KÜTÜPHANE

BOR MADENİ

VE

TÜRKİYE İÇİN ÖNEMİ

   I.  BOR NEDİR?

  

                 Bor, periyodik tabloda B simgesiyle gösterilen, atom numarası 5, atom ağırlığı 10,81, yoğunluğu 2,84 gr/cm3, ergime noktası 2300 oC ve kaynama noktası 2550 oC olan, metalle ametal arası yarı iletken özelliklere sahip bir elementtir. Genellikle doğada tek başına değil, başka elementlerle bileşikler halinde bulunur. Tabiatta yaklaşık 230 çeşit bor minerali vardır. Oksijenle bağ yapmaya yatkın olması sebebiyle pek çok değişik bor-oksijen bileşimi bulunmaktadır. Bor-oksijen bileşimlerinin genel adı borattır.[1]

           

                 Çeşitli metal veya ametal elementlerle yaptığı bileşiklerin gösterdiği değişik özellikler, endüstride pek çok çeşit bor bileşiğinin kullanılmasına imkan sağlamaktadır. Bor, bileşiklerinde metal dışı bileşikler gibi davranır, ancak, farklı olarak saf bor, karbon gibi elektrik iletkenidir. Bor hidratlar silikon ve karbon bileşiklerine benzer özellikler gösterir. Kristalize bor görünüm ve optik özellikleri açısından elmasa benzemektedir ve neredeyse elmas kadar serttir. Endüstriyel açıdan önemli bor bileşikleri arasında boraks (tinkal, sodyum kökenli bor bileşikleri) kolemanit (kalsiyum kökenli bor bileşikleri), üleksit (sodyum-kalsiyum kökenli bor bileşikleri) ana gruplaması altında kernit, probertit, szyabelit, datolit, sasolit, boraks dekahidrat, boraks pentahidrat, susuz boraks, borik asit, sodyum per borat, susuz borik asit, hidroborasit sayılabilir. Bor madenlerinin değeri genellikle içindeki B2O3 (bor oksit) ile ölçülmekte, yüksek oranda B2O3 bileşiğine sahip olanlar daha değerli kabul edilmektedir.

 

           Bu mineraller arasında en önemlileri tinkal ve kolemanittir. Üleksit, kernit, probertit ve szyabelit de ticari açıdan önemlidir. Madencilik faaliyetleri sonucunda genellikle zenginleştirilmiş üleksit, tinkal, kolemanit, boraks veya borik asit gibi mineraller elde edilir. Bor kullanılarak üretilen bor bileşiklerinin ise en önemlileri boraks pentahidrat, susuz boraks, boraks dekahidrat ve borik asittir.

 

            Bor madenleri, topraktan çıkarıldıktan (tüvenan cevher) sonra kırma, eleme, yıkama ve öğütme işlemlerini müteakip, ilgili sanayilerin kullanımına hazır hale getirilmektedir.

 

II. BOR MADENİNİN KULLANIM   ALANLARI

 

                 Bor bileşikleri, özellikle de boraks binlerce yıldan beri kullanılmaktadır. Babillerin bor'u kıymetli eşyaların ergitilmesinde, Mısırlıların mumyalamada, Eski Yunanlıların ve Romalıların temizlikte, Mısırlıların, Mezopotamya uygarlılarının ve Arapların bazı hastalıkların tedavisinde bor'dan yararlandığı bilinmektedir.[2]

 

                 Bor bileşikleri, özellikle boraks yüzyıllardır bilindiği halde borun saf elementi ilk kez 1808 yılında Fransız kimyager Joseph Gay-Lussac ve Baron Louis Thenard ve bağımsız olarak İngiliz kimyager  Sir Humphry Davy tarafından hazırlanmıştır.

