Cam sektöründe kullanılan sodyum feldspat yan ürünlerin sırlı porselen üretiminde kullanılması

Abstract

Cam üretiminde, ergitici hammadde olarak düşük demir oranı nedeniyle sodyum feldspat (SF) tercih edilir. Bazı ön ayırma işlemlerinden geçirilen SF mineralleri A ve B olma üzere iki kaliteye ayrılır. A kalite SF minerali cam sektöründe tercih edilirken, B kalite mineral ise istenilen özellikleri taşımadığı için cam sektörü tarafından atık olarak değerlendirilmektedir. Sırlı porselenler seramik sektöründe önemli bir pazara sahip olup en önemli özellikleri su emme değerlerinin TS-EN 14411/2015 standartlarına göre en fazla % 0,5 olmasıdır. Bu değer, seramik matriksin 1200 °C'de üretim prosesine izin veren uygun ergiticilerle sinterleşmesiyle sağlanabilir. Bu nedenle sırlı porselen üretiminde de cam üretiminde olduğu gibi seramik matriksin sinterleşmesi için yüksek oranlarda SF kullanılmaktadır. Sırlı porselen matriks bileşeni olarak tercih edilen SF minerallerinin kimyasal bileşimlerinde ağırlıkça % 4,0-10,0 oranında sodyum oksit veya potasyum oksit aranmaktadır. Bununla birlikte, cam sektöründe atık olarak ayrılan B kalite SF mineralinde % 8-10 oranında metal oksit içeriği mevcuttur. Ancak, B kalite SF atıkları, sırlı porselen üretiminde halihazırda tercih edilen SF minerallerinin kimyasal içeriğinden diğer bileşiklerin varlığı ve oranları açısından farklılık göstermektedir. Bu çalışmanın amacı, cam sektörü tarafından atık olarak ayrılan SF yan ürünlerin seramik sektöründe yüksek katma değere sahip sırlı porselen üretiminde kullanılarak geri kazanılması ve böylece kaliteden ödün vermeden sırlı porselen karo üretim maliyetlerinin düşürülmesidir. Bu kapsamda, sırlı porselen üretiminde kullanılan karışım oranlarına uygun olacak şekilde , temin edilen iki farklı atık B kalite SF kullanılarak matriks çamuru elde edilmiştir. Sonrasında, bu çamur sinterleme prosesi ile sırlı porselen haline getirilmiştir. Reçetelerin kimyasal analizleri; çamur halindeki yoğunluk ve vizkositeleri, tane boyutu analizi, genleşme katsayıları (dilatomete), pişme rengi, proses öncesi ve sonrası mukavemetler, pişme sonrası su emme değerleri, pişme küçülmeleri, sinterleşme kabiliyetleri (ısı mikroskobu), standart sırlı porselen matriks ile kıyaslanmıştır. Seramik sektöründe kullanılan maliyet hesaplarından yola çıkarak B kalite SF katkılı üretilen sırlı porselen karoların üretim maliyetleri hesaplanarak standart maliyetler ile kıyaslanmıştır.Formülasyonlardan 1. Standart formülasyona en yakın özellikte olan; tane boyutundan dolayı öğünmede enerji tasarrufu sağlayan, daha fazla sinterleşip ergiyerek su emmeyi düşüren, uygun ham ve pişmiş mukavemette olan 2. formülasyondur. 3. ve 4. formülasyonların ham mukavemetleri çok düşük olduğundan dolayı üretimde kırılma ve çatlama problemlerine yol açacaktır.2. formülasyondaki YÜF kullanılarak daha düşük maliyette matriks reçete oluşmasını sağlayan, değirmenlerde enerji tasarrufu sağlayan, atık YÜF malzemeyi değerlendirerek milli israfı önlemeyi sağlayan, doğadan daha az hammadde çıkararak çevre bilincinin oluşmasını sağlayan, mevcut feldspat kaynaklarının yerine, YÜF-1 kullanımı ekonomiye katkı sağlayacak alternatif kaynak olarak gözükmektedir.Atık feldspatın minimum 10tl/ton fiyatı daha ekonomiktir, küçük ölçekli bir fabrikada 300.000 tl/yıl, Türkiye'deki tüm fabrikaların toplamında 10.200.000 tl/yıl, dünyada ise 370.650.000 tl/yıl tasarruf sağlanmış olur.

In glass production, sodium feldspar (SF) is preferred as a melting raw material due to of its low iron content. Before using, the SF minerals are separated into two qualities with some preliminary separation processes such as A and B. A quality SF mineral is preferred in the glass sector, while B grade mineral is regarded as waste by the glass industry because it does not carry the desired properties. The glazed porcelain has a significant effect on the ceramic markets and the most important characteristics are that the water absorption values are at most 0,5% according to TS-EN 14411/2015 standards. This value can be achieved by sintering the ceramic matrix at 1200°C with suitablemelting materials allowing the production process. Therefore, in the production of glazed porcelain, SF is used at high rates for sintering the ceramic matrix as well as in glass production. As the glazed porcelain matrix compound, preferred SF minerals are required for sodium oxide or potassium oxide in a chemical composition of 4.0-10.0% by weight. However, in the glass industry, 8% to 10% of the metal oxide content is present in the B grade SF mineral which is separated as waste. However, B grade SF wastes differ from the chemical content of SF minerals, which are currently preferred in glazed porcelain production, in terms of the presence and proportion of other compounds.The aim of this thesis study is to regain side products of SF, which are classified as waste by glass sector, by using them in the production of glazed porcelain tiles with high added value and thus to reduce the cost of production of glazed porcelain tile without sacrificing quality. Within the context of thesis study, matrix mud is obtained in accordance with prescription of glazed porcelain matrix by using two kinds of class B SF waste and then this mud will be turned into glazed porcelain with process of sintering. Color after firing, endurance before and after process, density and viscosities as mud, water absorption values after firing, shrinking after firing, analysis of grain size, expansion coefficients (dilatometer), sintering capabilities (heat microscope), chemical analysis of prescriptions will be compared to standard glazed porcelain matrix. The production costs of glazed porcelain tile that are produced will be calculated and will be compared to standard costs.