Çinko nedir? Nerelerde kullanılır? Çinko mineralleri nelerdir?

Çinko Nedir?

Çinko kimyasal olarak aktif bir metaldir. Bu sebeple birçok metalle kolay bir şekilde alaşım elementi olarak kullanılabilmektedir. Ayrıca kuvvetli elektropozitif metal olarak korozyona dayanıklı çelik üretiminde kullanılmaktadır. Çinko galvanizlemede, pirinç-bronz alaşımları ve pres döküm ile çinko oksit ve haddelenmiş çinko alaşımlarının üretiminde kullanılmaktadır.

Çinko (Zn) elementi hurda malzemelerden üretilmesinin yanısıra büyük bir bölümü sfalerit (ZnS) mineralinden pirometalurjik ve hidrometalurjik üretim yöntemleri ile üretilmektedir. Pirometalurjik ve hidrometalurjik üretim yöntemlerinin her ikisinde de ilk olarak kavurma yapılmaktadır. Kavurma işleminde ZnS mineralinde bulunan kükürt oksijenle reaksiyona girer ve SO₂ gazını oluşturur.  SO₂ gazı hava kirliliği oluşturur. Günümüzde SO₂ ile sülfürik asit (H₂SO4)üretimi yapılıyor olmasına rağmen, bu asidin depolama problemleri ve fazla yapılan üretimin tüketilememesi sebebiyle büyük sorunlar oluşmaktadır. Bu sebeple günümüzde kavurma işlemi gerekmeksizin hidrometalurjik yöntemlerle ZnS mineralinin çözeltiye alınmasını amaç edinmiş çalışmalar da yürütülmektedir [1].

Çinkonun Özellikleri ve Kullanım Alanları

Çinko periyodik tabloda Zn ile gösterilen, 65,4 g/mol atom ağırlığına ve 30 atom numarasına sahip, oda sıcaklığında katı halde bulunan bir elementtir. Yoğunluğu 7,14 g/cm³, sıvı haldeki yoğunluğu 6,57 g/cm³, ergime noktası 419, 53 °C, kaynama noktası 907 °C’dir.

Çinko bileşiklerinde +2 değerliğe sahiptir. Bileşiklerinde kovalent bağlı olup, siyanür, amin, amonyak ve halojenler ile kompleks bileşikler yapar. Mineral asitlerle reaksiyon sonucu H₂ çıkışı olur ve çözünür. Genel olarak nitrik asitte ise NOx çıkışı olur.

Toz halinde iken etkin bir redükleyicidir. Sıcakta halojenlere bile dayanıklıdır ve oksijen, kükürt ve klor gibi elementlerle yüksek sıcaklıkta şiddetle reaksiyona girer. Su içerisinde yüksek miktarda klorür civa ve sülfat tuzları ile sert bir amalgam yaparak çözünür. Çinkonun fosfat, silikat, oksit ve organik haldeki kompleksleri suda hiç çözünmez ya da çok yavaş çözünür [2].

Çinkonun Mineralleri

Çinko doğada en çok bulunan elementler arasında 23. sıradadır ve en fazla kullanılmakta olan minerali sfalerit (ZnS)’tir. Diğer mineralleri arasında franklinit ((Fe, Mn, Zn)(Fe, Mn)₂O₄), smitsonit (çinko karbonat), ve hemimorfit (çinko silikat) da vardır. Genel olarak çinko mineralleri 6 grup altında sınıflandırılmaktadır [2]. Çinkonun bazı minerallerini aşağıdaki tablodan inceleyebilirsiniz.

Çinko yerkabuğunda genellikle oksitli, silikatlı, karbonatlı, sülfürlü ve nabit halde bulunur. Çinko, kolay oksitlenir. Oksidasyon zonlarında nabit çinko, azurit, kuprit, tenorit ve malahit mineralleriyle beraber bulunur.

Ülkemizde üretimi yapılan sülfürlü cevherlerin ülkemiz içinde izabesi yapılmamaktadır ve zenginleştirilerek konsantre halde, tuvenan, ayıklanmış konsantre ve kalsine olarak ihracatı yapılmaktadır [1].

Sfalerit

ZnS olarak ifade edilen sfalerit, FeS ile birlikte bulunmaktadır ve demir oranı  %20’ye yaklaşan siyah renge sahip bu mineral Marmatit olarak isimlendirilmiştir. Ayrıca CuS ve MnS de içermektedir. Koyu kahverengi, renksiz veya siyah olup, çizgi rengi ise sarı ya da sarımsı bir kahverengidir. Genel olarak yarı saydam, safken saydamdır. Sfalerit yataklarının en büyükeri Meksika, Macaristan, Kuzey Amerika, Avustralya ve Türkiye’dedir [3].

Simitsonit

ZnCO₃ yapısına sahip, yeşilimsi ya da renksiz bir halde bulunur ve sertliği 5, özgül ağırlığı 4,3 g/cm³’tür. Simitsonit, sfaleritin bozunması sonucunda oluşur ve ABD, İngiltere ve Türkiye’de önemli yataklara sahiptir [3].

Hemimorfit (Kalamin)

H₂Zn₂SiO₅ veya (ZnOH)₂.SiO₂ olarak formülize edilir. Doğada yuvarlak bir yapıda saydam ya da yarı saydam olarak simitsonit ile birlikte bulunur [3].

Vurtzit

ZnS olarak gösterilir ve hegzagonal kafes yapısına sahiptir. Açık siyah bir çizgi rengine sahiptir. En çok Bolivya, Aachen ve Silezya’da yatakları bulunmaktadır [3].

Franklinit (Zincoferrit)

(Zn, Mn)O, Fe₂O₃ veya (Fe, Zn, Mn)O, (Fe, Mn)₂O₃ formülü ile ifade edilen franklinit kübik bir yapıda kristalleşme eğilimine sahiptir. Çizgi rengi siyah ya da kırmısımsı kahveringidir. Metamorfik kalkerler içinde bulunur ve vilemit ve zinkit ile beraber bulunur [3].

Kaynakça

[1] Dedemli, İ., Sfaleritin asidik potasyum dikromatlı (K2Cr2O7) ortamda çözündürülmesi. Selçuk Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Maden Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Konya, 2008.

[2] Özpek, E., Oksitli çinko cevherlerinin değerlendirilme olanaklarının araştırılması. Dokuz Eylül Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Cevher Hazırlama Anabilim Dalı, Maden Mühendisliği Bölümü, Yüksek Lisans Tezi, Aralık, 2010.

[3] Demir, F., Çinko sülfür cevherlerinin oksidasyon ve redüksiyon koşullarına mekanik aktivasyonun etkisi. Sakarya Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Sakarya, 2018