 

                 Hafifliği, gerilmeye olan direnci ve kimyasal etkilere dayanıklılığı sebebiyle; plastiklerde, sanayi elyafı üretiminde, lastik ve kağıt endüstrisinde,  tarımda, nükleer enerji santrallerinde, roket yakıtlarında da kullanılmaktadır. Camın ısıyla genleşmesini önemli ölçüde indirgediği, camı asite ve çizilmeye karşı koruduğu, titreşim, yüksek ısı ve ısı şoklarına karşı dayanıklılığı sağladığı için ısıya dayanıklı cam gereçleri ve elektronik ve uzay araştırmalarında kullanılacak üstün nitelikli camların üretiminde de önemli yeri vardır.

 

                 Bazı bor bileşikleri yüksek sertlik derecesine sahiptir. (Moh skalasına göre sertlik derecesi 9-elmasınki 10). Bu sebeple, aşındırıcı ve ışıkkıran olarak, metalleri ve süper alaşımları kesme, bileme ve cilalamada kullanılmaktadır. Bor bileşikleri tungsten karbüre göre  daha yüksek kesme oranına, sürekli-ağır-iş görme kabiliyetine sahiptir ve soğutuculara ihtiyaç göstermez.[3]

 

                 Bor ve hidratları birim ağırlık başına yanma sıcaklığı en yüksek olan elementtir (25,120 Btu/lb yanma sıcaklığına sahiptir (hava gazınınki 18,500 Btu/lb)). Bu sebeple hava ve uzay taşıtları için yakıt olarak düşünülmektedir, ancak maliyetlerin yüksekliği ve zararlı son ürünleri ticari kullanımı engellemektedir. Dibor-hidrat (B2H6), penta bor (B5H9) and dekabor (B10H14)'un yakıt amaçlı kullanılması düşünülmüştür. Diğer taraftan,10-hidroksi-9,10-boroar-openatren hidrokarbon yakıtlar için çok etkin bir anti-oksidan katkı olup, sodyum bor hidrat da Amerikan Deniz Kuvvetlerinde aynı amaçla jet yakıtı olarak kullanılmaktadır. Yine, bor triklorid veya florid petrol arıtımında katalizör olarak ve bor nikel katalizörü de karbon monoksidin yakıta çevrilmesinde kullanılmaktadır. [4]

 

                 Japon bilim adamlarınca, 2001 yılı Şubat ayında, magnezyum diboridin geleceğin süper iletkeni olabileceği keşfedilmiştir. Süper iletkenlik, sıcaklığın belli bir noktanın altına düşürülmesiyle (kritik sıcaklığın altına) her türlü elektriksel direncin kaybolması durumudur. Süper iletkenliğin genellikle -273 0C olan mutlak sıfır noktasına yakın sıcaklıkta gerçekleşmesi ve bu derece düşük bir sıcaklığı gerçekleştirmenin pahalı oluşu, çok  daha yüksek kritik sıcaklığa sahip olan magnezyum diboridi ucuz ve verimli bir alternatif haline getirmektedir. Süper iletkenler, çok yüksek akım yoğunluklarını hiçbir enerji kaybına neden olmadan taşıyabildikleri için santrallerden şehirlere verimli enerji iletimi, güçlü mıknatıs isteyen uygulamalar (magnetik rezonans, maglev trenleri vs.), büyük miktarlarda enerjinin manyetik alan depolanması ya da mikro elektronikte istenmeyen ısının önlenmesi gibi bir çok uygulama alanına sahiptir.[5]

 

                 Dizüstü bilgisayarlar, cep telefonları, avuç içi bilgisayarları ve diğer mobil      iletişim    araçlarında    kullanılan

akım levhalarının vazgeçilmez hammaddelerinden biri de bordur.

