ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

Transkript

1 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ YÜKSEK LİSANS TEZİ Selahattin VOLKAN AFŞİN- ELBİSTAN TERMİK SANTRALİ UÇUCU KÜLLERİNDEN YANMAMIŞ KARBONUN GERİ KAZANIMI MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI ADANA, 2006

2 ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ AFŞİN- ELBİSTAN TERMİK SANTRALİ UÇUCU KÜLLERİNDEN YANMAMIŞ KARBONUN GERİ KAZANIMI Selahattin VOLKAN YÜKSEK LİSANS TEZİ MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Bu tez 13/02/2006 tarihinde aşağıdaki jüri üyeleri tarafından oybirliği ile kabul edilmiştir. İmza:. İmza:... İmza:... Prof. Dr. Mesut ANIL Prof. Dr. Oktay BAYAT Prof. Dr. Seyhan TÜKEL JÜRİ BAŞKANI ÜYE ÜYE İmza:.. İmza:. Doç. Dr. Mehmet YILDIRIM Doç. Dr. Suphi URAL DANIŞMAN ÜYE Bu tez Enstitümüz Maden Mühendisliği Anabilim Dalında hazırlanmıştır. Kod No: Prof. Dr. Aziz ERTUNÇ Enstitü Müdürü İmza ve Mühür Bu çalışma Çukurova Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Birimi tarafından desteklenmiştir. Proje No: MMF.2004.YL.2 Not: Bu tezde kullanılan özgün ve başka kaynaktan yapılan bildirişlerin, çizelge, şekil ve fotoğrafların kaynak gösterilmeden kullanımı, 5846 sayılı Fikir ve Sanat Eserleri Kanunundaki hükümlere tabidir.

3 ÖZ YÜKSEK LİSANS TEZİ AFŞİN ELBİSTAN TERMİK SANTRALİ UÇUCU KÜLLERİNDEN YANMAMIŞ KARBONUN GERİ KAZANIMI Selahattin VOLKAN ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ MADEN MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI Danışman: Doç. Dr. Mehmet YILDIRIM Yıl: 2006, Sayfa:81 Jüri: Prof. Dr. Mesut ANIL Prof. Dr. Oktay BAYAT Prof. Dr. Seyhan TÜKEL Doç. Dr. Mehmet YILDIRIM Doç. Dr. Suphi URAL Bu çalışmada Afşin-Elbistan Termik Santralinde yanma sonucu ortaya çıkan uçucu küller içerisinde bulunan yanmamış karbon taneciklerinin flotasyon yöntemi ile geri kazanımları incelenmiştir. Uçucu küller içerisinde bulunan yanmamış karbon tespiti için analizler yapılmıştır. Bu analizler sonucunda kül numunesinde % 6,5 ila % 9 arasında yanmamış karbon bulunduğu görülmüştür. Yanmamış karbon taneciklerinin geri kazanımı için en önemli sorun pulp un ph yüksekliğidir. Bu nedenle pulp un ph ının düşürülmesi için gerekli katı/sıvı oranı belirlenmiştir. Flotasyon deneyleri ph değeri 7 8 arasında olan pulp ile yapılmıştır. Yanmamış karbon taneciklerinin kazanımı en iyi; 7,7 ph seviyesinde, % 5 katı oranıyla, 40 dk.lık kondisyon süresinde 70 kg/t sodyum silikat, 14 kg/t petrolyum sülfonat, 56 kg/t fuel oil kullanmak suretiyle elde edilmiştir. Seçimliliğin artması için 3 basamaklı flotasyon deneyi yapılmıştır. Deneyler sonucunda tek basamaklı deneylerde % 81,79 kazanma verimi 3 basamaklı deneylerde ise 59,14 kazanma verimi elde edilmiştir. Anahtar Kelimeler: Uçucu Kül, Yanmamış Karbon, Yüzdürme I

4 ABSTRACT MSc THESIS RECOVERY OF UNBURNED CARBONS FROM AFSIN ELBISTAN POWER PLANT FLY ASHES Selahattin VOLKAN DEPARTMENT OF MINING ENGINEERING INSTITUTE OF NATURAL AND APPLIED SCIENCES UNIVERSITY OF ÇUKUROVA Supervisor: Ass. Prof. Dr. Mehmet YILDIRIM Year: 2006, Pages: 81 Jury: Prof. Dr. Mesut ANIL Prof. Dr. Oktay BAYAT Prof. Dr. Seyhan TÜKEL Ass. Prof. Dr. Mehmet YILDIRIM Ass. Prof. Dr. Suphi URAL In this study, recovering unburned carbon particles by flotation process from Afşin Elbistan Power Plant fly ashes is studied. To determine unburned carbon ratio in the fly ashes chemical analysis were made. As a result of these analyses in ash sample contains 6,5-9 % unburned carbon. The most important problem for recovering the unburned carbon particles was the high level of the pulp ph. For this reason solid/liquid ratio of the pulp determined. Flotation experiments were made by using 7 8 ph level. At experiments to recover carbon particles best results are achieved at 7,7 ph level, with 5 % solid ratio, at 40 minutes condition time, by using 70 kg/t sodium silicate, 14 kg/t petrolium sulfonate, 56 kg/t fuel oil. To increase selectivity 3 steps flotation experiments are made. In 1-step experiments 81,79 %, in 3 steps experiments 59,74 % recover efficiency was achieved. Key Words: Fly Ash, Unburned Carbon, Flotation II

5 TEŞEKKÜR Bu çalışmayı yapmama yardımcı olan ve çalışmamın her aşamasında benden yardımlarını esirgemeyen Sayın Hocam Doç. Dr. Mehmet YILDIRIM a en içten teşekkürlerimi sunarım. Çalışmalarımda uygun çalışma koşullarını sağlayan Maden Mühendisliği Bölüm Başkanı Sayın Prof. Dr. Mesut ANIL a ve Cevher Hazırlama Anabilim Dalı Başkanı Sayın Prof. Dr. Oktay BAYAT a en içten teşekkürlerimi sunarım. Çalışmalarım sırasında benden yardımlarını esirgemeyen Sayın Hocam Doç. Dr. Suphi URAL a teşekkür ederim. Laboratuar çalışmalarım sırasındaki tüm analizlerde bana yardımcı olan ve yol gösteren Sayın Arş. Gör. Mehmet TÜRKMENOĞLU na teşekkürü bir borç bilirim. III

6 İÇİNDEKİLER SAYFA ÖZ I ABSTRACT... II TEŞEKKÜR III İÇİNDEKİLER IV ÇİZELGELER DİZİNİ VII ŞEKİLLER DİZİNİ... VIII 1. GİRİŞ Amaç Uçucu Kül Tanımı Oluşumu Afşin-Elbistan Termik Santrali Hakkında Bilgiler Kömür Yakma Sistemleri Uçucu Kül Tutma Sistemleri (1.) Termik Santrallerden Uçucu Kül Toplamanın Temel Prensipleri Uçucu Külün Özellikleri Uçucu Küllerin Fiziksel Özellikleri Görünüş Tane Boyutu Yoğunluk Ergime Sıcaklığı Sıcaklığı Manyetik Özellik Mekanik Dayanım Absorbsiyon Özelliği Suda Çözünürlük Uçucu Küllerin Kimyasal ve Mineralojik Özellikleri Puzolanik Özellik Uçucu Küllerin Sınıflandırılması IV

7 1.3. Uçucu Küllerin Kullanım Alanları İnşaat Sektöründe Yüzey Kaplayıcı ya da Su Uzaklaştırıcı Akışkan Dolgu Portland Çimento Yapımında Stabil Temelde Tuğla Yapımında Tarım Alanında Atık Katılaştırma ve Stabilizasyonunda Diğer Kullanım Alanları ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR MATERYAL VE METOD Materyal Metod Kimyasal Analiz Elek Analizi Yanmamış Karbon Analizi Kızdırma Kaybı Analizi Optimum Katı\Sıvı Oranı Tayini Dekantasyon Çökelme Deneyleri Yüzdürme Deneyleri YANMAMIŞ KARBON Oluşumu Özellikleri Fiziksel Özellikleri Kullanım Alanları ARAŞTIRMA BULGULARI Analiz Sonuçları Kimyasal Analiz Tane Boyu Dağılımı V

8 Yoğunluk Yanmamış Karbon Oranı Tayini Optimum Katı/Sıvı Oranı Tayini Dekantasyon Çökelme Deneyleri Sonuçları Flotasyon Deneyleri Sonuçları SONUÇLAR VE ÖNERILER KAYNAKLAR ÖZGEÇMİŞ VI

9 ÇİZELGELER DİZİNİ SAYFA Çizelge 1.1. Afşin Elbistan Termik Santrali Uçucu Külü Kimyasal Bileşimi 5 Çizelge 1.2. Çeşitli ülkelere ait uçucu kül karakteristikleri Çizelge 1.3. Uçucu ve taban küllerinin fiziksel özellikleri Çizelge 1.4. Özgül Yüzeyin Spesifik yüzeylerin yoğunlukla değişimi Çizelge 1.5. Uçucu Kül Kimyasal Bileşimi Çizelge 1.6. TS 639'da Belirtilen Uçucu Külün Kimyasal Özellikleri Çizelge 1.7. ASTM ve TSE ye Göre Uçucu Kül Fiziksel ve Kimyasal Tanımlamaları Çizelge 1.8. C ve F tipi Uçucu Küllerin Kimyasal Kompozisyonu Çizelge 1.9. Uçucu Kül İnşaat Sektörü ile İlişkili Uygulamaları Çizelge 3.1. Yüzdürme Deney Koşulları Çizelge 4.1. Yanmamış Karbonun Fiziksel Özellikleri Çizelge 4.2. Yanmamış Karbon Kimyasal Özellikleri Çizelge 5.1. Afşin-Elbistan Uçucu Külü Kimyasal Analiz Sonuçları Çizelge 5.2. Elek Analizi Sonuç Çizelgesi Çizelge 5.3. Afşin-Elbistan Uçucu Kül Yanmamış Karbon Oranları Çizelge 5.4. Katı/sıvı Oranı Tayini Çizelgesi Çizelge 5.5. Afşin - Elbistan Uçucu Kül Numunesi Çökelme Deneyi Sonuçları Çizelge 5.6. CaO Miktarı-pH Değişim Çizelgesi Çizelge 5.7. ph-çökelme Hızı Değişim Çizelgesi Çizelge 5.8. Flotasyon Deney Koşulları Çizelge 5.9. Flotasyon Deney Koşulları-Kazanma Verimleri Çizelgesi Çizelge Reaktif Tüketimi Verim Değişimi Çizelgesi Çizelge Flotasyon deney Sonuçları Çizelgesi Çizelge Basamaklı Flotasyon Deney Sonuçları Çizelge 6.1. Alkali eritiş yöntemi ile yapılmış kimyasal analiz sonuçları Çizelge Basamaklı Flotasyon deneyleri sonucunda elde edilen numunelere uygulanan kimyasal analizler sonucunda çıkış numunesine ait kimyasal özellikler VII

10 ŞEKİLLER DİZİNİ SAYFA Şekil 1.1. Uçucu Kül Tanecik Kesiti... 4 Şekil 1.2. Akışkan yatak şekli... 6 Şekil 1.3. Hız Kesmeye Dayalı Toz Tutucu Tipleri... 8 Şekil 1.4. Bez Torba Filtreler... 9 Şekil 1.5. Yaş Yıkayıcılar Şekil 1.6. Elektrostatik Ayırıcılar Şekil 1.7. Yerinde Toz Tutucu Şekil 1.8. Türkiye'deki Termik Santral Uçucu Küllerdeki Senosfer SEM Görüntüsü Şekil 1.9. Çöktürücü uçucu kül elek analizi Şekil Senosifir uçucu kül elek analizi Şekil Özgül Yüzeyin Yoğunlukla Değişimi Şekil Uçucu Kül Yoğunluklarının Partikül Boyutuna Bağlı Değişimi Şekil İkili bir silika camı yapılarının iki boyutlu gösterimi Şekil Uçucu küllerde cam yapıları arasındaki yapısal farklılıkların Gösterimi Şekil Uçucu Kül Kullanım Alanları Şekil 2.1. Afşin-Elbistan Uçucu Külü XRD Grafiği Şekil 2.2. Tunçbilek Uçucu Kül Zenginleştirme Çalışmaları Akım Şeması Şekil 3.1. Numune Hazırlama Akım Şeması Şekil 3.2. Tikner de t max Değerinin Hesaplanması Şekil 3.3. Yüzdürme Deneyi Akım Şeması Şekil 4.1. C Tipi Kömürden Oluşan Yanmamış Karbon Tanecikleri Şekil 4.2. C Tipi Kömürden Oluşan Yanmamış Karbon Tanecikleri Şekil 4.3. F Tipi Kömürden Oluşan Yanmamış Karbon Tanecikleri Şekil 4.4. Yanmamış Karbon Örnekleri Tane Boyu Dağılımları Şekil 4.5. Küresel Tanecikler ve Ufalanmış Tanecikler VIII

