Alçı

Alçı bundan 20-30 milyon yıl önce kara parçaları oluşurken buharlaşan denizlerden bize miras kalmıştır. Tabiatta alçı taşı büyük oranda anhidrit (CaSO4) veya dihidrat (CaSO42H2O) olarak bulunur.

Çatalhöyük'te bulunan yazılı kayıtlara göre Anadolu'da alçı kullanımı 10,000 yıl öncesine gitmektedir. Bundan daha yakın tarihlere baktığımızda ise alçının Sümer, Asur, Mısır, Yunan ve Roma uygarlıklarında inşaat malzemesi olarak kullanıldığını görmekteyiz. Alçının geçmişteki en çok bilinen ve değer verilen kullanımı ise; isminin muhtemelen eski Mısır'daki Alabastron şehrinden almış, bir çeşit yarı şeffaf alçı taşı olan albastır ile yapılan heykel ve süs eşyaları olmuştur. Özellikle Etrüskler arasında yaygın olan bu gelenek bugün dahil İtalya'nın Volterra kasabası için önemli bir gelir kaynağı teşkil etmektedir.

1666 yılındaki Londra yangını, alçı kullanımının geniş kitlelerce benimsenmesi bakımından bir dönüm noktasıdır. Bu felaket sırasında ahşap yapıları koruduğu gözlenen alçının kullanımı Paris'te zorunlu hale gelmiştir. Bu vesileyle sıva alçısına da Paris alçısı lakabı takılmıştır. 1700'lerden itibaren alçıtaşının toprak ıslahına özellikle de sebze, yerfıstığı, pamuk, patates gibi ürünlere kalsiyum ve kükürt sağlayıcı doğal gübre olarak kullanımıyla da artan ilginin neticesinde olsa gerek, 18. Yüzyılda Fransız kimyacı Lovosier, alçı üzerine yapılan ilk bilimsel çalışmayı yayınlamıştır. Son iki Yüzyılda insanoğlunun alçı kültürü öylesine gelişmiştir ki bugün 100den fazla ülkede 100 milyon tonun üzerinde alçıtaşı tüketilmektedir.

Günümüzde kalkınmış ülkelerde alçı; %80-85 yapı alçısı üretimi, %10-15 endüstriyel kullanım (çimento üretimi, cam sanayi, kalıpçılık, sondajcılık, hayvan yemi ve böcek ilacı üretimi, boya, tutkal, plastik üretimi, gıda, ecza sanayi vb.)ve %25 zirai amaçlı olarak kullanılır.

ALÇI TAŞININ MİNEROLOJİSİ VE ALÇI TAŞI ÇEŞİTLERİ

Alçı taşı; kimyasal bileşimi kalsiyum sülfat olan bir mineral olup, bileşiminde iki molkristal suyu bulunan türüne JİPS(CaSO4.2H2O), susuz kalsiyum sülfat mineraline de ANHİDRİT (CaSO4)denir. Her birinin ayrı ayrı bulunduğu yataklar olmasına rağmen,bu iki mineral çoğu zaman birlikte bulunur.

Alçı taşı, tabiatta 6 şekilde çözelmiş halde bulunur. Bunlar; Doğal Anhidrit, Bassanit, Jips, Albatr, ipek Jipsi ve Selenittir.

Doğal Anhidrit: Susuz kalsiyum sülfattır. CaSO4 Yapısında kristalizasyon suyu bulunmayan yoğun ve alçı taşına (jipse)göre daha sert olan yoğun bir tabaka olarak jips yataklarında tabakalar halinde bulunur. Anhidrit kayacı, çoğunlukla açık gri renktedir.Anhidrit yatakları kurak olmayan bölgelerde mostra vermez. Ancak çok dik yamaçlarla cevher yataklarının kolayca aşındığı yerde anhidrite rastlanır.