           

                 Bor bileşikleri ve bor lifleri (fiber) plastiklerde veya metallerde yüksek dayanıklılığa ve esnekliğe sahiptir. Bu gelişmiş bileşikler askeri alanda, özellikle hava ve uzay araçlarında kullanılmaktadır. Plastiklerde borlu lifler, alüminyum ve titanyumun 6 katı kadar sertlik/yoğunluk oranına sahiptir. Yüksek ısıya dayanıklılığı, esnekliği, hafifliği, güç ve üretim kolaylığı ile birleştirmektedir. Bu özellikleri sebebiyle jet motorlarının kompresör bıçaklarında, kanatçıklarında, dümenlerinde kullanılmaktadır. Bor bileşiklerinin kullanılması, titanyumla karşılaştırıldığında F14, Tomcat, F15 Eagle ve B1 bombardıman uçakların ağırlığını 91 kg azaltmaktadır. Uzay mekiklerinde 137 kg'a kadar ağırlık tasarrufu sağlanabilmektedir.[6]

 

                 Piyade tüfeği, tabanca, top, tank üretiminde, zırhlı personel taşıyıcıların zırhlarını güçlendirici seramik plaklarda da bor kullanılmaktadır. Borla güçlendirilmiş cam malzemelerin iletken olmayan ve düşük dielektrik özelliği onları radara karşı görünmez kıldığı için askeri teçhizat yapımında önemlidir. ABD ordusu tarafından kullanılan gizli teknoloji ürünü Stealth Fighter (hayalet uçaklar) ve donanımlarının imalinde de bor ve rafine bor ürünlerinin kullanıldığı düşünülmektedir.[7]

 

                 Bor karbid ve fiber camın bir bileşimi 30 kalibre kurşunu durduracak şekilde geliştirilmiş olup, AH-10 Kobra helikopterlerinin koltuklarında kullanılmaktadır.[8]

                

                 "BNCT (Boron Neutron Capture Therapy) kanser tedavisinde kullanılmaktadır. Özellikle beyin kanserinin tedavisinde hasta hücrelerin seçilerek imha edilmesine yaraması ve sağlıklı hücrelere zararının minimum düzeyde olması nedeniyle tercih sebebi olabilmektedir".[9]

                 Bor, bitki gelişimi için önemli 16 temel bitki besininden biridir. Toprağın üst tabakalarındaki bor'un çoğunluğu çürümüş bitki dokularından kaynaklanmaktadır. Bor, bitkilerde şekerin hormon faaliyeti üzerindeki etkisini, fotosentez miktarını, köklerin büyümesini ve havadan emilen karbon dioksit miktarını artırır. Bor'un bir diğer işlevi hücre büyümesi ve yapısı olup, bor eksikliği hücre duvarlarını inceltici etki yapmaktadır. Ancak, bor'un çok yüksek konsantrasyonda bulunması toksik etki de yapabilmektedir. [10]

 

                 Bor eksikliği görülen bitkilerde susuz boraks ve boraks pentahidrattan mamül bir gübre kullanılmaktadır. "Ayrıca suda eriyebilen sodyum pentaborat veya disodyum ektaborattan mahsulün üzerine püskürtülmek suretiyle faydalanılmaktadır. Bor, sodyum klorat ve bromosol gibi bileşiklerle birlikte yabani otların yok edilmesi veya toprağın sterilleştirilmesi gereken durumlarda da kullanılmaktadır."[11]

 

                 "Atom reaktörlerinde borlu çelikler, bor karbürler ve titanbor alaşımları kullanılır. Paslanmaz borlu çelik, nötron absorbanı olarak tercih edilmektedir. Yaklaşık her bir bor atomu bir nötron absorbe etmektedir. Atom reaktörlerinin kontrol sistemleri ile soğutma havuzlarında ve reaktörün alarm ile kapatılmasında (B10) bor kullanılır. Ayrıca, nükleer atıkların depolanması için kolemanit kullanılmaktadır.