11 Şekil 4.6. Gözenekli Tanecikler Şekil 4.7. Köpük Tanecikler Şekil 4.8. Ufalanmış Tanecikler Şekil 5.1. Elek Analizi Sonuç Grafiği Şekil 5.2. Katı/Sıvı Oranı- ph Değişim Grafiği Şekil 5.3. CaO Miktar-pH Değişim Eğrisi Şekil 5.4. ph-çökelme Hızı Değişim Eğrisi Şekil 5.5. Farklı Ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi Şekil 5.6. Farklı Ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi Şekil 5.7. Farklı Ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi Şekil 5.8. Farklı Ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi Şekil 5.9. Farklı Ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi Şekil Farklı Ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi Şekil Reaktif Sarfiyatı-Verim Değişim Grafiği IX

12 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN GİRİŞ Günümüzde elektrik enerjisinin büyük bir kısmını termik santraller vasıtası ile elde etmekteyiz. Termik santraller kullanmış olduğumuz bu enerjiyi üretirken yaktıkları organik bazlı katı yakıtlar ile birçok atık maddenin ortaya çıkmasına sebep olmaktadır. Çıkan bu atık maddeler hem çevre için, hem de işletmeler için çeşitli sorunlar oluşturmaktadırlar. Oluşan atık malzeme işletmelerde stok sorunlarına, nakliye problemlerine yol açmakta ve yüksek mali giderler oluşturmaktadır. Tesislerde oluşan atıkların uzaklaştırılması ve yeniden endüstriye kazandırılması gerekmektedir. Atıkların yeniden kullanıma kazandırılması ile maliyetler azaltıldığı gibi nakliye problemleri de ortadan kaldırılır. Termik santrallerde yakma sonucu atık malzeme olarak bırakılan uçucu kül, içerisinde büyük zenginlikler barındıran bir malzemedir. Uçucu külün içerisinde bulunan birçok tanecik tek tek endüstrinin yeniden kullanımına sunulabilecek nitelikte olmasının yanı sıra, kendiside mevcut durumuyla kullanıma hazır bir hammadde durumundadır. Ülkemizde Afşin-Elbistan termik santralinde oluşan uçucu külün stoklanması ve hiç kullanılamamasından dolayı çok geniş stok sahaları kullanılmaktadır. Bunun yanı sıra uçucu kül çevresel sorunlara yola açmaktadır. Termik santral tarafından üretilen uçucu külün yeniden değerlendirilmesi ile stok problemleri ve buna bağlı mali giderleri azaltılacağı gibi çevresel sorunlarda da büyük oranda azalma sağlanabilecektir Amaç Afşin-Elbistan termik santralinde oluşan uçucu külün içerisinde birçok zenginleştirilmeye hazır malzeme bulunmaktadır. Bu malzemelerden en önemli olanı yanmamış karbon tanecikleridir. Yanmamış karbon tanecikleri yalnız santral içinde değil aynı zamanda diğer endüstriyel alanlarda da rahat bir şekilde yüksek verimle kullanılabilecek bir malzemedir. 1

13 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Yanmamış karbon tanecikleri içermiş olduğu yüksek oranda karbon ve daha sonra zenginleşmesi için herhangi bir ısıl işleme gerek duyulmaması sebebiyle çok önemli bir yere sahiptir. Yanmamış karbon tanecikleri günümüzde yüksek karbon içeriğinden dolayı; tarım alanlarında, aktif karbon üretiminde ve briketlenerek yeniden santrallere beslenmesi şeklinde kendine birçok kullanım alanı bulabilmektedir. Bunlardan aktif karbon üretimi çok yüksek ekonomik getirisi olan bir daldır. Yanmamış karbon taneciklerinin zenginleşmesi suretiyle uçucu külün de kalitesi artmakta ve kendine kimya sanayiinde daha geniş bir kullanım alanı bulabilmektedir. Çünkü yanmamış karbon tanecikleri uçucu kül içerisinde renk verir madde olarak bulunmakta bu da özellikle boya üretiminde istenmeyen durumlar oluşturmaktadır. Bu çalışmanın amacı Afşin-Elbistan Termik Santralinde yakma sonrası oluşan uçucu küllerin içerisinden yanmamış karbon taneciklerinin geri kazanılmasıdır Uçucu Kül Tanımı Kömür tam olarak karbondan oluşmamaktadır, içerisinde birçok yanmaz mineral barındırmaktadır. Kömürün elektrik üretmek için yakıldığında yanma sonrası geriye kalan inorganik maddeler ile çok az miktardaki yanmamış karbonlu maddeler külü oluşturur. Yanma sonucu ortaya çıkan külün %75-85'i baca gazları ile kazandan çıkar. Bu tür küllere de uçucu kül adı verilmektedir (ACA, 2005; Şengül, 1997; Kolukısa, 1999). Uçucu kül üretimini; santral tipi, işletim biçimi, yakılan kömürün cinsi, yanma biçimi gibi çeşitli faktörler etkilemekle birlikte genel olarak elektrik enerjisi üreten termik santrallerde kullanılan taş kömürünün %10-15'ini, linyit kömürünün ise %20-50'si kül olarak ortaya çıkmaktadır ( Kolukısa, 1999). 2

14 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Birçok yanma işlemi sırasında kazan alevinin sıcaklığı 1600 C ye kadar çıkabilir ve bu sıcaklık kömürdeki inorganik maddelerin çoğunu eritecek kadar yüksektir. Birçok kaynakta kömür içinde yaklaşık 50 mineralin olduğu bildirilmesine rağmen bunların birçoğu az sıklıkta ya da iz miktarda bulunurlar. Başlıca kömür minerallerini beş grupta toplayabiliriz: Bunlar; alüminyum silikatlar, karbonatlar, sülfitler, kloritler ve silika mineralleridir (Onocak, 1999; Kolukısa, 1999). Silika mineralleri dışında geriye kalan minerallerin büyük çoğunluğu yüksek sıcaklık şartlarında kimyasal olarak bozulurlar. Kil mineralleri suyunu kaybederler ve eriyerek camsı şekiller alırlar. Soğuma sırasında değişik camsı ve kristalin alüminyum silikat bileşenleri oluşur (Mattigod, 1990). Karbonatlar CO 2, CaO, MgO ve karışmış oksit bileşiklerine dönüşürler. Sülfürler büyük oranda metalik oksitler (magnetit, spinel ve hematit) ve SO 2 şeklinde yükseltgenirler. Klorürler, buharlaştırma ve sülfürizasyon ile HCI ve sülfatlara dönüşürler (Mattigod, 1990). Kazan alevindeki yüksek sıcaklık koşulları altındaki partiküller üzerinde bir dizi fizikokimyasal değişiklikler oluşur. Partiküller yüzey gerilim kuvvetlerinin etkisi ile çok çabuk olarak küresel şekiller alabilmektedir. Oldukça küçük boyutlu tanecikler atık gazlar ile birlikte (CO 2, CO, H 2 O, SO 2 ) bacadan çıkış esnasında çok kısa sürede düşük sıcaklık etkisi altına girerek amorf katı durumda soğurlar. Soğuma şiddeti büyük ölçüde tanecik boyutu ile ilgilidir. Büyük tanecikler yavaş soğuma sonucu kristaller oluştururken, küçük partiküller ise hızlı soğuma sonucu camsı formda gelişirler. Bir uçucu kül taneciğinin şematik kesiti Şekil.1.1'de verilmiştir (Güler,1992). 3

15 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Kristal/Amorf Zonlar Amorf Yüzey ve Yüzey Kristalleri Merkez (Dolu yada Boş) Şekil 1.1. Uçucu Kül Tanecik Kesiti Oluşumu Afşin-Elbistan Termik Santrali Hakkında Bilgiler Türkiye Linyit rezervlerinin yaklaşık % 46'sını oluşturan Elbistan Linyit Havzası nın, elektrik enerjisi üretimimizdeki yeri oldukça önemlidir. Elbistan linyit havzası rezervin ve havzanın büyüklüğü nedeniyle linyit rezervinin konumunu belirlemek amacı ile A,B,C,D,E,F sektörlerine bölünmüştür. Ülkemizde kömürle çalışan termik santrallerin en büyüğü Afşin-Elbistan da kurulu bulunan termik santraldir. Havzayı bir bütün olarak ele alan bu çalışmalar sonucu A sektörü dışında ekonomik işletilebilir linyit rezervi ise, 3,444 milyar ton bulunmuştur. (Koçak, Kürkçü, Yılmaz, 2001). Afşin Elbistan termik santrali yılda 18,000,000 ton kömür tüketmektedir ve yaklaşık olarak yılda 3,240,000 ton uçucu kül açığa çıkarmaktadır (Ural, 2005). Afşin Elbistan uçucu külüne ait kimyasal bileşimler Çizelge 1.1. de verilmiştir. Yılda açığa çıkan 3,240,000 ton uçucu kül içerisinde yapılan deneyler sonucu ortalama %6-%14 arası yanmamış karbon taneciklerinin olduğu saptanmıştır. Bu veriler bize şunu göstermektedir ki Afşin Elbistan Termik Santralinde yılda 195,000 ila 450,000 ton yanmamış karbon açığa çıkmaktadır. 4

16 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Çizelge 1.1. Afşin Elbistan Termik Santrali Uçucu Külü Kimyasal Bileşimi (Ural, 2005) Afşin Elbistan Uçucu Külü Kimyasal Bileşimi Element/Element Oksit (% Kuru Ağ.) Taban Uçucu Kül Orta Bölüm Uçucu Kül Üst Bölüm Uçucu Kül Al 2 O 3 12,30-23,10 6,23-11,40 1,80-9,10 CaO 6,20-20,60 2,51-50,85 48,10-74,70 Cl 0,006-0,01 0,003-0,007 0,006-0,01 Cr 2 O 3 0,05-0,07 0,09-0,11 0,06-0,07 Fe 2 O 3 9,50-25,79 3,50-6,85 1,75-4,96 K 2 O 0,24-0,82 0,20-0,49 0,11-0,55 MgO 2,19-4,20 1,57-4,00 1,27-3,10 MnO 2 0,06-1,10 0,12-0,24 0,02-0,09 MoO 2 0,01-0, Na 2 O 0,20-0,83 1,10-0,49 0,10-0,25 NiO 0,03-0, P 2 O 5 0,25-0,41 0,46-0,49 0,53-0,62 SO 3 5,75-17,21 12,32-24,20 6,60-19,00 SiO 2 27,70-46,60 14,00-30,00 6,91-20,40 SrO 0,05-0,071 0,05-0,06 0,03-0,05 TiO 2 0,26-2,33 0,20-0,51 0,23-0,55 V 2 O 5 0,00-0,09 0,10-0,11 0,06-0,08 ZrO 2 0,13-0, CO 2 0,30-0,35 0,60-0,75 1,20-1,90 LOI 1,29-1,34 0,64-3,56 2,46-4,94 5

17 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Kömür Yakma Sistemleri Kömür yakma işlemleri I. Akışkan Yataklı Yakma Sistemleri II. Konvansiyonel Yakma Sistemleri III. Diğer Yakma Sistemleri şeklinde sınıflandırılır(enerji Bakanlığı, 2005). I. Akışkan yatak yakma şekli günümüzde en çok tercih edilen yakma şeklidir. Bu teknoloji etkili ve ekonomik bir şekilde, çevresellik ölçütlerinin izin verdiği ölçüde kömür ve linyiti yakma kapasitesine sahiptir. Akışkan yatak sistemleri alanındaki yeni gelişmeler açık ve kapalı sistem sıvı yataklar ile ısı kalitesini genişletmek ve kömür kırma işlemlerinin azaltılmasını incelemektedir. Yüksek Isılı Buhar Hava Atık Şekil 1.2 Akışkan yatak şekli (Kural, 1991) Genel olarak, kömür-yakan akışkan yataklı yakma sistemleri etkili, ekonomik, güvenli, çevreyi kirletmeyen ve uygulanabilir olmalıdır. Bu özellikler yakıcının dizayn ve operasyon şekline bağlı olarak değişkenlik gösterebilir (Kural, 1991). II. Pulvarize yakıtın yakılmasının akış yakımı şeklinde gelişmesi yakma teknolojisinde ana gelişmelerden biridir. Geniş bir kömür yelpazesi için uygulanabilir, geniş kazanlar yakıcılar için inşa edilmektedir. Yükleme kontrolü tek yakıcılara beslenen yakıt besleme hızının değiştirilmesi ve operasyon 6