Bassanit: Bassanit, anhidrit ile jips arasında ayrı bir mineral fazı oluşturmaktadır. Doğada doğrudan teşhis edilmesi olanaksızdır. Ancak X ışınları veya iyi hazırlanmış örnekler üzerinde petrografik yoldan tanınması mümkündür. Normal koşullarda Bassanit yarı dengeli olduğundan şekil değiştirir. Bununla beraber alçı taşı yataklarının %1kadar Bassanit içerdiği sanılmaktadır.

Jips: Bünyesinde 2 molekül su ihtiva eder, genellikle kayaç halinde masif bir şekilde bulunur. Anhidritten kolayca ayırt edilebilir, çünkü anhidrete göre çok yumuşaktır ve tırnakla kolayca çizilebilir. Jipsin mohs cetveline göre sertliği 2 civarında olmasına karşın Anhidritin sertliği 3-3,5 arasında değişir. Yine Jipsin özgül ağırlığı 2,2-2,4 arasında olduğu halde Anhidritin özgül ağırlığı 2,7-3,0 arasında değişir. Jipsin rengi genelde beyaz veya beyazımsı kül rengindedir. Jipsin içindeki yabancı maddeler jipse ve ondan elde edilecek alçıya'da renk verirler. Petrografik bakımdan jips kayaçlarının çoğu tanelidir. Ticari bakımdan tane çapları ile kalsiyum sülfat içeriği arasında bağlantı bulunmaktadır. Yabancı madde etrafında oluşan kristaller iri taneli olurlar. Halbuki saf olarak oluşan kristal taneleri daha ufaktır. Buda üretim aşamasında maliyeti ve kaliteyi etkilemektedir. Jips yataklarının çoğunda ayrı iki yaşa ait iki tür jips kristalleri görülmektedir. Bazı yataklarda da lifli kristaller keçe gibi birbirine geçmiş kütleler halinde bulunur.

Albatr: Yoğun, ince taneli bir jips kayacıdır. Bu tür jips, heykeltıraşlar tarafından keski ile işlenebilmesi bakımından çok değerli heykel malzemesi olarak kullanılmaktadır. Bazen ticari yatakları oluşturacak kadar büyüklerine rastlanmaktadır.

İpek jipsi: Lifli Jips, iğne şekilli kristallerden oluşmuştur. Bunlar basınç altında oluşmuş minerallerdir, bunlara bu bakımdan parlaklığı da göz önüne alınarak ipek jipsi adı verilmektedir. Bunlar genellikle kayaçların çatlak ve kırıklarında oluşurlar.

Selenit: Büyük dilinim yüzeyleri gösteren iri ve saydam jips kristallerine selenit denir. Bunlar bazen ok demiri şeklinde ikiz kristal durumları gösterirler. Selenit su ile dolu bir ortamda gelişir. Selenit ilk görünüşte mikayı andırır. Gerek selenik gerek ipek jipsin ekonomik değeri azdır. Çünkü taşlar içerisinde genellikle tali derecede yer alırlar. İri kristalli Selenit yatakları bazı hallerde işletilmektedir.

Genellikle bütün sular katyon olarak Na+1, K+1, Mg+2, Ca+2, gibi mineralleri, anyon olarak ise SO4-1, CO3-2, C1-1 gibi kökleri iyon şeklinde taşırlar. Buharlaştırıcı şartların etkili olduğu sığ ortama aktif sular fazla karışmayınca, buharlaşma sonucunda iyonların derişimleri artacaktır. Bu oran her bir mineral için belirli bir seviyeye ulaşınca iyonlar çözünürlüklerine göre birleşerek evaporitik ortam tuzlarını meydana getirirler ve çözünürlüğü az olan tuz önce olmak üzere dibe çökerler. Sülfat en aktif anyonlardan biri olduğu için gerekli derişime ulaştığında kalsiyumla birleşerek jipsi veya anhidriti oluşturarak çöker veya yığılma başlar.

