İnovatif Kimya Dergisi Sayı 18

Gözenekler silindirik, küresel, konik ve tabaka şeklinde olabilir. Örneğin beton içinde silindirik ve
küresel olan gözenekler, bazı killerde tabaka halindedir. Gözenek şekil ve boyutları katının oluşum
koşullarına bağlı olarak değişmektedir. Örneğin, granül ve lifli yapıdaki gözenekli maddelerin topaklanması
sırasında basınç ve sıcaklığa bağlı olarak farklı şekil ve boyutlarda gözenekler oluşmaktadır. Ayrıca
katılardaki gözenekler katının bir kısmının uzaklaştırılması ile de oluşturulabilir. Bu çıkarma işlemiyle
aktif katının oluşması birkaç farklı yol ile meydana gelebilir. Bir bileşenin erime veya buharlaştırma
ile uzaklaştırılmasından dolayı böyle katılar karmaşık bir yapıya sahiptir. Gözenekli sistemin üretilmesindeki
diğer bir yol ısıl bozunmadır. Buna kireçtaşının kalsinasyonuyla kireç üretimi örnek verilebilir.
Burada uçucu bileşenin kaybı yüzey alanında gözenek sisteminin gelişmesine neden olur [2].
2.ALÜMİNA
Alüminyum oksit (Al 2
O 3
) olarak bilinen alümina çeşitli kristal şekillerde bulunur. Doğada saf halde bulunan
alümina, korendon olarak bilinir. ά ve γ olmak üzere iki kristal şekle sahiptir. Alüminyum hidroksitin
500˚C’ye kadar kalsinasyonu ile γ alümina, 1000˚C’nin üzerinde kalsinasyonu ile ά alümina elde
edilir. Yüksek sıcaklıkta kalsine edilmiş, safsızlık bulunduran alüminanın kristal şekli ß olarak gösterilir.
Alümina, alüminyum üretiminde başlangıç maddesi olarak kullanılır. Alümina üretiminde önemli
kaynak, boksit cevheridir. Boksit, diyaspor (Al 2
O 3
.H2O), hidrarjilit (Al(OH) 3
) ve böhmit (Al 2
O 3
H 2
O) ve
alümojel minerallerinin bir karışımıdır. Ayrıca boksit, silis, demir oksitler ve titanyum dioksit ile birlikte
bulunur [3]. Boksitten elde edilen alüminanın %90’dan fazlası alüminyum metali üretiminde geri kalan
kısmı ise refrakter ve kimyasal maddeler yapımında kullanılmaktadır.
8
Alümina üretimi günümüzde, asidik, elektrotermik ve bazik yöntemlerle yapılmaktadır. Asidik yöntemde,
cevher asitte (H 2
SO 4
veya HCI) çözülmekte ve elde edilen alüminyum tozları çözeltiden alüminyum
hidroksit olarak çöktürülmekte, kalsinasyona tabi tutularak alümina elde edilmektedir. Bu arada silis
cevheri bünyesinden ayrılmakta fakat demir oksit ve titanyum oksit çözeltiye geçmektedir. Alüminyum
üretimi için alüminanın çok saf olması gerektiğinden asidik prosesler endüstriyel güncellik kazanamamıştır.
Elektrotermik yöntemde, alümina cevheri, indirgeyici bir element ile fırınlarda ısıtılır. Alüminanın sıvı
olarak elde edildiği bu yöntemde, elektrik tüketimi çok fazladır.
Bazik yöntemler, günümüzde yaygın olarak kullanılan proseslerdir. Bu yöntemde toz haline getirilmiş
boksit, NaOH veya Na 2
CO 3
ile, bir miktar katkı maddesi (kireç veya kireç taşı) ilave edilerek işleme
sokulur. Bu esnada CO 2
gazı çıkar, sodyum alüminat çözeltisi içinde, demir, titanyum ve kalsiyum oksitler
kalıntı olarak kalırlar. SiO 2
ise amorf çözünmeyen sodyum silikoalüminat haline geçer.
Al 2
O 3
+ Na 2
CO 3
→ 2NaAlO 2
+ CO 2
İlk ticari alümina üretimi 1888 yılında Karl Bayer tarafından gerçekleştirilmiştir. Bu yönteme göre
alümina şu şekilde üretilmektedir: Boksit yüksek sıcaklık ve basınçta sodyum hidroksit ile çözündürülür.
Oluşan sodyum alüminat süzülerek ayrılır. Sodyum alüminat hidroliz ile alüminyum hidroksit ve sodyum
hidroksite ayrılır. Alüminyum hidroksitin çökmesi için alüminyum hidrat ilave edilir. Çöken
karışım, kalsine edilerek alümina üretilir. Bu metotla elde edilen ürün %99.5 Al 2
O 3
ve büyük kısmını
Na 2
O’in oluşturduğu safsızlıkları içerir. Günümüzde alüminanın büyük kısmı boksit cevherinde Bayer
Metodu ile üretilmektedir. Bayer prosesi ile elde edilen ürünler; alüminyum hidrat, aktif alümina, levha
alümina ve erimiş alüminadır [4]. Boksitten elde edilen alüminanın (Al 2
O 3
) %93’ü alüminyum metali
üretiminde, geri kalanı ise aşındırıcı, refrakter ve kimyasal madde sanayilerinde kullanılmaktadır [5].