Bor Nedir?

Bor Madeni ve Türkiye İçin Önemi

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 borattır1

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 bilinmektedir2

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 göstermez3

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 sahiptir5

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 sağlanabilmektedir6

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 düşünülmektedir7

Bor karbid ve fiber camın bir bileşimi 30 kalibre kurşunu durduracak şekilde geliştirilmiş olup, AH-10 Kobra helikopterlerinin koltuklarında kullanılmaktadır8

"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 kullanılmaktadır14

"() 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 AŞ'de toplanan ve yaklaşık 20,000 km2'lik imtiyazlı sahalarda 15-20 yıl öncesine ait, kısmi çalışılmış bor havzalarına ait veriler olduğu göz önünde bulundurulmalıdır16 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 edilmektedir17 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