Titanyum
Titanyum sembolü Ti olan, periyodik cetvelin 4. alt gurubunda yer alan, 22 atom numaralı kimyasal elementtir. Nadir bir element olarak bilinse de aslında yerkabuğunda en çok bulunan 6. elementtir. Hafif, güçlü, parlak, korozyona karşı dirençli, grimsi renkli bir geçiş metalidir. Ergime noktası 1660°C, kaynama noktası 3287°C, özgül ağırlığı 4,5, atom ağırlığı 47,9 dur.
Isı ve elektrik iletkenliği demire oranla düşüktür. Kimyasal maddelere karşı dayanıklıdır. Bu üstün metalik özelliklerine karşın cevher üretiminin çoğu metale indirgenmeden titanyum oksit şeklinde kullanılır. En önemli titanyum mineralleri; rutil, ilmenit, anatas, brukit, sfen, perovskit, ve titanomanyetittir. Ancak rutil, ilmenit ve anatas ticari öneme sahiptir.
Rutil (TiO2) titanyum dioksitin yüksek ısı ve basınç polimorfudur. Koyu kırmızı, kızıl kahverengi, bazen siyah renklidir. Mohs sertliği 6-6,5, özgül ağırlığı 4,2-4,3 gr/cm3 tür. Kolay kırılır, metalimsi elmas parıltılıdır. Saf rutil minerali %90-95 TiO2 içerir.
İlmenit (FeTiO3) siyah renkli, manyetik duyarlılığı yüksek bir mineraldir. Mohs sertliği 5-6, özgül ağırlığı 4,7-4,8 gr/cm3 tür. Metalik ve yarı metalik cilalıdır, kuvvetli anizotroptur. HCl ve HF asitlerde erir. Yüksek TiO2 içerikli altere ilmenitlere lökoksen de denir.
Anatas (TiO2) sarı-kahve ve mavimsi renklidir. Mohs sertliği 5,5-6 özgül ağırlığı 3,8-4 gr/cm3 tür. Çizgi rengi beyazdır.
Titanyum demir, alüminyum, vanadyum, molibden gibi elementler ile alaşım yapabilir. Titanyum metal ve alaşımları üstün fiziksel ve kimyasal özellikler gösterir. Ancak elde edilmesi, işlenmesi çok zor ve pahalı olduğundan metal olarak kullanımı özel alanlarla sınırlıdır. Titanyum mineralleri, boya, plastik ve kâğıt endüstrilerinde kullanılan titanyum dioksit pigmentinin eldesinde, uzay ve uçak endüstrilerinde, savaş sanayinde, kimya ve elektrokimya endüstrilerinde kullanılan stratejik öneme sahip bir hammaddedir.
Türkiye’de Titanyum Yataklarının Durumu
Ülkemizde yapılan ilk çalışmalarda; Şile civarı Karadeniz Kumsalı’nda manyetit ile beraber büyük miktarda titanomanyetit ve zirkon ihtiva eden bir manyetit plaser cevheri varlığı ve ekonomik olmadığına dair jeolojik tetkik Dr.H.Kleinsorge tarafından raporlaştırılmıştır (Dr.H.Kleinsorge, 1940). 1966 yılında Ödemiş ve Tire arası Küçük Menderes Nehri alüvyonlarında yapılan yüzeysel prospeksiyon neticesinde damar ya da plaser yatağa rastlanmadığı ifade edilmiş, temel kayaca ulaşacak sondaj aramacılığı önerilmiştir (Uncigil, 1966).
Eşme-Kula arasında 1966 yılında yapılan rutil prospeksiyonu neticesi plaserler halinde geniş yayılımlı cevher tespit edilmiştir. Fakat damar ya da plaser tipi yataklanmanın mevcut olmadığı belirtilmiştir (Uncugil, 1967).
