Metamorfik kökenli mermerlerin parlatılmasında mineralojik ve petrografik özelliklerin etkisi
The effect of mineralogical and petrographical properties in polishing of metamorphic originated marbles
Yazar: SEVGİ GÜRCAN
Danışman: DOÇ. DR. AHMET YILDIZ ; PROF. DR. R. METE GÖKTAN
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Mermer = Marble ; Mineralojik özellikler = Mineralogical properties ; Parlaklık = Brightness ; Pürüzlülük = Roughness

Özet:
Bu çalışma, metamorfik kökenli mermerlerin parlatılabilirlik özellikleri üzerine mineralojik-petrografik özellikler ve kimyasal bileşimin etkisinin incelenmesi amacıyla yapılmıştır.Bu amaçla, Türkiye'nin değişik yörelerinde ticari olarak üretimi yapılan altı mermer örneği kullanılmıştır. Polarizan mikroskop, taramalı elektron mikroskop (SEM) ve x-ışınları difraktometresi (XRD) analizleri yardımıyla mermer örneklerinin mineralojik-petrografik özellikleri belirlenmiştir. Örneklerin jeokimyasal özelliklerini ortaya koyabilmek için kimyasal analizleri ve fiziko-mekanik testler uygulanmıştır. Parlatma deneyleri, 60x30x2 cm boyutlarındaki mermer örneklerinde aynı abrasiv serisi, sabit bant hızı ve kafa basıncında laboratuvar ölçekli cila makinasında yapılmıştır. Parlatılmış örnekler üzerinde pürüzlülük ve parlaklık ölçümleri gerçekleştirilmiştir.Parlatma deneyleri sonucunda, azalan abrasiv serisine bağlı olarak pürüzlülüğün azaldığı ve parlaklığın arttığı gözlenmiştir. Bazı mermer örneklerinde kalsit kristallerinin düşük küresellik değerine sahip olması, pürüzlülük değerini artırdığını göstermektedir. Mermer örneklerde bulunan karbonat dışı minerallerin ve bunların dağılımlarının pürüzlülük ve parlaklık özelliklerini önemli ölçüde etkilediği sonucuna varılmıştır. Karbonat dışı mineral olarak başlıca mika, klorit, kuvars, feldspat, epidot, hornblend ve hematit mineralleri belirlenmiştir. Bu mineraller mikro çatlaklar boyunca gözlenmiş ve hacimsel yüzdeleri şu şekilde sıralanmıştır: Uşak Yeşili'nde %40, Afyon Şekeri'nde, %15.30, Akşehir Siyahı'nda %10.33, Afyon Kaplan Postu'nda %8.50'dir. Yapılan incelemeler sonucunda, mermerlerin pürüzlülük ve parlaklık performansları üzerinde mikro çatlak yoğunluğunun ve kalsit kristallerinin mikroyapı özelliklerinin etkili olduğu sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak, çalışmanın ana hedefi olmamasına rağmen, fiziko-mekanik özelliklerin mermerlerin pürüzlülük ve parlaklık değerlerine etkisi incelenmiştir.

Abstract:
In this study, polishing properties of metamorphic origin marble have been investigated to determine the effects of mineralogical-petrographic features and chemical compounds.To achieve this goal, six different marble samples commercially available in the market were studied. Mineralogical-petrographical properties were determined by polarizing microscope, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffractometer (XRD) analysis. Geochemical characteristics of the samples that reveal major oxides, trace and rare earth element (REE) analysis and physico-mechanical tests were determined. Using a laboratory-scale polishing machine, polishing experiments were applied under constant band speed, abrasive head pressure and abrasive head rotation for samples having 60x30x2 cm dimension. Roughness and brightness measurements were carried out on pre-determined surfaces of the marble samples.Polishing experiments showed that, with a few exceptions, brightness increased with decreasing roughness. Marble types having low sphericity exhibited relatively high roughness values. It was also concluded that the amount of non-carbonate minerals present in the samples, as well as their distribution, greatly affected brightness and roughness properties of the tested marble varieties. The common non-carbonate minerals were mainly mica, chlorite, feldspar, epidote, hornblende and hematite. These minerals were usually observed along micro-cracks and their volumetric percentages were as follows: 40% Uşak Green, 15.30% Afyon Sugar, 10.33% Akşehir Black and 8.50% Afyon Kaplanpostu. Other parameters influencing the brightness and roughness values of the tested marbles were micro-fracture frequency and micro-structural properties of the calcite minerals. Finally, although it was not the main objective of the present study, the effects of physico-mechanical properties on roughness and brightness of the marble varietes were examined.