 

                 Nükleer reaktörlerde radyoaktif malzemenin fisyonu sonucunda ısı, alfa ve beta parçacıkları, gama ışınları ve nötronlar açığa çıkar. Nötronlara kalkan olarak kullanılan en önemli malzemeler, hidrojen, lityum, polietilen ve su olup, kalkan olarak kullanılan malzemelerin çoğu ikincil gama ışını yaymakta, bu da ısı düşürme ve tekrar kalkan uygulamayı gerektirmektedir. Bor, termal nötronları emme kabiliyeti açısından tektir. Sadece hafif bir gama ışını çıkarmakta ve alfa parçacıklarını kolayca emmektedir."[12]

                

                 "Termal depolama pillerindeki, sodyum sülfat ve su ile yaklaşık %3 ağırlıktaki  boraks dekahidratın kimyasal karışımı gündüz güneş enerjisini depolayıp gece ısınma amacıyla kullanılabilmektedir. Ayrıca, binalarda tavan malzemesine konulduğu taktirde güneş ışınlarını emerek, evlerin ısınmasını sağlayabilmektedir."[13]

  

                 Çinko borat ve disodyum oktaborat tetrahidrat antimikrobiyal özellikleri sebebiyle ahşap koruyucu olarak kullanılmaktadır.[14]

 

                 "(...) bor, demir ve nadir toprak elementleri kombinasyonu (METGLAS) % 70 enerji tasarrufu sağlamaktadır. Bu güçlü manyetik ürün; bilgisayar disk sürücüleri, otomobillerde direk akım-motorları ve ev eşyaları ile portatif güç aletlerinde kullanılmaktadır.       Sodyum borohidrat, atık sulardaki civa, kurşun, gümüş gibi ağır metallerin sulardan temizlenmesi amacıyla kullanılmaktadır."[15]

 

                 Bor bileşiklerini çeşitli endüstriyel kullanımlara uygun hale getirmek için gereken işlemlerin derecesi çok çeşitlilik göstermektedir. Bazı sanayiler mineral konsantreleri kullanırken, diğerleri rafine bor ürünleri kullanır. Bazı durumlarda tüketiciler bulunabilirlik ve fiyata göre mineral konsantrelerle veya rafine borlar arasında veya farklı rafine borlar arasında ikame yapabilmektedirler. Üleksit, borik asit, boraks üretiminde ve sodyumun bulunması istenilmeyen çeşitli direkt uygulamalarda kullanılmaktadır. Boraks pentahidrat, boraks dekahidrat, susuz boraks, borik asit, bor oksit, zenginleştirilmiş kolemanit ve zenginleştirilmiş üleksit gibi hacimli bor ürünleri tüketilen toplam bor'un yüksek bir oranını oluşturmaktadır.

III. DÜNYA BOR REZERVLERİ VE   ÜRETİMİ

 

              Türkiye bor kaynaklarında dünyada birinci durumdadır. Dünya toplam rezervinin 63%'ü Türkiye'de bulunmaktadır. Bu rakamların devletleştirmeyi müteakip Eti Holding A.Ş.'de toplanan ve yaklaşık 20,000 km2'lik imtiyazlı sahalarda 15-20 yıl öncesine ait, kısmi çalışılmış bor havzalarına ait veriler olduğu göz önünde bulundurulmalıdır.[16] Türkiye'deki bor madenlerinin yerlerini ve miktarlarını belirleyen kapsamlı bir araştırma henüz yapılmadığından, Türkiye'nin aslında dünya rezervlerinin daha da büyük bir kısmını elinde tutuyor olabileceği düşünülmektedir. Yeni arama çalışmalarının yapılmasıyla Türkiye bor rezervlerinin iki katına bile çıkabileceği iddia edilmektedir.[17] Türkiye'den sonra ikinci kaynak ülke ABD olup, dünya rezervlerinin %13'ü civarında bir payı olduğu bilinmektedir. Ancak ABD, bor'u uzun süredir endüstrinin çeşitli alanlarında kullanmakta olduğundan, yakın gelecekte bor rezervlerinin tükenmesi tehlikesi ile karşı karşıyadır. Bu sebeple ABD, kalan bor madenlerinin bir kısmını "stratejik rezerv" ilan ederek çıkarılmasını durdurmuştur. Türkiye'deki bor madenlerinin kalitesi ABD'dekinden yüksektir. Dünya bor rezervlerinin kalan kısmı Rusya, Çin, Şili, Bolivya, Peru, Arjantin, Sırbistan'da bulunmaktadır.