Türkiye’de bilinen titan zuhurlarının İstanbul ve Şile civarı ile Menderes Masifi bölgesinde toplandığının ifade edildiği bir çalışmada, İstanbul ve Şile civarı zuhurlarının ilmenit ve rutil mineral cevherleşmesi halinde Kretase yaşlı kalkerlerin örttüğü andezitlerde mevcut olduğu ortaya konulmuştur. Menderes masifi zuhurlarının ise; mikaşist, kristalin şist, gnays ve granitlerle beraber andezit ve bazalt lavları ve tüflerle tertiplenmiş şekilde; Küçük ve Büyük Menderes Fayları ile ilişkili; Aydın, Denizli, İzmir ve Manisa illerini içeren yataklar olduğu belirtilmiştir. Titanlı demir yataklarının en önemlileri ise, Aydın-Karacasu, 13
Hatay-Payas (%3 tenör 18,11 milyon ton rezerv), Bingöl-Avnik (%0,5-2,1 tenör 4,57 milyon ton rezerv) zuhurları olduğu ifade edilmiştir (Polat, 1968). Sahil plaserlerinin prospeksiyon ve değerlendirilmesi etüdü kapsamında Karadeniz, Ege ve Akdeniz sahillerinden alınan numuneler, ağır mineral konsantre kazanımı amaçlanarak zenginleştirme işlemine tabi tutulmuştur. Karadeniz plaser numunelerinden ilmenite bağlı TiO2 içeriği tespit edilmiştir. Ege Denizi-Çanakkale-Ezine-Geyikli plaser numunelerin ise titanit açısından nispeten yeterli değerler içerdiği tespit edilmiştir (Akar, 1974).
Manisa-Salihli Dibek Dağı ve çevresindeki metalik maden prospeksiyonunda titanyum mineralizasyonlarının pegmatit damarlarında rutil şeklinde ve aktinolit felsde ilmenit, titanit şeklinde olduğu sonucuna varılmıştır (Durgun & Güven, 1982).
1982-1983 yıllarında Hakkari-Çukurca titan zuhurlarına yönelik jeolojik ve teknolojik çalışmalar yapılmıştır. Dönemin koşulları itibariyle endüstriyel kullanıma uygun TiO2 konsantrelerinin üretiminin mümkün olmadığı ifade edilmiş ancak yüksek miktarda demir ve titanyum içerikli konsantreler elde edilerek kimyasal ve metalürjik prosesler sonucu yüksek tenörlü konsantre kazanımının mümkün olabileceği belirtilmiştir (Gökalp & Uçurum, 1983).
Manisa-Demirci-Köseler ve Manisa-Gördes-Gördes Çayı bölgelerinden alınan numunelerde TiO2 içeriği tespiti ve endüstriyel kullanıma uygun ilmenit/rutil konsantresi elde edilmesi amaçlanarak teknolojik çalışmalar yapılmıştır. Satılabilir ilmenit konsantresi bazında bazı numunelerden olumlu sonuç alınmıştır (Ertekin, Kumru, & Ertem, 1984).
Küçük Menderes Havzası titan aramalarına dair yapılan ön etütte; havzaya boşalan akarsu birikintileri (karasal plaserler) çalışılmıştır. Titan mineralleri açısından Aktaş Deresi, Işık Mahallesi ve Rahmanlar Deresi plaserlerinden olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Bu üç yatak için muhtemel rezerv 11Mton olup, TiO2 ortalama tenörü %1.17’dir (Ertok & Eren, 1985).
1979-1984 yılları arasında sürdürülen teknolojik rezerv/zenginleştirme çalışmaları; Demirci-Çay, Gördes-Çay, Köseler-Benlieli, Salihli-Sart, Eşme-Eroğlu yatakları olmuştur. Benlieli-Kuyumezardere, Sart-Kaletepe, Eşme-Eroğlu çökellerinin ekonomik olabileceği kanısı oluşmuştur (Açıkalın, 1985).