Ortamda, sıcaklık, basınç, pH ve kimyasal reaksiyonlarda ısının artışına veya azalışına dönük entalpi parametresi çok önemlidir. Bunların belirli şartları veya dengeleriyle belirli bile şikler, örneğin CaSO4, NaC1, KC1, Na2CO3, CaCO3 teşekkül eder. Bu şartlar değişince çökelmiş bir tür başka bir türe dönüşebilir. Sudaki Na+1, K+1 ,Mg+2 gibi katyonlar ile CO3-2, HCO3-1, C1-1 gibi anyonlar jips oluşumunu güçleştirir veya oluşmuş jipsin tekrar suda çözülmesine yol açabilir. Fakat çözelmiş olan jipsin üzeri sonradan ortama sürüklenen tortular veya yağan volkanik malzemeler tarafından örtülürse artık jipsin yapısı bozulmaz. Tuzlu suyun yoğunluğu 1.10 ile 1.22 g/cm3 iken jipsler ve anhidritler oluşur. Ortamda oluşan jips artan basınç ve sıcaklıkla anhidrite dönüşür. Ama aynı ortamda hem anhidritin hem de jipsin ayrı ayrı oluştuğu kabul edilmektedir.

Anhidrit ve jips saf olduklarında aşağıdaki kimyasal bileşimi gösterir:

 Kireç (CaO)Kükürt trioksit (SO3)Kristal su

Jips% 32.6% 46.5% 20.9

Anhidrit% 41.2% 58.8-----

Gerek jips gerekse anhidrit hiçbir zaman saf halde bulunmazlar. Bunun iki nedeni vardır. Bu iki mineralden her biri diğerine dönüşebilmektedir. Ayrıca alçı taşı yataklarına oluşum sırasında veya sonradan yabancı maddeler karışmış olabilir. Bu yabancı maddelerden başlıcaları; Kalsiyum, Karbonat(CaCO3), Mağnezyum Karbonat(MgCO3) Klorürler, diğer Sülfatlar, Kil Mineralleri yahut Silis olabilir. Bunun sonucu olarak alçı taşı ancak % 85ile % 95 arasındaki saflıkta elde edilmektedir. Jips genelde taş ocağından çıkarıldığı kalitesi ile ve hiçbir işleme tabi tutulmaksızın kullanılmaktadır.

Alçı taşı dünya çapında çok geniş yataklara sahiptir. Dünyada büyük miktarlarda jips rezervine sahip olan ülkeler ABD, Fransa, Rusya, İngiltere, Kanada ve TÜRKİYE'dir. Türkiye'deki jips yataklarında bulunan jipslerin saflığı batı ülkelerindekine nazaran çok iyidir. Batı ülkelerinde % 70 saflıkta jipsler kullanılırken bu oran Türkiye'de % 95-99 civarındadır.

Jips yönünden çok zengin bir ülke olan Türkiye'nin rezervi milyonlarca tondur. Başlıca rezerv sahaları; Beypazarı Havzası, Tuzgölü hafzası, Çankırı Çorum-Yozgat havzası, Karabük-Pürçükören, Sivas havzası, Güneydoğu Anadolu havzası, Kars Kağızman-Tuzluca mıntıkası, Erzurum çevresi, Denizli çevresi, Balıkesir susurluk sahası ve Kütahya-Gediz sahasıdır.

Doğal alçıtaşının yanı sıra, kimyasal olarak sentezlenebilen kimya ham alçıları da (sentetik ham alçı, fosfat ham alçı, endüstri ham alçısı, atık alçı)vardır. Bu alçı, genellikle fosfor asidi imalatının ıslak sürecinde aşağıdaki denkleme göre oluşur:

Ca10(PO4)6F2+10H2SO4+2H2O----> 6H3PO4+10CaSO42H2O+2HF

Kimya ham alçısı ekonomik olarak kullanıma elverişli değildir. Zaten dünya genelinde alçı taşı rezervi yüksek oranda olduğu için kimya ham alçısına ihtiyaçta duyulmamaktadır. Alçı taşı başlıca yapılarda olmak üzere, tarımda (toprakları Ca2+ açısından zenginleştirmek) ve çimento sanayisinde (donma süresi düzenleyici olarak) kullanılır.