18 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN içerisindeki yakıcının numarasını seçmek suretiyle gerçekleştirilebilir. Büyük kömür yakma kazanlarının kurulum maliyeti çok yüksektir. Elektrik üretiminde kazan maliyetleri büyük bir yer gider oluşturmaktadır. Bu nedenle diyebiliriz ki elektrik santrallerinin ana bölümünü kazanlar oluşturmaktadır (Kural, 1991). III. Diğer bir sistem olan atomize sistem uzun zamandan beri kullanımda olmasına karşın ekonomik destek bulamadığından dolayı gelişimi mümkün kılınamamıştır. Bu yakma sisteminde sıvıyla birleştirilmiş kömürün yakılması metodu açıklanmaktadır. Kömür-petrol karışımları bu kategorinin içinde uzun bir geçmişe sahiptir fakat bu yakma sistemine mevcut ilgi hiçbir zaman gelişmemiştir (Kural, 1991) Uçucu Kül Tutma Sistemleri (1.)Termik Santrallerden Uçucu Kül Toplamanın Temel Prensipleri Termik santrallerden atmosfere verilen baca külünün (uçucu kül) toplanması hava kirliliğinin kontrolü konusunda en önemli işlemlerden birisidir. Baca külünün tane irilik dağılımı, kimyasal bileşimi ve konsantrasyon seviyelerindeki çok geniş değişimlerin görülmesi külün tutulmasını daha da zorlaştırmaktadır. Tüm bu faktörler kullanılan yakıt ve yakma sistemine (örneğin kullanılan kazan tipi) bağlıdır (Toraman, 1995). Endüstriyel alanda toz tutma amacıyla kullanılan tutucuları 4 ana tipe ayrılmıştır. Bunlar; Ani Hız Kesmeye Dayalı Ayrıştırıcılar Bez Toz Tutucular Yaş Karıştırıcılar Elektrostatik Karıştırıcılardır (ACA, 2005). Merkezkaç Kuvvetine Dayalı Ayrıştırıcılar Merkezkaç kuvvetini kullanarak parçacıkları gazdan ayırmak için diğer bir ifadeyle gaz içindeki taneciklerin tutulması amacıyla kullanılmaktadır. Yapı olarak bir siklonun genellikle bir gaz girişi, gaz çıkış kısmı ve hava kolonu (girdap) oluşturacak şekilde gövde tasarımının olması istenir (Storch, 1979; Toraman, 1995). Üç tip ayrıştırıcı bulunmaktadır. Bunlar; 7

19 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Gravite ile Çökelmeye Dayalı Tutucular Çember boyutundaki ani genişleme sonucunda hava akımı ile gelen toz taneciğinin hızı düşer ve ağır parçacıklar aşağıya düşerek alt çıkıştan alınırlar (ACA, 2005). Bölmeli Tutucular Arada bulunan bölme plakası sayesinde hava akışı ile birlikte gelen tozlarda hava akımının ani yön değiştirmesi (alçalıp-yükselme) sonucunda ağır tanecikler aynı yolu izleyemez ve aşağıya düşerek alt çıkıştan alınırlar (ACA, 2005). Santrifüj (siklon) Tutucular Tekli siklon ve çoklu siklon tipi olmak üzere iki gruba ayrılan bu tutucu tipi en yaygın ve kullanışlı olanıdır. Hava akımı belirli bir açı ile siklona girerek santrifüj hareketini gerçekleştirir. Santrifüj hareketi ile partiküller siklon çeperinde toplanırlar alt çıkıştan çıkarlar (ACA, 2005). Çökelmeli Tutucular Bölmeli Tutucular Siklon Çoklu Siklon Şekil 1.3. Hız Kesmeye Dayalı Toz Tutucu Tipleri Filtrasyon ile Toz Tutma Gaz içindeki toz parçacıktan tutmanın en eski yöntemlerinden birisi filtrelemedir. Bu işlemde, gaz içindeki tanecikler poroz bir yapıya sahip (filtre bezi) malzemeden geçirilerek daha iri boyutlu taneler bu malzemenin üstünde toplanırken daha ince boyutlu taneler ortamdan geçerek ayrılır (Toraman, 1995). Torbalar sentetik, keçeli pamuktan yada fiberglas malzemeden yapılabilmektedir (ACA, 2005). 8

20 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Şekil 1.4. Bez Torba Filtreler Yaş Yöntem ile Toz Tutma Bu sistemlerde yıkama sıvısı (genellikle su) toz taneciklerini taşıyan gaz akımı ile bir araya gelirler. Gaz ve sıvı arasındaki kontak kurma ne kadar fazlaysa sistemin toz tutma verimi o kadar yüksek olmaktadır (ACA, 2005). Kullanılan bütün yaş yıkayıcılar genelde 3 temel işlemi gerçekleştirmektedir. Bunlar; Gaz-nemlendirme: Çok ince boyutlu tanecikler gaz nemlendirme işlemi ile boyutlarında büyüme görülür ve böylece daha kolay tutulurlar. Gaz-sıvı teması: Bir tane ve sıvı damlası 3 temel mekanizma şeklinde temasa geçer. o Yapışma: Toz taneciklerinin su damlalarına çarparak yapışması. o Yayılma: Daha küçük boyutlu taneciklerin difüzyonu sağlanarak sıvı damlacıkları tarafından toplanması. o Yoğunlaşma: Yıkayıcının içinden geçen gaz belirli bir sıcaklıktan sonra yoğunlaşmakta ve oluşan nem taneciklerin boyutunu arttırmakta ve böylece toplama daha da kolaylaşmaktadır. Gaz-sıvı ayırımı: Toz tanecikleri ve su damlacıktan birbirleriyle temasa geçince aglomeratlar oluşturmakta ve bu büyümeyle çökelme gerçekleşmektedir (Toraman, 1995). 9

21 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Şekil 1.5. Yaş Yıkayıcılar Elektrostatik Çökelme Yolu ile Toz Tutma Elektrostatik ayırıcılar egzoz gazlarından toz partiküllerini ayrıştırabilmek için elektrostatik güçleri kullanmaktadırlar. Birkaç adet yüksek gerilimli, doğru akımlı, şarjsız elektrodlar toplama elektrodlarının aralarına yerleştirilir. Kirli gazlar şarjsız ve toplama elektrodlarının oluşturduğu pasajların arasından süzülerek toplanır (ACA, 2005). Havada uçuşan partiküller elektrodlar arasındaki iyonize alandan geçerken negatif şarj alırlar. Bu yüklü parçacıklar topraklanmış ya da pozitif yüklenmiş elektrodların yüzeylerine yapışırlar. Elektrod üzerinde toplanan materyaller toplama elektrodlarının titreştirilmesi yardımıyla yüzeyi terk ederler (ACA, 2005). Şekil 1.6. Elektrostatik Ayırıcılar Yerinde Toz Tutucular Bunlar diğer tutuculardan farklı olarak tozları oluştukları kaynaklarda tutmak için geliştirilmiş cihazlardır. Toz tutulması işlemi cihaz içerisinde bulunan bir fan yardımıyla yapılmaktadır. 10

22 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Şekil 1.7. Yerinde Toz Tutucu Uçucu Külün Özellikleri Uçucu kül amorf ve kristalin fazların her ikisini de içeren heterojen kompleks bir maddedir (Page, 1979; EI-Mogazi, 1988; Mattigod, 1990). Başlıca Al, Si, Fe, Ca, K ve Na elementlerini içeren bir ferroaluminosilikat mineralidir. Uçucu kül hemen hemen doğal elementlerin tümünü içerir ve eser element bakımından kömüre göre daha zengindir (Van Hook,1979; Adriano, 1980). Uçucu küllerin ve taban küllerinin fiziksel, kimyasal ve mineralojik özellikleri çeşitli etkenlere bağlıdır (Van Hook,1979;Adriano, 1980). Uçucu külün kaynağının oluşturan kömürün türü ve değişkenliğine, Kömürün yakılmadan önceki öğütülme (pulvarizasyon) derecesine, Kazan türüne, Yakma sıcaklığı ve diğer işletme parametrelerine, Kül toplama ve uzaklaştırma sistemlerinin özellikleri ve işleyişine, Çevre korunması amacıyla kömüre ilave edilen katkı maddeleri gibi faktörlerden ve faktörlerin de zamana göre değişebilmelerinden kaynaklanan özelliklere bağlıdır (Kefelioğlu, 1998;Hycnar, 1983). Bununla birlikte küllerin belli başlı özellikleri ortaktır. (Carlson ve Adriano,1991; Santhanam1979;Adriano,1980). Uçucu küller genelde küçük, camsı, oyuk yapılı, 0, µm arasında tane boyutuna sahip ve yoğunluğu 2,1 ile 2,6 g/cm 3 arasında değişen taneciklerdir. Bunların içi boş yapılarından dolayı yüzey alanları oldukça yüksektir ve tanecik 11

23 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN boyutlarına göre yaklaşık 1-16 m 2 /cm 3 arasında değişir (Carlson ve Adriano,1991; Santhanam, 1979;Adriano, 1980). Kimyasal kompozisyon olarak incelendiklerinde, uçucu küllerin, SiO 2, Fe 2 O 3 ve MgO'in yer aldığı bileşiklerden ve diğer bileşenlerden oluştuğu görülmektedir. İçerisinde bulunabilen karbon miktarı kömür tipine ve yakma işlemine göre değişiklikler göstermektedir. Ayrıca, kullanılan kömür tipine bağlı olarak bazılarında önemli miktarda CaO bulunabilmektedir (Kefelioğlu, 1998). Çizelge 1.2. Çeşitli ülkelere ait uçucu kül karakteristikleri (EEİ, 1979) Linyit Kömürü Uçucu Kül Menşesi Özellikler Almanya (Buna) Fransa (Gardenne) Yunanistan (Prolemais) Polonya (Tureswoz) İtalya (Mercure) Yoğunluk (gr/cm 3 ) - 1,50 2,26 2,40 - Spesifik Yüzey (cm 2 /gr) Yumuşama Noktası ( o C) Ergime Noktası ( o C) Kimyasal % % % % % Bileşim Karbon (C) 0,10 3,50 0,5-5 SiO 2 34,50 24,00 42, ,90 Al 2 O 3 2,25 12,00 19, ,10 Fe 2 O 3 0, ,50 18,00 7,65 CaO 34, , CaO (serbest) 26, ,30 0,01 MgO 4, ,40 0,15 19,05 SO 3 19,40 20,00 0,50 11,75 Na 2 K 2 O 2,00 1,80 1-3,5 Diğerleri 4, Uçucu Küllerin Fiziksel Özellikleri Uçucu kül partikülleri çoğunlukla küresel şekilli çok küçük tane boyutuna sahiptirler. Partikül çapları μm arasında değişmektedir. Taban küllerinin tane boyutu ise μm arasındadır (Çizelge 1.3), (Mattigod, 1990). 12

24 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Yanma sürecinin bitiminde çabuk soğuma sonucu uçucu kül partikülleri küresel formlarda şekillenirler, içi boş küresel partiküllere senosfer, daha küçük boyutlu, ince duvarlı ve içi daha küçük partiküller ile dolu (iç içe geçmiş) parçacıklara ise plerosfer ismi verilmektedir. Morfolojik olarak bu iki tür partikül, uçucu küllerin % 67-95'ni oluşturmaktadır (Mattigod, 1990). Uçucu küllerin özgül ağırlığı çok geniş bir aralıkta ( g/cm 3 ) dağılım göstermektedir. Uçucu külleri oluşturan bazı partiküllerin özgül ağırlıkları manyetitspinel 4.0, kuvars 2.65, mullit 3.03, karbon , alüminyum silikat ve camlar şeklindedir. Taban küllerinin yüzey alanı ortalama 400 m 2 /kg değerinde iken uçucu küllerin özgül yüzey alanları 1060 m 2 /kg'a kadar ulaşabilmektedir. Uçucu küllerin geçirimlilik katsayıları ise taban külüne oranla daha düşüktür. Uçucu küllerin ısısal ve elektriksel iletkenlikleri içi boş küresel mikro yapılarından dolayı çok düşüktür ve bu yüzden iyi birer yalıtıcıdırlar (Schure, 1985). Çizelge 1.3. Uçucu ve taban küllerinin fiziksel özellikleri (Mattigod, 1990) Fiziksel Özellik Uçucu Kül Taban Külü Partikül çapı (µm ) Özgül Ağırlık 1,59-3,1 2,17-2,78 Özgül Yüzey Alanı Permeabilite katsayısı 5,10-9 /1,10-6 2,5-9,4 Uniformity katsayısı 2-9,8 8,2-8, Görünüş Uçucu kül çimentodan daha koyu gri renkte, çok ufak ve ince tanelidir ve yumuşak bir yapıya sahiptir (EEİ, 1979; Barry&Russell, 1998). Mikroskopla incelendiğinde çeşitli şekil ve büyüklükte, genellikle küresel, şeffaf, bazen açık renkli, bir kısmı siyah ve çok az koyu kırmızı taneciklerden oluşan bir yapı gösterir. Linyit kömüründen elde edilen uçucu küller daha esmerdir. Renginin koyuluğu açıklığı, elde edildiği kömüre ve yanış özelliğine bağlıdır. Yanmanın tam 13

