VERMİKÜLİT FLOGOPİT
Mineralojik olarak tek başına farklı bir grubu temsil eden vermikülit, endüstriyel olarak genleşme özelliğine sahip tüm mika grubu minerallerini de (flogopit, biotit ve hidrobiotit) kapsayan genel bir terim olarak kullanılmaktadır. Vermiküliti sulu magnezyum, alüminyum, demir silikat olarak da tarif etmek mümkündür.
Vermikülit, monoklinik sistemde kristallenir, dilinimi muntazamdır. Yeşil, sarımsı kahve ve hatta siyah renkte olabilir. Sertliği Mohs ölçeğine göre 1.2 ile 2.0 arasında değişir, özgül ağırlığı 2.5'dir. Vermikülit yüksek sıcaklıklarda aniden ısı şokuna tabi tutulduğunda C ekseni boyunca akordiyon gibi uzamaktadır. Bu karakteristik genleşmenin yapıda bulunan kristal suyunun ani olarak buharlaşması sonucu oluşan buhar basıncından kaynaklandığı düşünülmektedir. Isısal genleşme olayının henüz tam olarak açıklanamamasının nedeni, ağırlıkça toplam aynı miktarda su içeren numunelerin dahi farklı oranlarda genleşebilmeleridir. Kimyasal bileşim ve yapraklar arasında bulunan su moleküllerinin hangi bağlarla yapıya tutunduğu genleşme olayını etkileyen diğer önemli parametrelerdir. Genleşme sonucunda malzemenin yığın yoğunluğu, yaklaşık 10 kat azalarak, 0.8 g/cm3 'den 0.08 g/cm3'e düşmektedir. Yığın yoğunluğundaki düşüş, vermikülitin kalitesine ve genleştirmenin yapıldığı fırın performansına bağlı olmakta ve ısıl işlem sonucunda yaklaşık 30 katlık bir genleşme sağlanabilmektedir. (Strand, 1983; Loughbrough, 1991).
İri taneli vermikülitler, genelde yeraltı ve yerüstü suları ile hidrotermal çözeltilerin birisinin veya hepsinin flogopit, biotit, klorit, piroksen gibi tabaka yapısına sahip silikatları ıslatarak alterasyona uğratması sonucu oluşmaktadır. Oluşum mekanizması henüz tam olarak açıklanamamıştır. Araştırıcıların üzerinde anlaşmaya varamadıkları konu, vermikülitin hidrotermal çözeltilerin kayaçlar üzerine etkimesiyle veya superjen çözeltilerin biotit ve flogopit üzerinde meydana getirdiği değişiklikler sonucu oluştuğudur. Olayın hidrotermal şartlar altında olduğunun delilleri; yüksek sıcaklıklarda oluşan mineral ve kayaçlarda vermikülit oluşumlarına rastlanması ve 70 metreden daha fazla derinliklerde maden yataklarının varlığıdır. Superjen oluşumun kanıtları ise; biotit ve flogopitin oda sıcaklığında kolayca vermikülite dönüşmesi, potasyumun çok düşük konsantrasyonlarda bile vermikülitin oluşumunda önemli etkisinin olması, derinliğin artması ile biotit ve flogopite daha çok rastlanması ve pegmatitler içinde vermikülit oluşumlarının varlığı sayılabilmektedir (Calle and Suquet, 1988).
Dünya vermikülit üretimi mevcut yataklardan açık ocak işletmeciliği ile gerçekleştirilmektedir. Kalite, tenör ve miktar bakımından ekonomik sınırlar içinde kalan cevher zenginleştirme ünitesinde gerekli zenginleştirme ve arkasından genleştirme işlemine tabi tutulur. Cevher zenginleştirme işlemine tipik örnek Güney Karolina'daki (ABD) Enoree işletmesidir. Ocaktan çıkarılan malzeme, beslemenin depolandığı bunkerlere taşınmaktadır. Çekiçli kırıcıya girmeden önce tanelere basınçlı su sıkılarak killi malzeme cevherden ayrılmakta ve kırma işleminden sonra malzeme taraklı sınıflandırıcıya gönderilerek şlamı uzaklaştırılmaktadır. Daha sonra elde edilen ürün çubuklu değirmenlerde öğütülmekte ve yaş eleme yoluyla farklı tane boyu fraksiyonlarına ayrılmaktadır. Ayrılan bu fraksiyonların çoğuna başka herhangi bir zenginleştirme yapmaya gerek duyulmamaktadır. Bazı fraksiyonlara ise katyonik toplayıcılar kullanılarak flotasyon uygulanmaktadır (Strand, 1983; Rau, 1985).
