Aktivasyon yöntemleri ile bentonitten su bazlı kıvamlaştırıcı üretiminin araştırılması
Investigation of water based rheological agent production from bentonites by use of activation methods
Yazar: KENAN ÇİNKU
Danışman: PROF. DR. ŞAFAK G. ÖZKAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2008
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Bentonit = Bentonite ; Reoloji = Rheology

Özet:
Doktora tezi olarak yürütülen bu çalışma kapsamında önemli bir kullanım potansiyeline sahip olan Bentonit esaslı "Su Bazlı Kıvamlaştırıcı" elde edilmesi amaçlanmıştır. Bentonit kullanılarak elde edilen su bazlı kıvamlaştırıcıların su bazlı boyalarda ?Reolojik Katkı Maddesi? olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır.Ülkemizde boya sanayinde kullanılan reolojik katkı maddelerinin tamamına yakını halen yurt dışından ithal edilmektedir. Bu nedenle özellikle Na-Bentonitten ?Su Bazlı Kıvamlaştırıcı? adı verilen, ?Reolojik Katkı Maddesi? elde edilmeye çalışılmıştır. Deneysel çalışmalarda Na-Bentonit, Ca-Bentonit ve ara tip bentonitler kullanılmıştır.Karakterizasyon çalışmaları sonucunda yüksek şişme özelliğine sahip bir sodyum bentonit olan Reşadiye bentonitinin mineralojik incelemeler sonucunda, kuvars, kalsit, biyotit ve feldspat gibi safsızlıkları içerdiği belirlenmiştir. Bu safsızlıkların uzaklaştırılarak Sodyum bentonit'çe zengin ürün elde edilmesi ve elde edilen Na-bentonit'çe zengin üründen farklı aktivasyon yöntemleri ile su bazlı sistemlerde kullanıma uygun nitelikte ?Su Bazlı Kıvamlaştırıcı? üretimi için bir çok deney yapılmıştır.Deneysel çalışmalar dört safhada yürütülmüştür.İlk safhada bentonit numuneleri içerisinde mineralojik ve kimyasal analizlerle belirlenen safsızlıklar (kuvars, kalsit, feldspat, biyotit v.b.,), kil zenginleştirmede yaygın olarak kullanılan hidrosiklon yardımıyla uzaklaştırılmıştır. Detaylı hidrosiklon deneyleri ile Montmorillonit içeriği yüksek konsantreler elde edilmiştir.?İkinci safhada hidrosiklon ile safsızlıkları büyük oranda uzaklaştırılan bentonit numunelerinden yüksek şişme ve viskoziteye sahip olması nedeniyle Reşadiye Na-bentonit konsantrelerine ?Mekanik Aktivasyon? uygulanmıştır.?Üçüncü safhada ise mekanik aktivasyonun önemi ortaya konduktan sonra çeşitli inorganik bileşikler yardımıyla inorganik aktivasyon deneyleri gerçekleştirilmiştir.?Son olarakta çeşitli organik bileşikler kullanılarak organik aktivasyon deneyleri yapılmıştır.Deneysel çalışmalar esnasında özellikle MgO kullanarak elde edilen inorganik katkılı bentonit esaslı su bazlı kıvamlaştırıcı ürünlerin, tüm Dünyada boya endüstrisinde yaygın bir şekilde kullanılan ticari ürünler olan; Bentone EW ve Optigel CK'dan haha yüksek viskoziteye sahip olduğu görülmüştür. LiCl kullanılarak elde edilen inorganik katkılı bentonit esaslı su bazlı kıvamlaştırıcı ürünlerin ise MgO'li ürünlere oranla daha stabil olduğu bunun da daha negatif zeta potansiyeline bağlı olduğu anlaşılmıştır.

Abstract:
Within this doctoral thesis it?s aimed to produce a water based thickening agent from raw bentonites which has an important utilization potential in industry. Use of this water based bentonite rhelogical as thickener in water based paints is also investigated.Most rheological additives used in local paint industry are imported from foreign countries. Therefore, a rhelogical additive named as water based rheological agent was produced in this study using Na-bentonites, Ca-bentonites and mixed type bentonites.The characterization studies employing mineralogical tools on Reşadiye bentonites revealed that a sodium bentonite with high swelling properties, as the main constituent, and quartz, calcite, biotite and feldspar as associated impurities are present.Many different experiments were carried out to produce a concentrate rich of Na-bentonite after removal of impurities in order to get a suitable water based rheological agent through different activation methods suitable for water based systems.Experimental studies included four main steps;?In the first step, a series of hydrocyclone processing used to remove the impurities (quartz, calcite, biotite and feldspar, etc.) from bentonites after detailed mineralogical and chemical analyses. The montmorillonite rich concentrates were produced hydrocyclone separation.?In the second, step mechanical activation was applied to Reşadiye Na-bentonite concentrates wich exhibited high swelling properties and viscosites upon removal of the impurities by hydrocycloning.?In the third step, inorganic activation tests with help of various inorganic compounds were performed to optimize the conditions of mechanical activation. Finally, organic activation tests were also conducted using various organic compounds.?The experimental studies espacially proved that a water based thickening agent produced by utilizing MgO as an inorganic additive because it imparts higher viscosity values to the mixture compared to Bentone EW and Optigel CK which are mainly used as commercial products in paint industry. Use of LiCl instead of MgO as an inorganic additive for water based rheological agent in bentonites produced more stable mixture due to its higher negative zeta potential.