Vermikülitlerin mikrodalga genleşme özellikleri
Microwave exfoliation characteristics of vermiculites
Yazar: MUHAMMET KORHAN KAYA
Danışman: PROF. DR. İSMAİL GİRGİN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu çalışmada, farklı özelliklerdeki sekiz adet vermikülit ve bir adet flogopit numunesi ile ev tipi bir mikrodalga fırında güç ve süreye bağlı olarak genleşme davranımları belirlenmiştir. Söz konusu örnekler aynı koşullarda ısıl genleştirme işlemine de tabi tutulmuşlar ve elde edilen sonuçlar dikkate alınarak ısıl ve mikrodalga genleştirme davranımları arasındaki farklılıklar ortaya konulmaya çalışılmıştır. -3,35+2 mm tane boyu aralığında hazırlanan örnekler ve 2 mm boyutundaki flogopit örneği kullanılarak, seyyar alev beki ile ısıl genleştirme deneyleri yapılmıştır. Bu deneyler, aynı alev ayar koşullarında (en yüksek sıcaklık 1060 C) 30 saniye süreyle gerçekleştirilmiş ve bazı genleşme potansiyeli devam eden örneklerde süre 65 saniyeye kadar uzatılmıştır. Deneylerde; genleşme öncesi ve genleşme sonrası birim hacim ağırlıkları belirlenerek bir değerlendirme yapılmıştır. Isıl genleştirme deneylerinde birim hacim ağırlığı (BHA) sıralaması en yükseğe doğru U-1 < C-3 < T-1 < SA-1 < In-1 < SA-2 < C-2 < C-1 < SA-3 şeklinde gerçekleşmiştir. En iyi genleşme U-1 vermikülit örneğinde elde edilerek 80 kg/m3 BHA'lığında ürün elde edilmiştir. Vermikülitlerdeki veya hidrobiotitik vermikülitlerdeki flogopit miktarının artışının ısıl genleşmeyi ve genleşme süresini olumsuz yönde etkilediği belirlenmiştir. Isıl genleştirme sonrası elde edilen BHA'lığı değerleri ile, genleşme sırasındaki ağırlık azalmasından ziyade ham örneklerin yanma kaybı değerleri arasında bir uyumluluk olduğu sonucuna varılmıştır. Mikrodalga genleştirme deneylerinde; 450W, 600W ve 800W güçlerinde 1, 3, 5 dakika sürelerle deneyler yapılmıştır. Mikrodalga genleşme sonucunda elde edilen BHA'lığı değerleri sıralaması ısıl işlemdekinden farklı olmuş (T-1 < C-3 < SA-1 < U-1 < SA-2 < In-1 < C-2 < C-1 < SA-3), en iyi sonuç 100 kg/m3 değerine ulaşılan T-1 nolu örnekten alınmıştır. Vermikülitlerdeki veya hidrobiotitik vermikülitlerdeki flogopit miktarının artışının mikrodalga genleşmeyi de olumsuz yönde etkilediği belirlenmiştir. Mikrodalga genleştirme sonrası elde edilen BHA'lığı değerleri ile, YK'dan ziyade ağırlık azalması değerleri arasında bir uyumluluk olduğu sonucuna varılmıştır. Ayrıca, saf flogopit örneğinin (SA-3) hem alev hem de mikrodalga genleştirmeye olumlu cevap vermediği anlaşılmıştır.

Abstract:
In this study, microwave exfoliation characteristics of eight vermiculite and one phlogopite sample were determined using a kitchen type microwave oven considering power and reaction time. Same samples were also expanded at flame and the results obtained were compared so as to determine the differences between the exfoliation behaviours. Samples prepared at sizes -3,35+2 mm and phlogopite sample at 2 mm were expanded at flame using a portable torch. These tests were conducted at the same flame conditions (maximum temperature 1060 C) for 30 seconds and for some samples up to 65 seconds if the exfoliation continued. Experimental results were evaluated by determining the bulk densities (BD) before and after exfoliation. In the flame expansion tests, BD values proceeding towards higher values were determined in the order U-1 < C-3 < T-1 < SA-1 < In-1 < SA-2 < C-2 < C-1 < SA-3. Best expansion was observed with vermiculite sample of U-1 with a BD of 80 kg/m3. Increase of phlogopite content in vermiculite or hydrobiotitic vermiculites was observed to affect the expansion behavior and the reaction time negatively. BD values of the expanded samples were in better agreement with the loss on ignition values of the raw samples compared to the weight loss values during the expansion. Microwave exfoliation tests were conducted at 450W, 600W and 800W for reaction times of 1, 3, 5 seconds. BD values obtained after microwave exfoliation were different from flame expanded samples (T-1 < C-3 < SA-1 < U-1 < SA-2 < In-1 < C-2 < C-1 < SA-3) and the best result was obtained for sample T-1 with a BD of 100 kg/m3. Increase of phlogopite content in vermiculite or hydrobiotitic vermiculites was also observed to decrease the microwave exfoliation characteristics. BD values of the microwave exfoliated samples, contrary to flame expansion, were in better agreement with the weight loss values during the exfoliation compared to the loss on ignition values of the raw samples. Also, pure phlogopite sample (SA-3) showed almost no reaction both for flame and microwave treatments.