25 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN olmadığı durumda oluşan uçucu küle siyah renk veren içindeki yanmamış karbondur (Barry&Russell, 1998). Yanmanın iyi olması halinde içinde yanmamış karbon miktarı az olacağından rengi daha açıktır (EEİ, 1979). Şekil 1.8. Türkiye'deki Termik Santral Uçucu Küllerdeki Senosfer SEM Görüntüsü (Onocak, 2001) Tane boyutu Uçucu küllerin tane boyutlan öncelikle kullanılan kömürün öğütülme derecesine bağlıdır. Bacada kullanılan filtre ve kullanılan yakıtın cinsi tane boyutunu etkileyen diğer faktörlerdir. Genellikle taş kömürü uçucu külü linyit uçucu külünden, elektro filtrelerde toplananlar siklonlarda toplananlardan daha ince bir yapıya sahiptirler (EEİ,1979). Uçucu külün tane boyutu 0,5 200µm arasında değişmekle beraber ortalama boyutlan 20µm- 50µm dir. %16-25'i 80µm lik elekte, %26-240'ı 50µm'lik elekte kalmaktadır. 40µm den küçük taneciklerin elekle ayrılması olanaksızdır. Spesifik yüzeyleri ise cm 2 /gr arasındadır. Çöktürücü uçucu kül elek analiz sonuçları Şekil 1.9 da, senosifır uçucu kül elek analiz sonuçları ise Şekil 1.10 da verilmiştir (Rohatgi, 1994, EEİ, 1979). 14

26 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Elek Analiz Sonuçları Ağırlık oranı (%) > >106 Partikül Boyutu (Mm) 1. Analiz 2. Analiz 3. Analiz Şekil 1.9. Çöktürücü uçucu kül elek analizi (Rohatgi,1994) Elek Analiz Sonuçları Partikül Boyutu (Mm) (μm) > Analiz 2. Analiz 3. Analiz Ağırlık Oranı(%) Şekil Senosifir uçucu kül elek analizi (Rohatgi, 1994) Uçucu külün yaklaşık %68'i 53 mikrondan daha küçük taneciklerden meydana gelmiştir. Bu incelik bazı fiziksel parametreleri de etkilemektedir. Örneğin külün su geçirgenliği çok düşüktür (0,01 71 cm/gün arasında değişir). Bu da kül içeriğinin yeraltı sularına taşınmasını güçleştirir (Arslan ve Boybay, 1990) Yoğunluk Yoğunluk ile ilgili büyüklüklerden bahsetmeden önce kullanılan yoğunluk deyimlerinin tanımlanması, bu konudaki çelişkilere açıklık getirmesi açısından çok 15

27 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN önemlidir. Yoğunlukla ilgili terimlerin toz teknolojisindeki sözlük anlamları; (Walker, 1992) i) Görünür yoğunluk (doğal); (Bulk density) serbest olarak dökülen tozun, bu haldeki ölçülen görünür yoğunluğu. ii) Görünür yoğunluk (sıkıştırılmış); (Tap density) tozun, belirtilen ölçülerdeki kaplarda, belirli şartlar altında vibrasyonla veya sıkıştırılmasıyla oluşan tabakanın görünür yoğunluğudur. iii) Gerçek yoğunluk; (True density) partikülün açık ve kapalı gözenekleri ihmal edilerek kütlesinin hacmine oranı olarak tarif edilir. Çöktürücü ve senosifır uçucu kül yoğunluklarının partikül boyutuna bağlı olarak değişimi Şekil 1.11'de, senosifır uçucu kül yoğunluklarının partikül boyutuna bağlı olarak değişimi Şekil 1.12'de, spesifik yüzeylerin yoğunlukla değişimi ise Çizelge 1.4'de verilmiştir. Spesifik Yüzeylerin Yoğunlukla Değişimi 3 Yoğunluk (gr/cm3) 2,5 2 1,5 1 0,5 Görünür Yoğunluk Görünür (ş) Yoğunluk Gerçek Yoğunluk 0 53> >150 Partikül Boyutu (Mm) (μm) Şekil Özgül Yüzeyin Yoğunlukla Değişimi (Rohatgi,1994) 16

28 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Spesifik Yüzeylerin Yoğunlukla Değişimi 0,5 Yoğunluk (gr/cm3) 0,4 0,3 0,2 0, >425 Görünür Yoğunluk Görünür (ş) Yoğunluk Partikül Boyutu (Mm) (μm) Şekil Uçucu Kül Yoğunluklarının Partikül Boyutuna Bağlı Değişimi (Rohatgi, 1994) Çizelge 1.4. Özgül Yüzeyin Spesifik yüzeylerin yoğunlukla değişimi (Rohatgi, 1994; EEİ, 1979) Özgül Yüzey (cm 2 /gr) Yoğunluk (gr/cm 3 ) 690 1, , , , , , , , ,42 Uçucu küllerin yoğunluğu, tane büyüklüğüne ve mineralojik yapısına bağlıdır. İçi dolu küresel tanelerden meydana gelen uçucu küllerin yoğunlukları, süngerimsi yapıya sahip taneciklerden oluşan uçucu küllerden daha fazladır (Barry, Russell 1998). İçi dolu küresel tanelerden meydana gelen uçucu küllerin mutlak yoğunluğu 2,2 2,7 gr/cm 3 arasındadır (EEİ, 1979). 17

29 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Ergime Sıcaklığı Uçucu külün ergime sıcaklığı, elde edildiği şartlara, uygulanan prosesin maksimum ve minimum sıcaklıklarına bağlı olarak değişir. Yapılan bir deneyde yan yükseltgen yan indirgen ortamda uçucu külün C arasında hafif bir çökme göze çarpmakta, belirgin şişme C de olmakta, tam ergime ve sıvılaşma C de meydana gelmektedir. Şişme olayı gaz çıkışından meydana gelir, bu durumda malzeme dövülebilir haldedir. Yükseltgen bir ortamda, 600 C de yanabilen maddeler uzaklaşmakta ve 1400 C dolayında ergime başlamaktadır. Uçucu kül tuğla rengine dönüşür, ısıtma ergime sıcaklığından önce kesildiğinde uçucu kül taneleri birbirini yapışarak aglomere olur (EEİ, 1979) Manyetik Özellik Uçucu kül içerisine bir mıknatıs daldırıldığında bir miktar uçucu külün mıknatısa yapıştığı görülür. Manyetik özelliği olmadığı halde yapışan tanecikler hafif bir hava akımı ile uzaklaştırılır. Yapılan deneyler sonucu uçucu küllerin yaklaşık %25'i mıknatısta kaldığı görülmüştür. Kimyasal analizlerde mıknatıs tarafından tutulan numunenin %63'nün Fe 2 O 3 olduğu tespit edilmiştir (EEİ, 1979) Mekanik Dayanım Uçucu külün mekanik dayanımları bünyesindeki boşluklu malzeme yüzdesine bağlı olarak değişmektedir. Bilyeli değirmede ezilen uçucu külün yoğunluğunda ve spesifik yüzeyinde artış görülmüştür. Örneğin ilk 15 dakika öğütme sonunda 1,90 g/cm 3 olan yoğunluk 4 saatlik öğütme sonunda 2,67 g/cm 3 'e ve 2400cm 2 /g olan spesifik yüzey cm 2 /gr a yükselmiştir (EEİ, 1979) Absorbsiyon Özelliği Boşluklu tanelerden oluşan uçucu külle, absorbsiyon özelliklerinden faydalanılarak endüstri atıkları ve suların temizlenmesinde kullanılırlar (EEİ,1979). 18

30 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Suda Çözünürlük Uçucu külün bünyesinde bulunan SO 2 ve Toprak alkali metal bileşiklerin büyük bir çoğunluğu saf suda çözünürler. Bunun dışındaki bileşikler çok az çözünür. Uçucu kül içerisindeki amorf ve camsı silis oda sıcaklığında ve saf suda çok az çözünür ancak sıcaklığın artması ile çözünürlükte belirgin bir artış izlenir, bu durum puzolanik özellik istenen karışımlar için iyi olmayan bir özelliktir (EEİ, 1979) Uçucu Küllerin Kimyasal ve Mineralojik Özellikleri Uçucu küller genel olarak camsı yapıdaki alüminyum silikatlardan oluşurlar. Ana bileşenleri SiO 2, Al 2 O 3, CaO ve Fe 2 O 3 'tür. Uçucu küllerin ph değerleri 8-14 arasında değişmektedir. Yüksek kükürtlü ve düşük Ca'lu küller; asidik küller, düşük kükürtlü ve yüksek Ca'lu küller; bazik küllerdir (Adriono, 1980; Page, 1979; USEPA, 1988). Kimyasal yapısı yaklaşık olarak %50 SiO 2, %30 Al 2 O 3, % 7 Fe 2 O 3 (Fe 2 O 3, FeO veya Fe 3 O 4 şeklinde), % 4 K 2 O, %2 CaO, %2 MgO, % l Ti0 2, %0,5 S0 3, % l Na 2 O, eser miktarda berilyum, germanyum, fosfor, molibden ve bordan meydana gelmiştir. Yanma biçimine bağlı olarak esas elemanlar, silis ve alüminyum veya kireç ve kükürttrioksit olabilir. Demiroksit, manyezit, sodyum ve potasyum ve titan sekonder olarak bulunur. Fe 2 O 3, CaO, MgO ateşten uzak olduğu oranda azalmakta, dolu küresel taneler artmakta ve birim hacim fazlalaşmaktadır (Barry&Russell, 1998). Bu oksitler külün toplam bileşiminin %95 ile %99'nu oluşturur. Minör bileşenler (Mg, Ti, Na, K, S ve P) ise külde %0,5-3,5 arasında değişmektedir. Termik santral külleri ayrıca sayıları arasında değişen iz elementleri de içerirler. Mineralojik analizlerde genel olarak uçucu kül içindeki silisin bir kısmının kuvartz kristalleri halinde, diğer bir kısmının ise alüminyumla birleşerek mullite (2SiO 2. 3Al 2 O 3 ) geri kalanının ise camsal yapıda olduğu saptanmıştır. Demirin kısmen manyetit (Fe 2 O 4 ) ve hematit (Fe 2 O 3 ), geri kalanının da camsı fazda olduğu görülür. Genellikle ideal şartlarda elde edilen uçucu küllerin % 66-88'i camsı yapıda 19

31 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN olmakta ve içerisindeki SiO 2, Al 2 O 3 toplamı %70 88 geri kalan kısmı demir, kalsiyum, magnezyum, sodyum, potasyum ve titanyumdan meydana gelmektedir. Uçucu küllerdeki karbon miktarları yanma olayına bağlı olarak değişmektedir. Yanmanın iyi olduğu termik santraller de karbon yüzdesi çok düşük (%l 3) olmasına karşın eski tip santraller de bu oran % 10'a kadar yükselmektedir. Termik santral kazanlarında yüksek sıcaklıktaki yanma sonucu kömür içindeki iz elementler büyük ölçüde değişime uğrarlar. Kimyasal davranışlarına göre iz elementler üç alt grup altında toplanmaktadır (Egemen, 1993). Bunlar; a- Matriks Olamayan Elementler Yanma süreci sırasında elementlerin kaynama noktası kazan sıcaklığından düşükse buharlaşır. Hg gibi elementler yüksek uçuculuğa sahip olduklarından atmosfere deşarj olurlar. Kaynama sıcaklığı 1550 C altında bulunan element ve bileşikler genellikle matriks olmayan grup içersinde yer almaktadır. Bazı elementlerde kaynama noktaları kazan sıcaklığından düşük olmasına rağmen yoğuşma özellikleri nedeniyle bacadan çıkamadan uçucu kül taneleri üzerinde birikme özelliği gösterirler. Bu elementlerin miktarı taban küllerinde daha az oranda izlenir. Tane yüzeylerine birleşen bu elementler kömür içindeki kil ve sülfit minerallerinden kaynaklanmakta ve matriks olmayan ya da kalkofil elementler olarak tanımlanmaktadırlar. Bu elementler yüzeye yoğunlaşma ve adsorbsiyon olayları ile zenginleştiğinden partikül boyutunun azalmasıyla element konsantrasyonunda artış gözlenir. Bu iz elementler, partikül yüzeyinde bulunduklarından sulu çözeltiler ile kolaylıkla serbest hale geçebilmekte ve bu durumda uçucu küllerin potansiyel bir kirletici olması sonucunu doğurmaktadır. b- Bağlayıcı Elementler Bağlayıcı elementler Al, Fe, Mg ve Si gibi uçucu olmayan majör elementlerden oluşmaktadır. Bağlayıcı elementlerin konsantrasyonları taban ve uçucu kül de neredeyse aynı miktarda gözlenirler. Kaynama sıcaklığı 1550 C üstünde bulunan element ve bileşikler bu grup içersinde yer alır. 20

