Karbonatlı kayaçlardan biri olan kalsit mineralinin kimyasal formülü CaCO3 dır. Kalsit ve aragonit, kalsiyum karbonatın iki ayrı kristal şeklidir. Kalsit teorik olarak %56.03 CaO ile %43.97 CO2 içermektedir. Doğada hiçbir zaman saf olmayıp, değişik kayaçlar içinde ikincil mineral olarak bulunmaktadır. Saf olmayan kristallerde kalsiyumun bir kısmı Fe, Mg ve Mn ile yer değiştirmiş olarak bulunmaktadır.
Kalsit, tabiatta mineral damarları şeklinde ve kurşun, çinko, gümüş ve diğer cevherlerle beraber oluşmuştur.
Kalsit; değişik kristal şekilli, camsı parlaklıkta, saf olduğunda renksiz, saydam, safsızlık içerdiğinde gri, sarı, kahverengi, kırmızı, yeşil, mavi ve siyah renklerde, şeffaf-yarı şeffaf, çizgi rengi beyaz-gri, camsı mat bir mineraldir. Gri renk kalsitin karbon kalıntıları içerdiğinin göstergesidir. HCI ile çok çabuk çözünmektedir. Kolay öğütülebilmektedir. Öğütülmüş kalsitin rengi beyazdır. Mohs sertlik ölçütüne göre 3 değerinde, yoğunluğu ise 2.6-2.7 arasındadır.
Kalsit Üretimi
Kalsit genellikle açık işletme yöntemiyle üretilmektedir. Rezerv bakımından fakir ülkelerde yüksek beyazlık ve saflıkta kalsit cevheri üretmek için yer altı işletmeleri ve flotasyon yöntemiyle zenginleştirme de yapılmaktadır.
Flotasyon öncesi kalsit yıkanarak üzerindeki kil, çamur gibi safsızlıklardan temizlenerek -74 µ altına öğütülmektedir. Değirmenle kapalı devre çalışan bir siklonla öğütme sonrası malzemenin şlamı alınmaktadır.
Flotasyon için %20 katı içeren pülp hazırlanmaktadır. Kalsit yağ asitleri ve sabun ile pH 8.5-9'da yüzdürülmektedir. Serisit, kuvars ve diğer silikatlar tannik asit, quebracho veya kalgon ile bastırılmaktadır. Na2CO3 ve Na2SiO3 toplayıcı olarak kullanılmaktadır. Flotasyon süresi 10-12 dakika kadar sürmektedir.
Kalsit apatit ve şelitle birlikte bulunduğunda ters flotasyon uygulanarak kalsit batırılıp safsızlıklar yüzdürülmektedir.
Yapay kalsit üretim
Kalsit her yatakta istenilen saflık ve beyazlıkta oluşmamıştır. Bu nedenle silis oranı düşük kireçtaşları önce yüksek sıcaklıkta kalsine edilerek CaO elde edilmektedir
CaCO3 → CaO + CO2
CaO'in su ile karıştırılmasıyla oluşturulan kireç sütüne kapalı bir reaktörde basınç altındaki bazı kimyasallar ilave edilerek içinden CO2 gazı geçirilmektedir:
CaO + H₂O → Ca(OH)2
Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H₂O
Bu işlemle tane büyüklüğü 1-3 µ arasında değişen, kristal Şekli kontrol edilebilen yapay ve saf kalsit kristalleri oluşturulmaktadır. Yöntem için gerekli olan CO2 , gazı genellikle kağıt ve selüloz üretim tesislerinde atık olarak çıkan gazdır. Kağıt sektöründe dolgu ve kuşe kaplama olarak kullanılacak bu ürün için üretim tesisi kağıt fabrikalarının yakınında kurulmaktadır. Maliyeti sulu öğütülmüş kalsite göre daha yüksek olmasına karşın kalitesi daha yüksektir.
Kalsitin kuru üretimi
Dış cephe boyaları, hali tabanı dolgusu ve çeşitli dolgu amacıyla kullanılacak kalsitlerin 100 µ'na, boya, plastik, kağıt, kimya vb. alanlarda kullanılan kalsitlerin de 40 µ boyutuna kuru olarak öğütülmesi gerekmektedir.
Ocaktan üretilmiş kalsit çeneli kırıcılarda 5.0-10 cm, çekiçli kırıcılarla 3 mm, bilyalı değirmenlerde -100 µ boyutuna öğütülmektedir. Son kademe kuru öğütmede havalı ayırıcılar kullanılarak öğütülen kalsit boyutlandırılmakta, torbalanarak pazarlanmaktadır.
Bilyalı değirmenlerde -100 µ boyutuna öğütülmüş kalsitin daha da ince öğütülmesi için dikey karıştırmalı bilyalı değirmenler kullanılmaktadır.
Kalsitin sulu öğütülmesi
Kalsitin kağıt sektöründe kuşe kaplamada ve boya üretiminde kullanılabilmesi için d90 < 2 μ boyutunda öğütülmesi gerekmektedir. İnce boyutlu öğütmede kullanılan enerji miktarı ve birim öğütme maliyetleri çok yüksektir. Kullanılan enerjinin önemli bir kısmı ısı olarak açığa çıkmaktadır. Yaklaşık 40 µ boyutuna kuru olarak öğütülmüş kalsitin daha da ince boyutta öğütülebilmesi için sulu öğütülmesi gerekmektedir. Karıştırmalı dikey bilyalı değirmenlerde seramik veya zirkon bilyalar kullanarak %75 katı içerikli pülpündeki kalsiti -2 µ 'na öğütme olanağı vardır. Öğütülmüş kalsit kurutulup torbalanarak pazarlanmaktadır.