Vermikülitin satışa sunulmasından önceki son aşama genleştirilmesidir. Maksimum genleştirmeyi elde etmek açısından fırın sıcaklığı ve alı konma süresi çok önemli olmaktadır. Genelde fırın sıcaklığı 1000°C ile 1800°C arasında, alı konma süresi ise 4 ile 8 saniye olacak şekilde ayarlanmaktadır. Genel olarak dikey, içi tuğla ile kaplı ve alttan ateşlemeli fırınlar kullanılmaktadır. Besleme yukardan yapılmakta, malzeme fırın içindeki plakalardan düşerken alevle karşılaşmaktadır. Genleşen taneler ve tozlar bir fan vasıtasıyla çekilmekte ve daha sonra siklon ile birbirlerinden ayrılmaktadır. Genleşmiş ürün 85 ile 100 dm 'lük kağıt veya plastik torbalarda ambalajlanarak tüketiciye ulaştırılmaktadır.
Kullanım alanına göre değişiklik göstermekle birlikte genleşmiş malzemede aranan genel özellikleri şu şekilde sıralamak mümkündür;
- Düşük yığın yoğunluğuna sahip olarak yapının ölü yükünü azaltmalı ve fiziksel taşıma işlerine yardımcı olmalı,
- Isı ve ses izolasyon özellikleri son derece yüksek olmalı,
- Malzeme ateşe karşı dayanıklı olmalı ve erime noktası altındaki alev sıcaklıklarında fiziksel değişikliklere uğramamalı,
Dayanıklı olmalı ve kullanım yerine ulaşıncaya kadar mekanik bozunmaya uğramamalıdır. Genleşmiş malzeme en yaygın olarak ısı ve ses yalıtımı amaçlı malzeme olarak ve zirai uygulamalarda kullanılmaktadır. Vermikülit bütün killerle son derece iyi kompozit malzeme oluşturduğundan genleşmiş malzeme içeren alçı ve diğer karışımlardan, yapılarda ateşe dayanıklı eleman, ses yalıtkanı, nem ve su yoğunlaşmasına karşı koruyucu, panel duvar, beton duvar ve tavanlarda dekoratif malzeme olarak yararlanılmaktadır. Genleşmiş malzeme sıcaklığa ve ani ısı şokuna karşı son derece dayanıklı olduğundan beton, çelik ve ahşap yapı elemanlarının yangına karşı korunmasında kullanılmaktadır. İri taneli malzemenin, akkor haldeki sıcak dökümlerin taşınmasında erimiş metalin örtülmesinde, kırılmayı önlemek amacıyla paketleme ve taşımacılıkta, buhar boru ve kazanlarının yalıtımında, döküm elemanları yapımı sırasında haddeleme işleminde kuru bağlayıcı olarak kullanım alanları bulunmaktadır. İnce taneli ürünler ise, toprak düzenleyici malzeme olarak, bitki yetiştirme ortamı hazırlanmasında, tarımda, bahçecilikte, ormancılıkta değişik uygulamalarda kullanım alanına sahiptir. Toprak yüzeyinden az bir miktar derine gömülen genleşmiş malzeme hem toprağın su ve gübre tutma süresini artırmakta hem de yabani bitki ve zararlı böcekler için yapılan zirai ilaçlamanın daha etkili olmasını sağlamaktadır.
Tane boyuna göre kullanım alanları da şöyle sıralanabilir :
- 12.5 - 0.74 mm : Konutlarda izolasyon malzemesi, akustik sıvalar, tavan kubbe kaplamaları, boru kaplamaları, tecrit edici çimentolar.
- 0.74 - 0.37 mm : Buzdolabı, otomobil ve uçaklarda izolasyon malzemesi, yangın söndürücüler, fitreler, soğutucu depolar.
- 0.37 - 0.12 mm : Yer muşambaları, çatı kaplamaları,
- 0.12 - 0.074 mm : Motor yağları, plastik ürünler.
- 0.074 - 0.054 mm : Duvar kağıtları, dış cephe boyaları
Vermikülitin hafif izolasyon malzemesi olarak kullanımının değişik bir örneği Kanada'da görülmektedir. Buradaki bir çelik fabrikası vermikülit ile izale ettiği sıcak ingotları işlemek üzere 180 km uzaktaki düğümhanelere göndermekte, nakliye sırasında ingotların sıcaklıklarının sadece %9'unun kaybetmektedirler. Asit naklinde de genleşmiş vermikülitten imal edilen ambalaj malzemelerinin önemli olduğu bilinmektedir. Uzun vadeli projeksiyonlarda izolasyon amaçlı hafifi yapı malzemesi olarak kullanımı yanında vermikülitin hava ve suyun temizlenmesinde öneminin de artacağı tahmin edilmektedir.