32 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN c- Ara Elementler Bir çok inorganik element matriks ve matriks olmayan elementler arasında davranış gösterirler. Bu elementler küllerin bünyesinde ve yüzeyine bağlanmış olarak gözlenmektedir. Kimyasal olarak uçucu küller başlıca camsı aluminosilikatlardan oluşur. Camlar, "Kristallenme olmaksızın katı halde soğuyan silisli inorganik maddeler" olarak tanımlanır. Bunlar gerçek katı değillerdir ve izotropik yapılarından dolayı çok viskoz sıvılar oldukları düşünülebilir. Şekil 1.13.'de silika kristali, camsı silika ve silika cam yapıları verilmiştir (Güler, R., 1992). Şekil (a) silika kristali, (b) camsı silika, (c) ikili bir silika camı yapılarının iki boyutlu gösterimi (Hemmings ve Berry, 1986) Uçucu küllerde Cam-I ve Cam-II olmak üzere iki tip cam yapısı vardır ve bunların kimyasal yapıları Şekil 1.14.'de gösterilmiştir. Şekil Uçucu küllerde cam yapıları arasındaki yapısal farklılıkların gösterimi (Hemmings ve Berry,1986). 21

33 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Camsı yapısı oksijen atomlarının alüminyumla oluşturduğu AlO yapısındaki tetraeder moleküllerin birleşmesinden oluşmuştur. Cam-II yapısı ise Cam-I yapısına göre daha fazla depolimerize bir yapıda olup çok sayıda bağ yapmayan oksijen atomları içerir. Uçucu küller genellikle suda çözünür. Çözelti kalsiyum ve sülfat nedeniyle alkali reaksiyon verir. Magnezyum, sodyum, potasyum ve silikat iyonları suda az çözünürler. İyi bir uçucu külde suda çözünen madde miktarı az olmalıdır (EEİ, 1979). Çizelge 1.5. Uçucu Kül Kimyasal Bileşimi Uçucu Kül (ppm) Min Max Antimon (Sb) 0,8 1000,0 Arsenik (As) 2,3 1700,0 Baryum (Ba) 96, ,0 Berilyum (Be) 1,0 1000,0 Bizmut (Bi) 10,0 30,0 Bor (B) <10,0 3000,0 Brom (Br) 0,3 670,0 Kadmiyum (Cd) 0,1 250,0 Kalsiyum (Ca) 5400, ,0 Seryum (Ce) 28,0 320,0 Klor (Cl) 13, ,0 Krom (Cr) 11,0 7400,0 Kobalt (Co) 6,0 1500,0 Bakır (Cu) 30,0 3020,0 Flor (F) 0,4 624,0 Galyum (Ga) 10, ,0 Germanyum (Ge) <10, ,0 22

34 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Altın (Au) 0,004 0,5 Demir (Fe) 7800, ,0 Kurşun (Pb) 3,1 1600,0 Lityum (Li) 77,0 120,0 Magnezyum (Mg) 4900, ,0 Mangan (Mn) 31,0 4400,0 Civa (Hg) 0,01 22,0 Molibden (Mo) 6,5 500,0 Nikel (Ni) 1,8 8000,0 Paladyum (Pd) 0,2 - Fosfor (P) 600,0 2500,0 Platin (Pt) 0,7 - Potasyum (K) 1534, ,0 Selenyum (Se) 1,2 <500,0 Silisyum (Si) , ,0 Gümüş (Ag) 1,0 50,0 Sodyum (Na) 1180, ,0 Kükürt (S) 0,11 0,25 Stronsiyum (Sr) 40,0 9600,0 Tellur (Te) 0,11 10,0 Toryum (Th) 1,8 68,0 Kalay (Sn) <3,0 4250,0 Titan (Ti) 400, ,0 Tungsten (W) 2,9 42,0 Uranyum (U) 0,8 30,1 Çinko (Zn) 14, ,0 Zirkon (Zr) 100,0 5000,0 23

35 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Puzolanik Özellik Silika alümünöz bir uçucu külün kireç ile sulu ortamda reaksiyona girmesine puzolanik özellik denir. Yüksek Ca içeren uçucu küller puzolanik özellik gösterir (Towsend ve Hodgson,1973; Towsend ve Gillhem, 1975; Brown, 1976; Adriano, 1980; Bradshowve Chadwick,1980). Belirli oranlarda birleşen kireç, uçucu kül ve su sertleşerek priz alırlar. Termik santraller de bu olaydan faydalanarak uçucu küller barajlarda etkisiz hale getirildiği gibi, çimento üretiminde kullanılmasına olanak sağlar. Son zamanlarda uçucu küllerdeki radyasyon miktarının kabul edilebilir sınırların üstünde olduğunun tespit edilmesi bu atık ürünün çimento sanayinde kullanılmasına bazı kısıtlamalar getirmiştir (EEİ,1979). Puzolanlar, kendileri hidrolik bağlıyıcı olmamalarına karşın ince olarak öğütüldüklerinde nemli ortamda ve normal sıcaklıkta kalsiyum hidroksitle reaksiyona girerek bağlayıcı özellikte bileşikler oluşturan doğal veya yapay malzemelerdir. Puzolanlar, gerek çimento yapımı sırasında klinkerle birlikte öğütülerek, gerekse şantiyede çimentoya yapının özelliğine göre değişik oranlarda katılarak beton yapımında kullanılmaktadır. Puzolanlann kullanılması ekonomi dışında çimento ve betona pek çok iyi özellikler kazandırmaktadır. Diğer bir deyimle puzolanlı çimentolara, hataları düzeltilmiş portland çimentoları denebilir. Uçucu küller de puzolanik özellikleri nedeni ile puzolan olarak kullanılabilen malzemelerdir. Ancak, çimento veya klinkere katılacak puzolanlann belirli bir özellikte olması gerekmektedir. Gerek çimento fabrikasında klinkere, gerekse şantiyede çimento içerisine katılacak uçucu külün mutlaka puzolanik özelliğinin tespit edilmesine ihtiyaç vardır. İstenen düzeyde puzolanik aktivitesi olmayan uçucu kül bu iki amaç için kullanılamaz. Gerekli puzolanik aktiviteye ek olarak, uçucu külün kimyasal özelliklerinin (SiO 2 + Al 2 O 3 + Fe 2 O 4, SO 3 kızdırma kaybı, nem, alkaliler) ve fiziksel özelliklerinin (incelik, basınç dayanımı, büzülme, su alma kapasitesi, çimento 24

36 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN alkalinitesi ile şişme) de bilinmesi gerekmektedir. Farklı ülkelerin standartlarında bu sayılan fiziksel ve kimyasal özelliklerin bazıları veya tümü istenmektedir. Yukarıda belirtildiği gibi, uçucu küllerle ilgili olarak Türk Standartları Enstitüsü'nce hazırlanmış olan iki standart bulunmaktadır. TSE 639 Uçucu Kül: Uçucu küllerin tanımı, sınıflandırılması, özellikleri, deney yöntemleri ve kalite kontrolü ile ilgilidir. Uçucu küllerin kimyasal özellikleriyle ilgili olarak getirilen sınırlandırmalar aşağıda Çizelge 1.6 da verilmiştir. Çizelge 1.6. TS 639'da Belirtilen Uçucu Külün Kimyasal Özellikleri Özellikler Standart Sınırlar SiO 2 + A1 2 O 3 + Fe En az %70 MgO En çok %5 S0 3 En çok %5 Rutubet En çok %3 Kızdırma Kaybı En çok%10 TS 640 "Uçucu Küllü Çimento": Bu standart; uçucu küllü çimentoların tarifine, fiziksel ve kimyasal özelliklerine, muayene ve deneylerine, piyasaya arz şekilleri ile denetleme esaslarına aittir (Kefelioğlu, 1998) Uçucu Küllerin Sınıflandırılması Uçucu küllerle ilgili olarak literatürde oldukça çok sınıflandırma vardır. Bu sınıflandırmaların çoğunda uçucu küllerin kimyasal kompozisyonu esas alınmıştır. Uçucu kül sınıflandırılmalarının dört tanesi aşağıda kısaca açıklanmıştır. Kireç ve SO 3 miktarına göre sınıflandırma: Bu sınıflandırmaya göre; o Ana kimyasal yapısı silikoalüminatlardan meydana gelen ve genellikle taşkömürünün yakılmasından elde edilen uçucu küllere silikalüminoz uçucu küller adı verilir. Taş kömürünün uçucu külü genel olarak µm incelikte ve 200 no lu elek üzerinde % kalacak incelikte tamamen kuru olarak elde edilir. Taneciklerin büyük bir kısmı camsı minerallerden meydana gelmektedir. Spesifik yüzeyleri linyit uçucu küllerine göre daha büyüktür. Bu uçucu küller 25

37 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN oda sıcaklığında kireci bağlama özelliğine sahiptirler, bir başka deyişle hidrolik bir bağlayıcı gibi sulu ortamda priz yaparlar. Tane yapılarının çok ince ve camsı oluşu, çok miktarda silis ve alüminyum içermeleri nedeniyle diğer hidrolik bağlayıcılar gibi özellik gösterirler. o Genellikle linyit kömürlerinden elde edilen ve diğerlerine oranla yüksek miktarda SO 3 ve CaO içeren küllere sülfokalsif uçucu küller. Bu linyit uçucu külünde toprak alkali metalleri taş kömürüne oranla daha fazladır. Bu özelliğinden dolayı daha çok uygulama alanı vardır. o Genellikle linyit kömürlerinden elde edilen kireç ve silika miktarı yüksek uçucu küllere ise silikokalsik uçucu küller olmak üzere üç sınıfa ayrılmaktadır (Tokyay ve Erdoğdu, 1998, EEİ 1979). CaO miktarına göre sınıflandırma: Bu sınıflandırma uçucu külün içerdiği CaO miktarına dayanmaktadır. Buna göre CaO miktarı %10'nun altında olan uçucu küllere düşük kireçli veya düşük kalsiyumlu, %10'nun üstünde olanlara ise yüksek kireçli veya yüksek kalsiyumlu küller olarak adlandırılmaktadır (Tokyay ve Erdoğdu, 1998). USEPA (1986) Sınıflandırması: Bu sınıflandırma uçucu küllerin çevresel etkileri dikkate alınarak yapılmıştır. Uçucu küllerde asetik asit çözeltisi ile reaksiyona tutulmasından sonra açığa çıkan 7 element (Ag, As, Ba, Cd, Cr, Hg, Mn ve Se) ve 44 organik bileşiğin konsantrasyonların ölçülmesi ile sınıflandırma yapılmakta ve küller toksik ve toksik olmayan olarak iki sınıfa ayrılmaktadır (Mattigod, 1990). ASTM C 618 (1988) Sınıflandırılması: Günümüzde pek çok yayında yaygın olarak kullanılan ve geniş bir kabul görmüş olan ASTM sınıflandırılmasında ise uçucu küller iki gruba (F ve C sınıfı) ayrılmıştır. Bu sınıflandırmanın temelini yakılan kömürün niteliği ve uçucu külün majör element oksit içeriği oluşturmaktadır. "F" sınıfı uçucu küller antrasit ve bitümlü kömürlerin 26

38 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN yakılması sonucu oluşurlar ve SiO 2 +Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 majör oksitlerinin toplamı minimum %70 olmalıdır. "C" sınıfı uçucu küller ise linyit ve altbitümlü kömürlerin yakılması ile meydana gelirler ve belirtilen majör oksitlerin toplamı minimum %50 olmalıdır. "F" sınıfı uçucu küllerde kireç oranı (CaO) % 10'nun altındadır. "C" sınıfı uçucu küllerin Ca içeriği daha fazladır. Bu tip küller suyla kendi kendine çimentolanma özelliği gösterirler (Mattigod, 1990, EEİ, 1979, ASTM C618). C ve F tipi uçucu küllerin kimyasal kompozisyonları (%ağırlık) Çizelge 4,2 de verilmiştir. (Rohatgi, 1994, Kolukısa, 1999) Çizelge 1.7. ASTM ve TSE ye Göre Uçucu Kül Fiziksel ve Kimyasal Tanımlamaları ASTM C ve TSE ye Göre Fiziksel ve Kimyasal Tanımlamalar Kimyasal Şartlar Silikon Dioksit, Alüminyum Oksit, Demir Oksit (SiO 2 +Al 2 O 3 +Fe 2 O 3 ), Min % Mineral Karışım Sınıfları TSE N F C Sülfür Trioksit (SO3),Max % Nem İçeriği, Max % Kızdırma Kaybı, Max % (A) 6.0 Alkaliler, Max % Magnezyum Oksit MgO, Max % Fiziksel Şartlar Tane Boyutu, Max %, (+325 Mesh)

