Investigation of mineralogical properties of Çal (Denizli) region clays and their usability as ceramics raw material

Abstract

Bu çalışmada, Çal (Denizli) bölgesinde iki farklı lokasyondan alınan kil bakımından zengin hammaddelerin mineralojik özelliklerinin belirlenmesi ve endüstriyel işlemlerle geleneksel seramik ürünlerin üretiminde kullanım potansiyellerinin ortaya koyulması, ayrıca arkeolojik seramik (çanak-çömlek vb.) hammaddesi olarak kullanılma potansiyelinin ortaya konması amaçlanmıştır. Bu kapsamda fiziksel, kimyasal (X-ışını floresansı, XRF), mineralojik (X-ışını kırınımı, XRD), termal analiz (Diferansiyel Termal Analizör-Termogravimetri, DTA-TG), kıvam limitleri ve tane boyu dağılımı analiz yöntemleri kullanılmıştır. Ayrıca, teknolojik testler için silindirik numuneler hazırlanıp 700°C'den 1100°C'ye pişirilmiş ve tüm sıcaklıklarda birim hacim ağırlığı, su emme, tek eksenli basınç dayanımı, boy kısalması ve hacimce büzülme değerleri ölçülmüştür. İncelenen killerin (ÇL4 ve ÇL5) kimyasal ve mineralojik bileşimlerinin incelenmesi sonucunda bileşimlerinde çok büyük farklılıkların olmadıkları tespit edilmiştir. Genel olarak kuvars, kalsit ve klorit mineralleri ile kil minerali olarak illit ve kaolinit içerdikleri, ÇL4 örneğinde ise farklı olarak klorit-simektit türü tabakalı killer tespit edilmiştir. Kimyasal olarak Çal killerinin ana oksitleri, SiO2, Al2O3 ve Fe2O3'ten oluşmakta olup ÇL4 örneğinde yüksek CaO ve kızdırma kaybı içeriğiyle karakterize edilmiştir. Fiziksel özellikleri açısından incelenen örnekler genellikle siltli kil olarak tanımlanmıştır. Plastisite indekslerinin (PI) %15-16 gibi yüksek bir değerde belirlenmesi, çalışılan killerin orta-yüksek plastik hammadde potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. ÇL4 örneğinin ÇL5 örneğine göre düşük birim hacim ağırlık ve daha yüksek su emme değerleri içerdikleri tespit edilmiştir. Tek eksenli basınç dayanımları ÇL5 örneklerinde kademeli olarak artış gösterdiği, ÇL4 örneğinde ise 800oC’den itibaren düşüş gösterdiği belirlenmiştir. Teknik testler, Çal killerinin tuğla ve kiremit gibi yapısal seramik ürünlerin imalatında ve ayrıca plastik killerin ilave edilmesi ile çanak-çömlek üretiminde uygun olduğunu göstermiştir.