 

            Dünyada işletilen toplam 496 milyon tonluk rezervin 375 milyon tonu Türkiye'dedir. Dünyada işletilen ve tahmin edilen bor madeni rezervlerinin B2O3 miktarlarına göre dağılım yüzdeleri aşağıdaki tabloda verilmiştir:

 

 

 Tablo-1: Bor Dünya Rezervi

 

 

ÜLKE

 

GÖRÜNÜR EKONOMİK REZERV

 

TOPLAM REZERV (GÖR.+MUH.+MÜM.)

GÖRÜNÜR EKONOMİK REZERV ÖMRÜ (YIL)

 

TOPLAM REZERV ÖMRÜ (YIL)

 

BİN TON B2O3

 

 

TÜRKİYE

375,000

644,000

240

412

ABD

45,000

105,000

33

76

RUSYA

28,000

140,000

16

78

ÇİN

27,000

36,000

17

23

ŞİLİ

8,000

41,000

5

26

BOLİVYA

4,000

19,000

3

12

PERU

4,000

22,000

3

14

ARJANTİN

2,000

9,000

1

6

SIRBİSTAN

3,000

3,000

2

2

TOPLAM

496,000

1,019,000

320

649

Kaynak: http://www.maden.org.tr/yeni3/yayinlar/raporlar/borraporu.htm (Eti Holding A.Ş.)

 


                 Türkiye'nin bor madenlerinin rezerv ömrü 412 yıl iken, dünyanın ikinci büyük rezerv ülkesi ABD'nin bor rezervleri 76 yıllık ömre sahiptir. Dünya rezervleri ve bu rezervlerin tüketim artış hızları göz önünde bulundurulduğunda 50-80 yıl sonra ülkemiz bor yataklarının dünyadaki tek bor kaynağı olma ihtimali yüksektir.

 

                 Dünyada az sayıda bor minerali üreticisi ülke bulunmaktadır. En büyük üreticiler Türkiye (Eti Bor A.Ş.) ve ABD (Rio Tinto Borax)'dir. Bor ürünleri sanayileri ise Batı Avrupa, Kuzey Amerika ve Japonya'daki az sayıda firmada yoğunlaşmıştır. Çin buna istisna teşkil etmektedir. Çin'de çok sayıda küçük firma kısıtlı çeşitte ürün üretmektedir.

 

 

Bor minerallerinin dünyadaki önemli üreticileri ve yapılan üretim miktarları aşağıdaki tabloda yer almaktadır:

 

Tablo-2: Dünya Bor Mineralleri Üretimi

               1970-2001 (000 ton B2O3)

 

 

 

Türkiye

ABD

Toplam

 

1970

122

510

762

 

1971

229

515

878

 

1972

248

551

960

 

1973

255

602

1020

 

1974

291

562

1038

 

1975

242

547

975

 

1976

220

572

948

 

1977

301

667

1129

 

1978

346

706

1242

 

1979

281

725

1191

 

1980

320

710

1222

 

1981

333

671

1189

 

1982

306

551

1040

 

1983

260

578

1018

 

1984

331

605

1122

 

1985

259

577

1026

 

1986

349

571

1120

 

1987

374

625

1265

 

1988

473

578

1338

 

1989

447

562

1317

 

1990

476

608

1359

 

1991

460

626

1355

 

1992

402

554

1284

 

1993

410

574

1292

 

1994

433

550

1325

 

1995

435

728

1529

 

1996

494

581

1438

 

1997

549

604

1507

 

1998

552

587

1505

 

1999

536

618

1522

 

2000

504

546

1431

 

2001

517

650

1546

 

 

Kaynak: Boron Statistics (A. Buckingham ve Phyllis A. Lyday) , Eti Bor A.Ş.