Kuark Bilim Topluluğundaki ilk yazı dizim olan “Malzemelerin Mekanik Özellikleri”ne olan ilginiz için çok teşekkür ederim. Kuark Bilim Topluluğu olarak malzemelerin mekanik özelliklerini sizlere aktarmaya çalıştık. Sanırım başarılı da olduk, çünkü çok güzel geri bildirimler aldık.
Yeni yazı dizimde, malzeme bilimi ve metalürji bilimlerinin en önemli alt konularından biri olan “Ekstraktif Metalürji” konusunu kaleme alacağım. Namı diğer “Üretim Metalürjisi” çoğu Metalürji ve Malzeme Mühendisi adayı arkadaşların korkulu rüyası haline gelmiştir. Bu zorlu konu aslında çok temel kimya kanunlarına dayanmaktadır. Mühendisliğin bilim ile uygulama arasındaki bağlantıyı kurmasıyla da ortaya Üretim Metalürjisi çıkmıştır.
Üretim veya Ekstraktif Metalürji, cevherden çıkılarak hammaddenin elde edilmesi sürecini oluşturur. Örneğin, demir cevherinden pik demir, pik demirden de çelik üretilmesi süreci üretim metalürjisinin alanına girmektedir. Üretilen çeliğe şekil verilmesi ve istenen özelliklerin ısıl işlemlerle veya alaşımlama ile kazandırılması süreci de Fiziksel Metalürji konusudur. Fiziksel Metalürjiyi bir sonraki yazı dizimde kaleme almayı düşünüyorum. Bu dizide Üretim Metalürjisi ile meşgul olacağız.
Üretim metalürjisi, cevherin ana kaya veya toprakta keşfi ile başlar. Maden tetkikinin ardından, tenör hesaplaması yapılır. Tenör, bir madendeki –cevher- kullanılabilir mineral oranıdır. Mineral ise, metallerin kompleks inorganik tuzları –bileşik- olarak tanımlanabilir. Bir cevherin hammadde olarak kullanılabilmesi için mutlaka maliyetini karşılayabileceği kadar tenöre sahip olması gereklidir. Yani içerisindeki mineral düzeyi yeterli olmalıdır. Örneğin, 1 kilogram demir cevheri içerisinde %1 lik demir minerali işimize yarayamayacak kadar seyrektir. Fakat değerli metallerde tenör pekte göz önünde bulundurulmaz. Eser miktarda dahi bulunan altın, platin, zirkonyum, wolfram vb.. üretim için yeterlidir.
Üretim metalürjisi temelinde üç farklı işlem barındırır. Bunlar, Pirometalürji, Hidrometalürji, Elektrometalürji olarak isimlendirilir. Pirometalürji, Antik Grekçede “ateş” anlamına gelen ‘piros’ tan gelir ve cevherin ateşle yani ısıyla muamelesidir. Hidrometalürji uygulamaları içerisinde, liç etme, yüzdürme, seçimli çözdürme veya çökeltme gibi sıvı ortamında gerçekleşen işlemler vardır.
Elektrometalürji ise, yüksek saflıkta ve kalitede metal üretilmesi gereken noktalarda devreye girer ve kesin çözümdür. Bilindiği üzere çoğu kimyasal bileşiği ayırmanın en etkili ve muhtemel tek yolu elektrik enerjisi kullanmaktır. Bazı saflaşmayan inatçı metaller (bakır gibi) veya kompleks bileşikten alınamayan metal atomlarını kazanmak amacıyla elektrometalürjiye başvurulur. Fazla elektrik enerjisi harcandığından ve indirgenecek metalin çözelti değil de kendi eriyiğinde bulunması gerektiğinden -eritme işlemi içinde fazlaca enerji gerekeceğinden- bu yöntem pahalıdır. Alüminyum’un diğer metallere göre pahalı olmasının sebebi de elektroliz yöntemiyle üretiliyor olmasıdır.
Sizleri daha baştan sıkmamak için giriş niteliğinde kısa bir yazı yazdım. Bir sonraki yazımda indirgenme eğilimleri ve cevher türlerini tanıyacağız. Bizi takipte kalınız.
Okan Gençoğlu
Ondokuz Mayıs Üniversitesi Metalürji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
