Daha önceki yazımızda çimentonun ana maddesi olan ve yarı mamül olarak adlandırılan klinkerin ne olduğu ve nasıl oluştuğu hakkında bilgiler vermiştik. Bu yazımızda ise klinker üretim süreçlerinde hammadde olarak kullanılan kilden bahsedeceğiz. Klinker üretiminde kullanılan kalkere (kireç taşına) ek olarak bulunan kil nedir, nasıl oluşur? Kilin kullanım alanları ve özellikleri nelerdir?
Çimento Üretiminde Kullanılan Kil Nedir, Nasıl Oluşur?
Kil; doğada oldukça yaygın bulunan, ince taneli minerallerden oluşan ve doğal olarak meydana gelmiş, içeriğinde alüminyum ve silika bulunduran bir malzemedir. Kil mineralleri çok küçük boyutta ve kristal bir yapıya sahiptirler. Bünyesine yeterli miktarda su eklenince plastikleşirken kuruma ve pişmeyle su kaybı olduğunda sertleşebilir özellik gösterir. Kuruyan killer çok güçlenerek ezilmeye karşı direnç kazanırlar. Killerin yapısındaki yabancı maddelerden kaynaklı renkleri sarımsı, kızılımsı ve koyu renklerde olabilir.
Yumuşak bir dokuya sahip olan kil; çok ince taneli, feldspat, mika ve diğer silikatların ayrışması ile oluşmuş sedimanter mineraldir. Kil mineralleri ince plaka ve levha şeklinde bulunabilirler. Levhalar ise tekrarlı atomik yapıya sahiptirler.
Çimento üretiminde kilin kullanıldığı alan ise klinker üretimidir. Kil ile kireç taşının (kalker) beraber öğütülmesiyle elde edilen farin tozunun 1400 -1500 derece döner fırında pişmesi sonucu granüler yapıdaki klinker meydana gelir.
Kil Mineral Tipleri ve İçerikleri Nelerdir?
Kil mineralleri başlıca üç ana gruba ayrılır (Holtz and Kovacs 1981). Kaolinit grubu kil mineralleri, illit grubu kil mineralleri, smektit (montmorillonit) grubu kil mineralleri.
Dört yüzden meydana gelen iki levhanın arasında bir sekiz yüzlü levhanın varolmasıyla ve bu katmanların tekrarlanmasıyla kil mineralleri oluşur. Bu kil mineralleri ise 40’dan fazla farklı ya da aynı mineraller içerebilir. Killerin oluşum ortamı oldukça önemlidir. Farklı minerallerden aynı ortam koşullarında aynı kil mineralleri oluşabilirken aynı mineralden farklı koşullarda farklı kil mineralleri oluşabilir.
Simekit grubunun en çok bilinen minerali montmorillonittir. Grubun diğer önemli mineralleri ise mika grubundan illit ve vermikülittir.
Killerin Kullanım Alanları Nelerdir?
Kil mineralleri endüstriyel alanlarda kullanılmaktadır. Kullanım alanlarından bazıları şöyledir:
- Çimento, tuğla, kiremit,
- Refrakter sanayi,
- Kanalizasyon boruları,
- Kaplamalar,
- Döküm Sanayi,
- Plastik,
- Tarım,
- Kâğıt,
- Boyada renk giderici madde olarak,
- Kozmetik,
- Yer karosu, fayans,
- Kauçuk Sanayi,
- Sondaj,
- Çanak, çömlek,
- Çini, cam, porselen
Kil Nedir, Özellikleri Nelerdir?
Killer ince ve levha halinde bulunduklarından plastik özellik gösterirler. Yapılarındaki levhalar üst üste birikmiş halde konumlanırlar. Kil, su ilavesiyle çamur haline geldiğinde levhaların arasına su dolar. Çamur haline gelen malzemeye kuvvet uygulandığında levhalar birbiri üzerinden kayarak verilen şeklin oluşmasını sağlarlar.
Bileşenlerin bir arada durabilme yeteneğine ise kohezyon denir. Kil çamuru kuruduğu zaman verilen şekli koruma özelliği gösterir. Kilin kohezyon özelliğine sahip olabilmesi için önce su ile karıştırılması gerekir. Killer sudan farklı bir sıvı ile karıştırılırsa kohezyon özelliği göstermezler.
Doğada beyaz, sarı, kırmızımsı kahverengi, gri, siyahımsı renklerde killer bulunur. Bu renkler kilin fırınlanma yöntemi ile pişirilmesinden sonra da değişiklik gösterebilir. Değişikliğin sebebi ise kilin içeriğinde kömür gibi maddeler bulundurmasından kaynaklanır. Kil beyaz olduğunda ise saf halde olduğu bilinir ve kaolen adını alır.
Çamur haline getirilip şekillendirilen kil kururken hacminde düşüş meydana gelir. Bu kayıp fırınlanma esnasında da devam eder. Bu olaya kilin rötre yapması denir. Kuruma esnasında meydana gelen küçülme fiziksel gerçekleşirken pişmede meydana gelen küçülme kimyasal bir olaydır. Kuruma küçülmesi kilin su oranına bağlıyken pişme küçülmesi kil mineralinin yapısına ve cinsine bağlıdır.
Sinterleşme, hammadde taneciklerinin tam eritilmeden yüzeyde ince bir sıvı tabakası oluşuncaya kadar ısıtılması işlemidir. Kilin sinterleşme sıcaklıkları ise farklıdır. 900°C civarı sıcaklıkta sinterleşen killerin içeriğindeki kuvars, kalker, demir oksit, feldspat ve koloit oranı oldukça yüksektir. Refrakter gibi bazı killer ise 1580°C’ye kadar dayanıklıdırlar.
Son olarak, plastiklik özelliği çok iyi olan killere yağlı kil denir. Yüzeyleri yağlıymış gibi parlak özellik gösterir ve kaygandırlar. Su emme oranları ve bağlama yetenekleri oldukça yüksektir. Plastik özellik göstermeyen madde taneciklerini bile sıkıca tutarlar. Pürüzlü, kaygan olmayan killere ise yağsız kil denir. Yağlı killere göre bağlama oranları oldukça düşüktür. Sinterleşmeleri için yüksek ısı kaynağı gereklidir.
Kullanılan Kaynaklar:
- Holtz, D.R. and Kovacs, (1981) D.W., An Introduction to Geotechnical Engineering
- Nichols G., (2009) Sedimentology and Stratigraphy
- Mercan C., (2020) Alkaliler, Uçucu Kül ve Sinterlemenin Hafif Agrega Üretimine Etkisi
- Bilici H., (2017) Aşırı Konsolide Killerin Dayanım Özellikleri
- Işık M. A., (2019) Killerin Mukavemet Ve Donma-Çözülme Davranışlarına Reçinelerin Etkisinin Araştırılması
- Klinker Nedir? Çimento Kalite Kontrol Parametreleri Nelerdir? – Çimsa Formülhane (cimsa.com.tr)
- Kalker Nedir? Nerelerde Kullanılır? – Çimsa Formülhane (cimsa.com.tr)
- Kayaçlar ve Grupları Nelerdir? Kayaç Döngüsü Nedir? – Çimsa Formülhane (cimsa.com.tr)