Bu devrede kalsit rulolu değirmenlerde 45 µ 'na kadar öğütülmektedir. Öğütülmüş kalsit boyutu rulolu değirmenin üzerindeki havalı ayırıcı ile ayarlanmaktadır. Kuru olarak öğütülmüş kalsite ince öğütme için gerekli katı-su oranı kadar su ilave edilerek pülp hazırlanmaktadır. Pülp içindeki kalsit karıştırmalı dikey bilyalı değirmenlerde -2 µ boyutuna öğütülmektedir. Değirmen çıkışına pülpün içerdiği bilya ve öğütülmemiş kısımların ayrılması için elek konulmuştur. Elek altı diğer bir pülp tankına gönderilerek stoklanmaktadır. Buradan alınan pülp kurutulup torbalanarak pazarlanmaktadır.
Karıştırmalı dikey bilyalı değirmenin kapasitesi ve bu kapasite için gerekli öğütme şartları daha önce belirlenmiş olduğundan bu değirmen açık devre çalışmaktadır. İnce öğütme devrelerinin kapasiteleri düşüktür. Bir rulolu değirmen birkaç karıştırmalı dikey bilyalı değirmeni besleyebilmektedir.
Kalsit standartları
Kalsit boyut dağılımı ve beyazlıkla ilgili ölçütü olmasına karşın herhangi bir standardı yoktur. Kullanıcılar gereksinim duydukları kalsit özelliklerini içeren şartname hazırlayarak bu özelliklere uygun kalsit alıp kullanmaktadırlar. Kalsitin en önemli özellikleri beyazlık, boyut dağılımı, nem oranı, yağ emme özelliği ve değişik ortamlarda çözünürlüğüdür.
Kalsitin aşındırma özelliği 3.2 lt saf su ile 100gr kuru CaCO3 karışımının aşındırma cihazında neden olduğu miligram olarak ağırlık kaybıdır.
CaCO3 tanelerinin kullanıldığı ortamda topaklanmaması, dağılması istenmektedir. Bu özelliği dolgu amaçlı olarak kullanıldığında ön plana çıkmaktadır.
Kalsitin aktivasyonu diğer bir ifade ile kaplama işlemi CaCO3 taneleri arasındaki boşluğun azaltılması ve düşürülmesi için tanelerin çeşitli alifatik kimyasallarla kaplanması işlemidir.
Beyazlık derecesi. MgO beyazlığı baz alınarak malzemenin Işığı yansıtma derecesidir. Bu değerin kalsit için % 96'dan daha yüksek olması istenmektedir.
Kağıt sektöründe Elrepho beyazlığı spektrometresi ile kalsitin rengi, parlaklığı, opaklığı ve kağıdın beyazlığı ölçülmektedir.
Kalsitin kullanım alanları
Kimyasal yapısı CaCO3 olan kalsit rengi, kimyasal safsızlığı, ucuzluğu ve diğer özellikleri nedeniyle boya, kağıt, plastik vb. birçok sektörde mikronize boyutlarda öğütüldükten sonra dolgu malzemesi olarak kullanılmaktadır.
Boya sektöründe kullanılan kalsitin -20 µ boyutuna öğütülmesi gerekmektedir. Kalsit titanyum dioksit gibi çok pahali pigmentlerin daha az kullanılmasını sağlayarak bu pigmentlerle hazırlanan boyaların maliyetini düşürmektedir. İnşaat boyalarında iç ve diş kaplamada su bazlı boyalara % 25-35 oranında kalsit katılmaktadır.
Boyutu d90 < 2 µ olan sulu öğütülmüş kalsit % 75 ve su % 25 katı halde kağıt sektöründe dolgu amaçlı, d90 < 2 µ boyutunda sulu öğütülmüş kalsit kaplama için kullanılmaktadır. Duvar kağıtları ve karton üretiminde selüloza %15-30 arasında mikronize kalsit ilave edilmektedir. Kalsit yüksek beyazlıkta olması, ucuzluğu ve kazandırdığı diğer fiziki özellikler nedeniyle kaolinin yerini kağıt sektörüne girmiştir. Alkali sistemle üretilen kağıtlarda zamanla görülen sararma önlenmiş ve kaoline göre daha fazla kalsit dolgusu kullanma olanaklı hale gelmiştir.
Plastik sektöründe kullanılan kalsit boyutu 1.0-20 µ arasındadır. Kalsit polimerlerle karıştırılarak inşaat, plastik, halı tabanı, muşamba, mobilya ve otomotiv sektöründe dolgu ve kaplama malzemesi olarak kullanılmaktadır. Kaplama çoğunlukla stearik asitle bazen de kalsiyum stearatla yapılmaktadır.
İnşaat sektöründe kalsit hazır sıva ve macunda beyaz dolgu olarak kullanılmaktadır. Beyaz renkli, çimento esaslı sıva ve macunlar toz polimerlerle karıştırılıp duvara kaba sıva, ince sıva, macun olarak uygulanmaktadır.
Mikronize kalsit bisküvi, ekmek, sakız ve benzeri gıda maddelerinde katkı maddesi kimyasal saflığı, rengi nedeniyle maliyeti düşürücü ve kalsiyum kaynağı olarak da kullanılmaktadır
Seramik sektöründe kalsit düşük oranlarda olsa da 40-100 µ boyutlarında öğütüldükten sonra seramik reçetelerine katılmaktadır.