39 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Çizelge 1.8. C ve F tipi Uçucu Küllerin Kimyasal Kompozisyonu (% ağırlık) (Kolukısa, 1999) Uçucu Kül Kimyasal Kompozisyonu (% ağ) C Tipi F Tipi SiO Al 2 O Fe 2 O CaO ,6-13 MgO K 2 O 0,3-2 0,7-5,6 Na 2 O 0,4-6,4 0-3,1 TiO 0,9-2,8 0,7-5,6 SO 3 0,5-7,3 0-4 FeO 0,2 1 LOI 1, Uçucu Küllerin Kullanım Alanları Uçucu kül üzerinde yapılan araştırmalar son 25 yılda büyük yoğunluk kazanmıştır. Önceleri daha çok uçucu külün genel yapısı ve özellikleri ile kullanım olanaklarına yönelen çalışmalar, zamanla laboratuar ve arazide geçekleştirilen analizlerle geliştirilmiş, sonuçta uçucu külün inşaat alanında, özellikle yol yapımında kullanılmasının, termik santrallerde büyük miktarlarda atık madde olarak oluşan bu malzemenin uzaklaştırılması veya değerlendirilmesi sorununa çözüm getireceği açığa kavuşmaktadır. Yapılan çalışmaların sonucunda, uçucu külün özellikle yol yapımında, zemin stabilizasyonunda, ayrıca dolgu ve enjeksiyon işlemlerinde kullanılması öngörülmüştür (Seals, 1977). Uçucu kül hem sanayi atığı durumunda iken hemde ekolojik sorun giderici değerli bir hammadde olabilmektedir (Henry, Thomas, Uschi, 1998). Aynı zamanda uçucu kül çevre rehabilitasyonları, atık yönetimi ve polimerlerde kaplayıcı olarak kullanılmaktadır (Kruger, 1997). Çeşitli nedenlerle uçucu külün yapısı ve özellikleri zamana ve yere göre büyük değişkenlik gösterdiğinden, birçok gelişmiş ülke külün farklı alanlarda 28

40 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN kullanılmasını geçerli kılacak standartlara ihtiyaç duymuştur. Bu nedenle uçucu külle ilgili standartların belirlenmesi için yoğun çalışmalar yapılmıştır (Ovens, 1979; Morisson, 1970). Ülkemizde bu konuda Türk Standartları Enstitüsü tarafından TS 639 "Uçucu Küller" ve TS 640 "Uçucu Küllü Çimento" standartları çıkarılmıştır (EİE., 1979). Uçucu küller dünyada, çimento ve beton olarak baraj duvarları, köprü ayaklan, maden ve diğer yapıların dolgu enjeksiyonlarında ve diğer pek çok inşaat yapılarında; tarımda çatı bahçesi ve ağaçlandırma çalışmalarında; agrega olarak otoyol, köprü, yol ve briket yapımında, endüstride hafif mineral dolgu maddesi, asfalt içinde dolgu maddesi, yol drenaj kanallarında kullanılmaktadır. 1960'lardan bu yana yapılan çeşitli araştırmalarda, Türkiye uçucu küllerinin genellikle iyi kalitede olduğu ve çeşitli alanlarda kullanılabileceği ortaya konmuştur (Kimya ve Maden Müh. Odası, 1999). Ancak malzeme, ülkemizde pratik açıdan yeterli düzeyde tanınmamakta; kullanım alanları, teknik ve ekonomik yararlarına gerektiği kadar önem verilmemektedir. Dolayısıyla kullanımı yaygın hale gelmemiş durumdadır. Bu konuda gelişim sağlanabilmesi için, uçucu kül özelliklerinin ve standartların belirlenmesinin ötesinde kalite kontrol yöntemlerinin geliştirilmesi, taşıma ve özellikle pazarlama gibi faktörlerin incelenmesi zorunludur. Bugüne kadar yapılan çalışmalarda genel olarak Türkiye uçucu küllerinin, çimento katta maddesi olarak değerlendirilmesi, hafif agrega ve beton yapımında kullanılması, su yapıları ve inşaatlarında yararlanılması önerilmiştir (Kefelioğlu, 1998; DSİ, 1977). Bu atıkların bir taraftan yarattığı sorunlar ve bu sorunların enerji üretimine paralel olarak artışı, diğer taraftan endüstriyel artık olarak geri kazanılmaya elverişli bir malzeme niteliği taşıması, çeşitli alanlarda değerlendirilmesi olanaklarının araştırılmasına neden olmuştur. Gerçekten uçucu kül ve termik santralde onunla birlikte oluşan cüruf, içerdiği toksin maddelerin bir şekilde zararsız hale getirilmiş olması koşuluyla, mühendisliğin çeşitli dallarından, endüstride çeşitli metallerin elde edilmesine, hatta tarım alanına kadar çok geniş uygulama sahası bulabilir. Termik santral atıklarının bu şekilde değerlendirilmesi, depolama sorununu büyük ölçüde ortadan kaldıracağı gibi, çevresel sorunları bertaraf edecek, özellikle kısıtlı diğer 29

41 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN doğal hammaddelerden tasarruf edilmesini sağlayacak, bunların da ötesinde nitelik ve nicelik açısından daha iyi ürünler elde edilebilecektir. Çizelge1.9. Uçucu Kül İnşaat Sektörü ile İlişkili Uygulamaları (Toroman, 1996). Uygulamalar Kullanım Miktarı Milyon Metrik Ton Milyon Ton Toplam Kullanım Miktarı (%) Çimento üretimi, çimento ürünlerinde Dolgu malzemesi yada su uzaklaştırıcı olarak Atık maddelerin stabilizasyonunda 7,2 8,0 60 1,9 2,2 17 1,7 1,9 14 Yol temeli yapımında 0,63 0,7 5 Akışkan dolgu malzemesi karışımında Asfalt kaldırımlarda kaplayıcı olarak 0,27 0,3 2 0,15 0,2 2 Toplam 11,85 13, İnşaat Sektöründe Yüzey Kaplayıcı ya da Su Uzaklaştırıcı Uçucu küller yüzey kaplayıcı ve su uzaklaştırıcı malzeme olarak kullanımı 1950 de Birleşik Krallıkta başlamış ve hâlihazırda uygun olduğu noktalarda otoyol kaplama projelerinde alternatifsiz bir şekilde kullanılmaktadır. Kömür uçucu külü yüzey kaplayıcısı ya da su uzaklaştırıcı madde olarak Amerika Birleşik Devletlerinin çeşitli noktalarındaki otoyol yapım projelerinde de başarılı bir şekilde kullanılmaktadır. Su uzaklaştırıcı konvansiyonel katılarla karşılaştırıldığı zaman uçucu kül bir çeşit ünik mühendislik malzemesidir. 30

42 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Hemen hemen su uzaklaştırıcı malzeme olarak kullanılan uçucu külün tamamı antrasit veya bitümlü kömürün uçucu külüdür. Linyit ya da subbitümlü uçucu küller nem aldıkları zaman zor bir şekilde premature olurlar ve sonuç olarak çıkarma problemleri ve ihtiyaç duyulan sıkıştırma derecelerini sağlayamamaktadır Akışkan Dolgu Kömür uçucu külü akışkan dolgunun üretimindeki bileşenlerden bir tanesidir. Akışkan dolgu portland çimentosu ve dolgu maddesi içerir ve uçucu kül benzeri mineral yan karışımları içerebilir. Dolgu malzemesi genel olarak ince agregalar (çoğu zaman kum) içerir fakat bazı akışkan dolgu karışımları ince agregaları çok yakın oranları olan farklı malzemeler içermektedir (Smith, 1991) Portland Çimento Yapımında Kömür uçucu külü yaklaşık 60 yıldır portland çimento yapımında mineral karışımı olarak kullanılmaktadır. Uçucu kül çimento klinker ya da portland çimento ile karıştırılarak karışım çimentolar oluşturulur. ASTM C595 uçucu külün karıştırıldığı iki tür karışımı tanımlamaktadır (ASTM C595-92a, 1994); 1) Portland-puzolan çimento (Tip IP) %15-40 arasında puzolan içerir, 2) Puzolan modifiyeli Portland çimento (Tip I-PM), %15den az puzolan içerir Stabil Temelde Uçucu kül sıkça temel stabilizasyonunda ve yan temel karışımında kullanılmaktadır. Hem bitümlü hem de subbitümlü ya da linyit uçucu külleri bu işlem için uygun özelliklere sahiptirler. Bitümlü uçucu küller bir kimyasal reaktif veyahut aktivatör ile birlikte kullanılırken subbitümlü ya da linyit temelli uçucu küllerin kimyasal reaktif ya da aktivatör ile kullanımına gerek yoktur sadece suyla karıştırılmaları yeterlidir. 31

43 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Tuğla Yapımında Tuğlalar genel olarak kurutulmuş ve yakılmış kil ve kum karışımından yapılır. Tuğla yapımında kil mevcut plastisitesini geliştirmeli, çatlatılmadan yada suyu çekilmeden hızlı kuruyabilme özelliğini gösterebilmeli ve istenilen doku ve genlikte yakılabilinmelidir. Illinois kömürlerinden elde edilen uçucu kül yardımıyla tuğla yapılma çalışması, tuğlanın kalitesi üzerinde gözle görülür herhangi bir kötü etkilemesi olmadan uçucu külün avantajlı bir şekilde tuğla yapımında kullanılabileceğini göstermiştir (Tütünlü & Atalay, 2001) Tarım Alanında Uçucu kül mısır yetiştirmek amacıyla oluşturulmuş araştırma alanlarının temellerinin yapımında kullanılmıştır. Temelin üstüne iki ayrı karışım denenmiştir; ilkinde %58 uçucu kül+%42 toprak, ikincisinde ise %79 uçucu kül + %21 toprak. Sonuç olarak %79 uçucu kül karıştırılan yöntem tercih edilmiştir ve bu karışımda yetiştirilmiş olan mısırlarda bor mineraline rastlanmıştır (Iyer & Scott, 1999 ). Yapılan bir başka çalışmada ise toprağa eklenen %5 oranında bir uçucu kül yardımıyla domates bitkilerinin büyümesinde kayda değer bir artış gözlenmiştir (Iyer & Scott, 1999) Atık Katılaştırma ve Stabilizasyonunda 1996 yılı içerisinde yeniden kullanılan uçucu külün yaklaşık 1,93 mt (yeniden kullanımın %11,9 u) yeniden kullanımı, kül karışımlarının zararlı atık stabilizasyonunda ve katılaştırma işlemlerinde kullanılması için hesaplanmıştır. Atığın stabilizasyonu işlemi, atığın katılaşmanın oluştuğu yarı-sıvı atığın katıya dönüştüğünde katı bir blok içerisinde kaplanmasını içerir (Barry&Russell, 1998) Diğer Kullanım Alanları Yukarıda özet olarak verilen kullanımına ilave olarak uçucu külün kullanıldığı diğer alanlar şu şekilde sıralanabilir (Erdoğan, 1982): İçindeki bazı nadir metallerin elde edilmesinde, Taşkın önlenmesinde, 32

44 1.GİRİŞ Selahattin VOLKAN Döküm kumu olarak, Metal yüzeylerin püskürtme ile temizlenmesinde, Dolgu maddesi olarak çatı malzemeleri, sabun, kağıt, lastik, plastik, ve suni gübre sanayinde, Kömür madenlerinde yangın ve çökme kontrolünde, Asfalt yol yüzeylerinde kaymayı önleyici olarak, Buz kontrolünde, Emülsiyon üretiminde, Petrol kuyuları sondajlarında, Seramik sanayinde. Uçucu Kül Kullanım Alanları (İngiltere 1999) 13,80% 12,20% 8,80% 50,60% 7% 1,40% Şekil Uçucu Kül Kullanım Alanları (Lindon, 2001) 2,90% 3,30% 33