1985-1986 yıllarında Küçük ve Büyük Menderes havzalarına bağımlı kalınarak karasal ve kıyı plaserleri titan mineralleri açısından incelenmiştir. Plaser oluşumlar karasal meydana gelmiştir. Bu çökelme ortamları örgülü akarsu, menderesli akarsu çökelme ortamları ile bu akarsuların denize açıldığı delta çökelme ortamında oluşmuşlardır. Büyük menderes ekonomik yataklanma gözlenmemiştir. Küçük Menderes havzasında ise akarsu alüvyonlarında ortalama %1,2-1,8 tenörlü 233Kton ekonomiklik arz etmeyen muhtemel rezerv tespit edilmiştir. Delta platformunda %0,40 TiO2 tenörlü görünür rutil rezervi yaklaşık 25.9 Kton; %1,41 TiO2 tenörlü görünür ilmenit rezervi 1.2Mton olarak tespit edilmiştir (Ertok & Eren, 1991).
Trakya’nın Karadeniz kıyı kuşağındaki plaser rutil örneklemesinde ve kaynak alanının tespitine dair etüt çalışmasında rutil yoğunlaşmasının en zengin kaynak birimi olan Üst Miyosen yaşlı Ergene Formasyonu olduğu; alınan örneklerin TiO2 içeriklerinin ise %0,001- 1,00 arasında yoğunlaştığı ve yüksek değerlerde kümeleşme yapmadığı sonucuna varılmıştır (Hakyemez & Erkal, 1994).
“Istranca Masifi Maden Aramaları Projesi” kapsamında Ormanlı ve Terkos Kumulları’nda zirkon ve titan tenörleri çok düşük çıkmıştır (Kalyoncuoğu, ve diğerleri, 1996).
Menderes Masifi içinde yer alan metagabro ve gabro kütlelerinin titanyum içeriklerinin belirlenmesi amacı çerçevesinde yürütülen Manisa-Alaşehir-Belenkaya ruhsat sahası çalışmasında; Manisa-Alaşehir-Azıtepe Metagabro kütlesinde %1-8 rutil, %1-13,5 ilmenit mineral içeriği tespit edilmiştir. Dissemine cevherleşme mevcut olup; cevheri oluşturan ana mineraller ilmenit, titanomanyetit, rutil ve manyetitten oluşmaktadır. Metagabro birimi %25’e varan TiO2+Fe2O3 metalik mineral içeriğine sahiptir. Türkiye primer tip yataklarında ortalama %6 TiO2 içeriği ile en büyük değer tespit edilmiştir (Sümer, 2009). Bu sahanın gravite-manyetik jeofizik etüdü 2001 yılında gerçekleştirilmiş olup; anomalilerin rutil, ilmenit ve TiO2 karşısındaki davranışları verilmeye çalışılmıştır (Akın, Aymaz, Bal, & Çınar, 2001)
MTA Genel Müdürlüğü’nce 1996 yılında başlatılan Türkiye “Titanyum Aramaları Projesi”nde primer ve sekonder (plaser) titanyum yataklarına yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Primer tip yataklara yönelik çalışmalar Menderes Masifi, Kazdağları ve Kütahya-Tavşanlı bölgelerinin gabro, metagabro ve amfibol birimlerinde; sekonder tip olanlara yönelik çalışmalar ise kum potansiyellerine sahip ve ağır mineral zenginleşmelerinin görüldüğü Sakarya deltası ile Karasu-Kocaali sahil plaserleri, Yeşilırmak ve Kızılırmak deltaları ile Çarşamba-Ünye sahil plaserleri, Seyhan ve Ceyhan deltaları ile Çukurova bölgesi sahil plaserlerinde yürütülmüştür. Etüt çalışmaları sonucu Manisa-Alaşehir-Azıtepe gabro kütlesinin primer yatak (ortalama %6 TiO2), Sakarya-Karasu ve Samsun-Çarşamba sahil plaserlerinin ise (ortalama %1 TiO2) sekonder yatak olarak potansiyel oluşturduğu tespit edilmiştir (Kayakıran, Çokyaman, & Kırıkoğlu, 2010).
