlı olarak otomotiv, inşaat, kâğıt, plastik vb. endüstrilerde kullanılmaktadır. Bu çalışmada, Manisa ilinin Yatağan ilçesine bağlı Hisarardı bölgesinde bulunan ve ticari olarak işletilen üç farklı mika ocağından (MO1, MO2 ve MO3) toplanan seksen dört adet mika örneğinin majör-minör oksit bileşenleri (SiO2, Al2O3, K2O, MgO, Na2O, Fe2O3, P2O5, CaO ve TiO2) ve eser element (V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Ag, Cd, Sn, Te, Cs, Ba, Nd, Hf, Ta, W, Hg, Tl, Pb, Th ve U) içerikleri, enerji dağılımlı X-ışını flüoresans spektrometresi kullanılarak belirlendi. Muskovit örneklerinin içerdiği uranyum, toryum ve radyoaktif potasyumdan yayınlanan iyonlaştırıcı radyasyonun oluşturduğu radyojenik ısı üretimi hesaplandı. Hisarardı mika ocaklarında analiz edilen SiO2, Al2O3, K2O, MgO, Fe2O3, Na2O, P2O5, CaO ve TiO2 oksit derişimleri, sırasıyla %31,67 – 68,96, %18.58 – 40,12, %7,25 – 11,07, %1,38 – 3,10, %0,55 – 2,30, %0,74 – 2,19, %, 0,10 – 0,65, %0,01 – 0,61 ve %0,19 – 0,39 aralığında bulundu. Hisarardı mika (muskovit) örneklerinde analiz edilen zehirli ağır metal olan Cr, Zr, Mn, Zn, Ni, Co, Pb, Cu, Cd ve Hg'nin ortalama değeri (mg/kg), sırasıyla 136,2; 124,6; 58,7; 19,2; 14,8; 6,8; 6,3; 2,6; 2,0 ve 1,2 olarak bulundu. Muskovit örneklerinin ortalama uranyum ve toryum derişimi (mg/kg), sırasıyla 1,1 ve 10,4 olarak analiz edildi. Muskovit örneklerinin radyojenik ısı üretim değerleri, 1,2 – 2,7 μW/m3 aralığında hesaplandı.

ANAHTAR KELİMELER: Mika, muskovit, ana oksitler, zehirli ağır metal, uranyum, toryum, radyojenik ısı üretimi, Hisarardı

Abstract:
Mica minerals are layered hydro aluminum silicates that have unique electrical, thermal, and mechanical properties, resistant to chemical agents, stress and bending; and they can be divided into large and thin layers. Micas can be split into transparent or optically flat films; and they can be cut or stamped to shape. Mica group minerals, especially muscovite and phlogopites, depending on their physicochemical properties have been used in various industries such as automotive, construction, paper, plastic etc. In this study, the contents of major- minor oxide components (SiO2, Al2O3, K2O, MgO, Na2O, Fe2O3, P2O5, TiO2 and CaO) and trace elements (V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Ag, Cd, Sn, Te, Cs, Ba, Nd, Hf, Ta, W, Hg, Tl, Pb, Th and U) of eighty-four muscovite samples collected from three commercially operated mica quarries (MO1, MO2 and MO3) in the Hisarardı region of Yatağan district of Manisa province were determined using an energy dispersive X-ray fluorescence spectrometer. The radiogenic heat production generated by the emitted ionizing radiation from uranium, thorium and radioactive potassium contained in muscovite samples was estimated. The concentrations of SiO2, Al2O3, K2O, MgO, Fe2O3, Na2O, P2O5, CaO and TiO2 analyzed in Hisarardı muscovite quarries varied from 31.67 to 68.96%, 18.58 to 40.12%, 7.25 to 11.07%, 1.38 to 3.10%, 0.55 to 2.30%, 0.74 to 2.19%, 0.10 to 0.65%, 0.01 to 0.61%and 0.19 to 0.39%, respectively. The average concentrations of the toxic heavy metals Cr, Zr, Mn, Zn, Ni, Co, Pb, Cu, Cd and Hg analyzed in Hisarardı mica (muscovite) samples were found as 136.2, 124.6, 58.7, 19.2, 14.8, 6.8, 6.3, 2.6, 2.0 and 1.2 mg/kg, respectively. The average concentrations of uranium and thorium in muscovite samples were analyzed as 1.1 and 10.4 mg/kg, respectively. Radiogenic heat generation values of muscovite samples were estimated in the range of 1.2 – 2.7 μW/m3.

KEYWORDS: Mica, muscovite, major oxides, toxic heavy metal, uranium, thorium, radiogenic heat generation, Hisarardı
January 2021, 64 Pages