45 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Selahattin VOLKAN 2. ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Birçok araştırmacı termik santral uçucu küllerinden yanmamış karbonun geri kazanımı konusunda çalışmalar yürütmüştür. Ülkemizde bulunan termik santraller içinden ise yalnız Afşin-Elbistan termik santrali için bu türde bir çalışma yapılmamıştır. Huang, Takaoka ve Takeda (2003), Yanmamış karbon taneciklerinin şehir katı atıkları uçucu külünden uzaklaştırılması üzerine çalışmışlardır. Katı atık uçucu küllerinden alınmış örneklere kolon flotasyonu uygulaması yapılmışlardır. Kolon flotasyonundan maksimum verimi elde edebilmek amacıyla farklı ph nın, katı yoğunluklarının, reaktif miktarlarının etkilerini araştırmışlardır. Gray, Champagne, Soong ve Finseth (2001), Uçucu külün kolon aglemerasyonu yardımıyla zenginleştirilirken oluşan parametreleri incelemişlerdir. Pittsburgh Black Creek madeninden alınmış olan uçucu kül örnekleri 6 feet uzunluğundaki bir kolon yardımıyla aglemerasyon işlemine tabi tutulmuştur. Yapılmış olan deneyler sırasında reaktif cinsleri, sarfiyat oranları, kolon tahrik mekanizmasının dönüş hızı, malzemenin beslenme hızı, malzemenin akış hızı üzerinde değişiklikler yapılarak optimum şartlar araştırılmıştır. Robl ve Groppo (2001), Coleman enerji santralinden çıkan uçucu küller üzerinde araştırmalar yapmışlardır. Coleman enerji santrali; yakınlarında bulunan alüminyum ve yan ürünleri kazanan tesisler için enerji üretimini kömürü yakarak gerçekleştirmektedir ve atık olarak yılda 100,000 ton uçucu kül üretmektedir. Bu uçucu küller içlerinde yanmamış karbon içermektedirler. Bu yanmamış karbon tanecikleri uçucu kül içerisinden kazanılmış ve enerji üretim santraline yeniden yakılmak için sevk edilmiştir. Yanmamış karbon taneciklerinin geri kazanımında önce hidrolik sınıflandırma yöntemi uygulanmış daha sonra ise sırasıyla spiral sınıflandırması ve flotasyon işlemleri uygulanmıştır. Flotasyon deneyleri -100 mesh büyüklüğe sahip örnekler üzerinde uygulanmış olup maksimum verim için farklı dozajlarda flotasyon reaktifleri ve bastırıcılar kullanılmıştır. 34

46 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Selahattin VOLKAN Bayat ve Toraman (1996), Uçucu küllerden kömür parçacıklarının ayrıştırılması üzerine bir çalışma yapmışlardır. Soma Termik Santralinden almış oldukları uçucu kül örnekleri üzerinde flotasyon çalışmaları yapmışlardır. Flotasyon için optimum şartları elde edebilmek amacı ile farklı ph, sıcaklık ve reaktif tüketim değerleri denenmiştir. Uçucu kül numunesine uygulanmış olan X-Ray Difraktogram analizi sonucunda numune içinde belirlenmiş olan başlıca kristal fazları şunlardır; Kuvars (SiO 2 ) Kireç(CaO) Anhidrit(CaSO 4 ) Millerit (C 4 AF,C 4 Al 2 Fe 2 O 10 ) Anhidrit+Melilit ((Ca,Na) 2 (Mg,Al,Fe)(Si,Al) 2 O 7 ) LM : Lime HM : Hematite BM : Kahverengi Millerit ME : Melilite Q : Quartz AN : Anhydrate M : Millerit Şekil 2.1.Afşin-Elbistan Uçucu Külü XRD Grafiği (Toroman,1997) 35

47 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Selahattin VOLKAN Hamley, Lester, Thompson, Cloke ve Poliakoff (2001), Yanmamış karbon taneciklerinin geri kazanımı için süper kritik su oksidasyonu yöntemini kullanmışlardır. Süper kritik sıvı, sıvının belirli sıcaklık ve basınç değerleri içerisinde gaz-sıvı fazlarından hiçbirine ait olmadığı, farklı bir davranış özelliği göstermiş olduğu fazdaki hali olarak adlandırılmaktadır. Su için kritik sıvı değerleri 374 C sıcaklık ve 218 atmosfer basınçtır. Süper kritiklik değerlerine ulaşıldığı zaman suyun özelliklerinde değişmeler oluşmaktadır. Yapılmış olan deney örnekleri Birleşik Krallıkta kendine ait bir güç jeneratörüne sahip 1 MW yakma test düzeneğinden alınmıştır. Alınmış olan örnekler cam elyaflı girişler arasından hücrelere doldurulmuştur. Hücrenin ağzı sıkı bir şekilde kapanmış ve sistem basıncı soğuk su yardımıyla 300 atm ye ayarlanmıştır. Fırın ve soğutma sistemleri çalıştırılmıştır. Fırın 460 C sıcaklığa ulaştığı zaman 15 ml/dakika besleme hızıyla %2 lik hidrojen peroksit beslemesi yapılmıştır. Beslenen hidrojen peroksit miktarı ml dır. Bu durum %10 kızdırma kaybına sahip 3 gram pulvarize uçucu kül kazanımını sağlamıştır. Tüm deneylerde reaksiyon hücreleri >400 C ve >240 atm olan süper kritik değerlerde 30 dakika çalıştırılmıştır ardından soğutulmuş ve kül uzaklaştırılmıştır. Gray M. L., Champagne K. J., Fınseth D. H.(2000), Sürekli hava aglemerasyonu yardımıyla yüksek karbon içerikli uçucu külden karbonun geri kazanımını incelemiştir. Geri kazanım sırasında farklı katı oranları ve farklı tahrik mekanizması dönüş hızları kullanılarak yüksek verim için optimum şartlar aranmıştır. Shilling (1999), Carolina Power&Light Co. aynı zamanda satışını da yaptığı uçucu küllerden karbon geri kazanımı üzerine bir çalışma yapmıştır. Carolina Enerji şirketi 1983 yılından bu yana yılda ortalama 100,000 ton uçucu külü çimento sanayiine satmaktadır. Şirketin enerji üretimi sırasında atık olarak ortaya çıkarmakta olduğu uçucu kül miktarı yılda 500,000 ton a ulaşmaktadır. Kül içerisindeki karbon miktarı %3-%6 arasında değişkenlik göstermektedir. Uçucu kül içerisinde bulunan yanmamış karbon taneciklerinin geri kazanımı için önce flotasyon tekniğini düşünüldü ise de bu tekniğin bu tesis için uygun olmadığı görülmüş ve bu teknik 36

48 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Selahattin VOLKAN yerine kuru elektrostatik ayrım işlemi uygulanmıştır. Bu işlemde ton başına 2kW elektrik harcanmış ayrıca 40 ton/saat gibi bir kapasiteyle işlem gerçekleştirilmiştir. N. Moro And M. C. Jha Amax Research & Development Center (1997), Uçucu küllerin aglomerasyon yardımıyla zenginleştirmesi üzerinde çalışmışlardır. Alınan uçucu kül örnekleri yüksek devirli ve düşük devirli olmak üzere farklı hızlara sahip olana aglomerasyon işlemlerine tabi tutulmuştur. Aglomerasyon sırasında yardımcı olacak aglomeranttan maksimum verimi minimum sarfiyat ile elde edebilmek amacıyla farklı miktarlarda aglomerant deneye sokulmuştur. Deney sonucunda en iyi şartlar elde edildikten sonra kullanılmış olan aglomerant ın geri kazanılarak yeniden prosese beslenmesi üzerinde çalışmalarda yapılmıştır. Hwang (1993), Uçucu küllerin zenginleştirilmesi için bir yaş proses geliştirmiştir. a) Bir sıvı ile külün karıştırılarak çamurun oluşturulması, b) Gravite ayırması yapılarak daha az yoğunluğa sahip materyallerin yüzeyden toplanması, c) 300 gauss ile 10 kilo gauss arasında manyetik alan kullanılarak çamurdan manyetik özellikli bileşenlerin ayrılması, d) Oktandan daha büyük molekül ağırlıklı bir yağ eklenerek yanmamış karbonun çamurdan ayrılması, e) Kalan atıklardan silikat bileşenlerinin alınması işlemlerini sırayla yapmıştır. Yang, Pranda ve Hlavacek (2003), Uçucu kül içerisinde bulunan yanmamış karbon partiküllerinin karboklronasyon yardımıyla Phosgene yolunu kullanarak kazanmaya çalışmışlardır. Çalışmalarında ilk aşamada kloronasyon sağlayıcı reaktifler yardımı ile oksitleri elde etmişlerdir. Ortamda kullanmış oldukları klor elementini belirli bir gaz akışı yardımı ile uzaklaştırmışlardır ve re aktivasyon yardımıyla ayrıştırılmıştır. Saf haldeki kloritler metal ya da metal bileşiklerinin eldesinde diğer proseslere beslenmiştir. Uçucu kül karbonunun temizlenmesi 37

49 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Selahattin VOLKAN işlemine metallere uygulanılan aynı metot yardımı ile gerçekleştirmiştir. Bu aşamada ise fosforlu bileşiklerin uzaklaştırılması sağlanmıştır. Gray, Champagne, Soong, Killmeyer, Mercedes, Andresen, Ciocco, Zandhuis (2002), Uçucu kül içerisinde bulunan yanmamış karbonu üç ayrı proses yardımı ile temizlemişlerdir. İlk aşamada triboelektrostatik ayırıcı ikinci aşamada kolon aglemerasyonu ve üçüncü olarak da kolon flotasyonu yöntemlerini uygulamışlardır. Özdemir ve Çelik (2002), Uçucu kül karakterizasyonu ve uçucu kül örneklerinden kullanılabilir ürün elde etme üzerinde çalışmışlardır. Tunçbilek termik santralinden almış oldukları uçucu kül örneklerini ilk önce analizler yardımıyla karakterizasyonu yapmışlar ardından ise sırasıyla eleme, dekantasyon, manyetik ayırma, siklon işlemlerine sokarak zenginleştirmişlerdir. Yapılmış olan çalışma sonunda Şekil 3.2 deki akım şemasını belirlemişlerdir. 38

50 2.ÖNCEKİ ÇALIŞMALAR Selahattin VOLKAN Uçucu Kül, %100 (1,41% C, 11,26% Fe) ELEME +212 micron, 15,6%, (3,15% C) -212 micron, %84,4 (1,10% C) ÇÖKTÜRME Batan 1, %14,59 (2,01% C) Yüzen 1, %1,01 (22,16% C, 77,84% cenosphere) Batan 2, %83,7 (1,09% C, 11,59% Fe) ÇÖKTÜRME Yüzen 2, %0,7 (0,83% C, 99% Cenosphere) MANYETİK AYRIM Manyetik Olmayan Manyetik, %14,56 (0,05% C, 30,49% Fe) SÜPÜRME Ara Ürün, %8,04 (0,9% C, 10,33% Fe) Atık, %29,38 (1,66% C, 7,81% Fe) SİKLON SİKLON Alt Akım 1, %29,59 (0,87% C) Üst Akım 1, %2,13 (4,09% C) Alt Akım 2, %26,67 (1,45% C) Üst Akım 2, %2,71 (3,65% C) Şekil 2.2. Tunçbilek Uçucu Kül Zenginleştirme Çalışmaları Akım Şeması (Özdemir ve Çelik, 2002) 39

51 3. MATERYAL ve METOD Selahattin VOLKAN 3. MATERYAL VE METOD 3.1. Materyal Afşin-Elbistan Termik Santralinin atık sahasından alınan uçucu kül örneklerinden alınan yaklaşık 50 kg lık temsili numune deneysel çalışmalarda kullanılmak üzere Çukurova Üniversitesi Maden Mühendisliği Bölümü Cevher Hazırlama laboratuarına getirilmiş ve uygulanması düşünülen deneylerde kullanılmak için konileme-dörtleme yöntemi ile Şekil 4.1 de gösterilmiş olan numune hazırlama akım şemasına göre temsili numuneler hazırlanmıştır. Uçucu Kül Homojenleştirme Amacı ile Karıştırma Konileme- Dörtleme Karşılıklı Çeyreklerin Ayrılması Karıştırma Konileme- Dörtleme Arşiv Elek Analizi Kimyasal Analiz Şekil 3.1. Numune Hazırlama Akım Şeması Mineralojik Analiz Deneysel Çalışmalar 40

52 3. MATERYAL ve METOD Selahattin VOLKAN 3.2. Metod Kimyasal Analiz Kimyasal analizlerin yapılmasında PERKIN ELMER mikroprosesör gaz kontrollü, 3100 model atomik absorpsiyon cihazı (AAS) ve titrasyon cihazı kullanılmıştır gr kadar örnek laboratuar tipi titreşimli değirmende 20 dk süre ile öğütüldükten sonra 105 C derecede 1 gün boyunca etüvde kurutulmuştur. Etüv çıkışı rutubetlenmesinin önlenmesi amacı ile desikatöre koyularak soğutulan örnekten 0,5-1 gr. tartılarak platin krozeye konulmuş ve üzerine 5 gr Na 2 CO 3 ve 5 gr K 2 CO 3 eklenerek ilk önce bek alevinde ısıtılmış ardından 1000 C de 1 saat yakmak suretiyle sıvı hale getirilmiştir. Fırından çıkarılan numune desikatöre alınarak soğutulmuş ve katı faza gelmesi sağlanmıştır. Katı faza getirilen numune içerisinde saf su bulunan bir beher içerisine konulmuş ve ardından ortama HCl eklenerek çözündürülmüştür. Çözünme sonrası beher içerisinden kroze çıkartılmış ve çözünmüş numunenin içerisinde bulunduğu beher kum banyosuna konularak numunenin buharlaştırılması sağlanmıştır. Buharlaşma sonunda beher içerisinde katı olarak kalan numune üzerine ilk önce saf su eklenmiş ve sonra tekrar HCl yardımı ile çözündürülmüştür. Elde edilen çözünmüş malzeme sıcak su yardımı ile filtre edilerek filtre kâğıdı silisyum analizi için saklanmıştır. Süzülmüş olan numune içerisine nitrik asit eklenmiş, kaynama noktasına kadar ısıtılırken de bir baget yardımıyla karıştırılmıştır. Isınmış olan numune içerisine amonyak ekleme suretiyle demirlerin çökelmesi sağlanmıştır. Demir çökelmesi biten numune belirli bir süre dinlendirildikten sonra filtre edilmiştir. Son yapılan filtre işlemini ardından filtrenin üzerinde kalan numuneler, oksit analizleri için alınmıştır. Filtreden geçen numunelere ise Ca-Mg analizleri uygulanmıştır. Hazırlanan numuneden AAS cihazı yardımıyla demir oksitler okunurken, titrasyon metoduyla Ca ve Mg içerikleri saptanmıştır. Titrasyon yöntemiyle kalsiyum oranının tayini için hazırlanmış olan numuneden 20 ml alınarak bir beher içerisine konulmuştur. Belirli bir miktar saf su ise alınmış olan numune üzerine eklenmiştir. Saf su eklenmiş numune üzerine 4 M 41