Trakya tersiyerlerinin endüstriyel hammadde prospeksiyonuna dair bir çalışmada ise sahil plaserlerin ekonomik önem arz etmediği ortaya konulmuştur (Kıral, Tulukçu, Çiçek, & Ulaş, 2017).
Karadeniz Bölgesi sahil plaserleri içinde yer alan Sakarya-Karasu sahil plaserlerinin titanyum potansiyellerinin araştırılması ve plaserlerdeki TiO2 değerlerinin ekonomik bir cevher yatağı oluşturup oluşturmadığının ortaya konulmasının amaçlandığı MTA ruhsat sahasında; titan yoğunlaşma alanının morfolojik konumu ve çökelme alanı saptanmıştır. Ortalama %0,87 TiO2 tenörlü 22Mton görünür, %0,74 TiO2 tenörlü 17.6Mton muhtemel, %0,46 TiO2 tenörlü 5.2 ton mümkün rezerv hesaplanmıştır. Ruhsat sahasında 1996-2002 yıllarını kapsayan çalışmalarda; titan mineralleri (ilmenit ve rutil) açısından tenör ve rezerv yönünden ekonomik bir potansiyel arz ettiği tespit edilmiştir. Yan ürün olarak da zirkon ve altın açısından ekonomikliğin olabileceği belirtilmiştir. Cevher zenginleştirme çalışmalarının sonucunda; yatağın tenör ve verim açısından yetersiz olduğu görülmüştür (Kuruçelik M. K., Kırıkoğlu, Doksanbir, & Erkal, 2017).
Sakarya-Karasu-Merkez’de MTA’ya ait farklı bir ruhsat sahası ile ilgili çalışmalar sonucu ise; ortalama %0,88 TiO2 tenörlü 50.8Mton 16
görünür, %0,57 TiO2 tenörlü 164.5Mton muhtemel, %0,65 TiO2 tenörlü 1.5Mton mümkün rezerv tespit edilmiştir. Endüstriyel kullanıma uygun rutil konsantresinin %90 TiO2 ve ilmenit konsantresinin %40 TiO2 içermesi gerektiğinden ulaşılan değerlerin tenör ve verim açısından yetersiz olduğu tespit edilmiştir (Kuruçelik M., Kırıkoğlu, Doksanbir, & Erkal, 2017).
Sakarya-Karasu-İhsaniye yöresinde 1996-1999 yılları arası prospeksiyon ve 2000-2002 yılları arası bir MTA ruhsat sahasında gerçekleştirilen detay etüt neticesinde; ortalama %0,98 TiO2 tenörlü 88.5Mton görünür, %0,58 TiO2 tenörlü 20.5Mton muhtemel, %0,61 TiO2 tenörlü 9.3Mton mümkün titanyumlu kum rezervi hesaplanmıştır. Cevher zenginleştirme çalışmalarından verim alınamamıştır (Kuruçelik; Kırıkoğlu;Doksanbir;Erkal, 2017).
Samsun-Çarşamba-Terme yöresinde 1995-1999 yılları arasında gerçekleştirilen titanyum etütleri neticesi; ruhsat sahalarında ortalama %0,72 TiO2 tenörlü 78.5Mton görünür; %0,41 TiO2 tenörlü 19.8Mton (81.057 ton metal içeriği) muhtemel; ortalama %0,50 TiO2 tenörlü 33.1Mton (165.625 ton metal içeriği) mümkün kaynak hesaplanmıştır. Ağır mineralce zengin kumlarda ortalama %0,54 TiO2 tenörlü toplam 131.2Mton (810.802 ton metal içeriği) kaynak tespit edilmiş olup; tenör ve işletilebilir rezerv kısıtı nedeniyle mevcut koşullarda ekonomikliğin olmadığı belirtilmiştir.