Isıl işlem uygulanmış bor atığının çimentolu sistemlerde kullanılabilirliği

Abstract

Türkiye, dünya bor rezervinin %73'üne sahiptir. Türkiye'de bulunan toplam rezerv 3,3 milyar tondur. Türkiye'deki bor mineralleri, Çanakkale Bigadiç, Kütahya-Emet, Eskişehir-Kırka ve Bursa-Kestelek bölgelerinde bulunmaktadır. Bor minerallerinin üretimi ve madencilik faaliyetleri sırasında oluşan atıkların değerlendirilmesi hem ekonomik hem de çevresel anlamda çok önemlidir. Bu çalışmada, Etibank Kırka Bor işletmesinden alınan ve ısıl işlem uygulanan bor atığının çimento harcının kimyasal ve mekanik özelliklerine etkisi araştırılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında öncelikle, bor atığının termal ve kimyasal karakterizasyonu yapılmıştır. Daha sonra bor atığına 400ºC - 900ºC arasında ısıl işlem uygulanmış ve 10ºC/dk. hızla oda sıcaklığına soğutularak bir seri numune üretilmiştir. Ani soğutmanın etkisini incelemek amacıyla, yine 400ºC - 900ºC arasında 1 saat süre ile ısıl işlem uygulanmış ve ani soğutma işlemi yapılarak yeni seri numune üretilmiştir. Buna ek olarak, 750ºC - 800ºC arasında ısıl işlem uygulanıp ani soğutma işlemi yapılarak yeni bir seri numune üretilmiştir. Elde edilen yeni tozların X-ışınları Difraksiyonu (XRD), tane boyut ölçümü gibi farklı karakterizasyon teknikleri ile fiziksel ve kimyasal özellikleri incelenmiştir. Çalışmanın ikinci aşamasında ASTM C109 standardına göre referans harcı hazırlanmıştır. Daha sonra, farklı sıcaklıklarda ısıl işleme tabi tutulmuş atık numuneleri %5- %15 - %25 ve %35 oranlarında çimento ile yer değiştirilerek çimento harç numuneleri hazırlanmıştır. Bütün numunelere 7, 28 ve 90. günlerde basınç dayanım testi uygulanmış ve basınç dayanımları referans numunesi ile karşılaştırılmıştır.Basınç dayanım değerlerinin, ısıl işlem sıcaklığına bağlı olarak arttığı görülmüştür. Atık içeren numuneler arasında referans dayanımına en yakın olan numuneler 600ºC ve üzerindeki sıcaklıklarda ısıl işlem görmüş numunelerde elde edilmiştir.Dayanım değerlerine bakılarak, atığın çimento harcı içerisinde kullanımının mümkün olduğu görülmüştür. Basınç dayanım testi sonrası numunelerin mikro yapıları da incelenmiş ve referans numunesinin mikro yapısı ile uyumlu olduğu tespit edilmiştir. Bu çalışma ile çimento sektöründeki ısıl işlem süreçlerine kıyasla daha düşük sıcaklıkta üretilen bir atık malzemenin, çimento ile %25 oranına kadar yer değiştirilerek kullanılabileceği gösterilmiştir. Böylece, her yıl yüksek miktarda açığa çıkan fakat değerlendirilemeyen bir atığın geri kazanılarak faydalı bir şekilde kullanımı ile çevresel katkı sağlanmış olacaktır.