53 3. MATERYAL ve METOD Selahattin VOLKAN KOH eklenerek ph ayarlanmıştır. Beher mekanik karıştırıcı yardımıyla karıştırılmış ve ph ı ayarlanmış olan numune üzerine müreksit ilave edilmiştir. Numune üzerine EDTA damlatılarak renk değişimi gözlenmiştir. Renk değişimi olduğu andaki EDTA sarfiyatı not edilerek aşağıdaki formül yardımıyla kalsiyum oranı tayin edilmiştir. CaO (%) = S*N*M eq *500*100 M*100 Bu formülde; S : 0,05 Molar EDTA sarfiyatı (ml) N : 0,05 Molar EDTA molaritesi M eq M : CaO miliekivalen ağırlığı : Analiz için alınan tartım (gr) Magnezyum oranının tayini için, hazırlanmış olan numuneden 20 ml alınarak bir beher içerisine konulmuştur. Belirli bir miktar saf su, alınmış olan numune üzerine eklenmiştir. Saf su eklenmiş numune üzerine 9,5-10 tamponu ilave edilmiştir. Beher mekanik karıştırıcı yardımıyla karıştırılmaya başlanmış bu arada numune üzerine erio krom black T ilave edilmiştir. Numune üzerine EDTA damlatılarak renk değişimi gözlenmiştir. Renk değişimi olduğu andaki EDTA sarfiyatı not edilerek aşağıdaki formül yardımıyla magnezyum oranı hesaplanmıştır. MgO (%) = S*N*M eq *500*100 M*100 Bu formülde; S : 0,05 Molar EDTA sarfiyatı (ml) N : 0,05 Molar EDTA molaritesi M eq M : MgO miliekivalen ağırlığı : Analiz için alınan tartım (gr) Elek Analizi Numunenin boyut dağılımının belirlenmesi için yapılan elek analizi Çukurova Üniversitesi Maden Mühendisliği Bölümü Cevher Hazırlama laboratuarlarında 42

54 3. MATERYAL ve METOD Selahattin VOLKAN Retsch marka elek serisi (300, 250, 150, 75, 63 µm) kullanılarak metoduyla yapılmıştır Yanmamış Karbon Analizi yaş eleme 105 C de 1 gün bekletilmek suretiyle kurutulmuş olan numune içerisinden 0,5-1 gr alınarak seramik kroze içerisine konulmuş, Parkin Elmer marka fırın kullanılmak suretiyle 450 C ye kadar ısıtılmış ve son ulaştığı sıcaklıkta değişmez ağırlığa gelene kadar bekletilmiştir. Aşağıda verilmiş olan formül yardımıyla yanmamış karbon değeri hesaplanmıştır. Analizin yapıldığı sıcaklık Afşin-Elbistan kül numunesinin özelliklerinden dolayı düşük bir sıcaklık seçilmiştir. Uçucu kül numunesinin içerisinde yanmamış karbon taneciklerinin dışında Ca ve Mg partiküllerini de bulundurur. Bu partiküllerin 450 C den sonra yanmaya başlaması ile ulaşılan sonuç direkt olarak yanmamış karbon miktarını vermemektedir. Bundan dolayı yakma sıcaklığı olarak 450 C kullanılmıştır. A = M 3 -M 1 M 2 -M 1 *100 Bu formül de; A : Yanmamış Karbon Yüzdesi M 1 M 2 M 3 : Boş kabın ağırlığı (gr) : Kabın, yanmış numune ile ağırlığı (gr) : Kabın, numune ile ağırlığı (gr) Kızdırma Kaybı Analizi Numune 105 C de 1 gün bekletilmiştir. Sabit tartım değerine ulaşmış olan numuneden 0,5-1 gr alınarak seramik kroze içerisine konulmuş, Parkin Elmer marka fırın kullanılmak suretiyle 850 C ye kadar ısıtılmış ve son ulaştığı sıcaklıkta değişmez ağırlığa gelene kadar bekletilmiştir. Aşağıda verilmiş olan formül yardımıyla kızdırma kaybı değeri hesaplanmıştır. A = M 3 -M 1 M 2 -M 1 *100 43

55 3. MATERYAL ve METOD Selahattin VOLKAN Bu formül de; A : Kızdırma Kaybı M 1 M 2 M 3 : Boş kabın ağırlığı (gr) : Kabın, yanmış numune ile ağırlığı (gr) : Kabın, numune ile ağırlığı (gr) Optimum Katı/Sıvı Oranı Tayini Katı/sıvı oranı tayini için 1 litrelik beherler kullanılmış ve farklı katı oranlarında uçucu kül numunesi beslenerek üzerleri 1 lt ye kadar su ile tamamlanmıştır. Deney sonucu farklı katı/sıvı oranlarında elde edilmiş olan ph değerleri saptanmıştır. Flotasyon işlemi için gerekli olan optimum ph değeri için gerekli katı/sıvı konsantrasyonu belirlenmiştir. Katı/sıvı oranına karşı elde edilen ph değerini Şekil 5.3 den izlenebilir Dekantasyon Afşin Elbistan uçucu küllerinden yanmamış karbonların geri kazanımı için ilk olarak numunenin kabul edilebilir bir ph seviyesinde bulunması gerekmektedir. Dekantasyon deneyleri uygulanmak sureti ile numune içerisindeki CaO iyonları suda çözündürülerek numuneden uzaklaştırılmıştır. Bu sayede flotasyon deneyleri için uygun olabilecek ph değerleri elde edilmiştir. Numune içersinde bulunan sönmemiş kireç (CaO) su ile birleştiği zaman aşağıda verilmiş olan reaksiyon oluşmaktadır. Oluşan bu reaksiyon sonucu ortama Ca(OH) 2 verilmektedir. Ca(OH) 2 yapı olarak anyonik bir özelliğe sahiptir. ph derecesi 12,4 dür. Ortama giren Ca + ve (OH) - iyonlarından dolayı ortamın ph ı yükselmektedir. CaO+ H 2 O Ca(OH) 2 (1) Bu yöntemin uygulanmasında ham numune 50 lt lik kova içerisine farklı katı oranlarında beslenerek kap su ile doldurulmuş karıştırılarak numunenin çökelmesi beklendikten sonra üste kalan sıvı kısım başka bir kaba alınmış ve filtrasyona tabi 44

56 3. MATERYAL ve METOD Selahattin VOLKAN tutulmuştur. Bu işlem kullanılan numune uygun ph değerine indirgenene kadar devam etmiştir. Bu yöntem yardımı ile optimum ph sağlanmasının yanı sıra bir kısım yanmamış karbon partikülleri de bu işlem sırasında kazanılmıştır Çökelme Deneyleri Çözündürülmüş olan CaO den oluşan ve bazikliği sağlayan Ca(OH) 2 nin uzaklaştırılması için uygulamada çöktürme işleminin yapılabileceği düşünülmüştür. Numuneden hazırlanan pulp ın tikner ile koyulaştırılması (aynı zamanda taşan sıvı kısımda ph ı bazik yapan Ca(OH) 2 de atılacaktır) için gerekli tikner kapasitesinin belirlenmesinde kullanılabilecek bilgilerin üretilmesi amacı ile bu deneyler yapılmıştır. Tikner dizaynında en önemli parametrelerden olan maksimum çökelme süresi yan t max bu deneyler yardımıyla hesaplanmıştır. Deney için 1 litre hacme sahip bir mezür kullanılmıştır. %5 katı yoğunluğunda yapılan deneylerden elde edilen sonuçlar grafiklere aktarılmıştır. Çizilmiş olan grafiklerde eğrinin kritik noktasından geçen bir teğet ve sabit yükseklikte kaldığı döneme dikeyden çıkan bir teğet çizilir. Çizilmiş olan iki teğetin kesişme noktasının süre(t) ekseni üzerindeki iz düşümü t max ı vermektedir. t max ın grafiksel olarak hesabı Şekil 4.2. de verilmiştir. Yükseklik (cm) Kritik Nokta t = 6 dk H = 14 cm t max = 9, Süre (dk.) Şekil 3.2. Tikner de t max Değerinin Hesaplanması 45

57 3. MATERYAL ve METOD Selahattin VOLKAN Yüzdürme Deneyleri Dekantasyon işlemi ile yüzdürme pulp ı için gerekli ph seviyesine (7-8) ulaşabilmek için gerekli su ile belirli oranda numune karıştırılmıştır. Numune içerisinde yüksek ph değerlerine neden olan sulu kısım alınmış kalan katı kısım filtre edilerek kurutulmuş ve yüzdürme işlemi için hazır hale getirilmiştir. Yüzdürme deneyleri için bu numuneler kullanılmıştır. Afşin Elbistan Uçucu küllerinden yanmamış karbonların geri kazanımı için uygulanan ana işlem yüzdürme işlemidir. Bu işlem için alınmış olan uçucu kül numunesinden nötr ph da bir pulp elde edilebilmesi için Şekil 4.3 de görülen akım şeması uygulanmıştır. Dekantasyon İle Elde Edilmiş Numune I. Yüzdürme I. Konsantre Artık II. Flotasyon II. Konsantre Artık III. Flotasyon III. Konsantre Artık Şekil 3.3. Yüzdürme Deneyi Akım Şeması 46

58 3. MATERYAL ve METOD Selahattin VOLKAN Yüzdürme deneyleri 1 litrelik hücre kullanılmak suretiyle devir hızı kontrol edilebilen Denver tipi flotasyon cihazı ile yapılmıştır. Yüzdürme işlemleri sırasında katı konsantrasyonu, köpürtücü miktarı, toplayıcı miktarı, bastırıcı miktarı, devir hızı, ayrı ayrı parametreler olarak göz önünde bulundurularak ve elde edilen sonuçlar kullanılarak optimum değerler araştırılmıştır. Yüzdürme işlemi sırasında ilk belirlenen parametre katı oranıdır. Yüzdürme işleminde kullanılacak olan pulp yoğunluğu deney şartlarını etkilemektedir. Pulp oranının yüksek olması durumunda yüzdürme işleminde seçimlilik düşmektedir. Pulp yoğunluğunun düşük olması durumunda ise verim düşmektedir. Bu deneylerde %5- %20 arasında değişen katı oranları denenmiştir. Yüzdürme işleminde diğer önemli parametreleri reaktif sarfiyatı oluşturmaktadır. Reaktif olarak bastırıcı, köpürtücü ve kollektör kullanarak normal flotasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Bastırıcı olarak sodyum silikat ve tannik asit kullanılmıştır. İki bastırıcı aynı oranlarda farklı yüzdürme işlemlerine beslenmiş ve hangisinin deneyler için daha etkin bir bastırıcı olduğu araştırılmıştır. Yüzdürme deneylerinde köpürtücü olarak petrolyum sülfonat ve kollektör olarak fuel oil olarak belirlenmiştir. En iyi verimin elde edildiği reaktif sarfiyatının hesaplanabilmesi için farklı oranlarda köpürtücü ve kollektör flotaston deneylerine beslenmiştir. Deneyler sırasında reaktifler 5kg/t 70 kg/t arasında değişen miktarlarda kullanılmıştır. Deneyin yapılışında kullanılan cihazın devir hızı değiştirilebilmektedir. Devir hızı olarak sabit bir şekilde kullanılan 1400 d/dk lık değer etkin sonuç gözlemlenen ön deneyler sonucunda saptanmıştır. Kondüsyon için cihaz 1600 d/dk iken bu değer süpürme sırasında 1400d/dk olarak belirlendi ve en etkin sonuçlar alınmıştır. Kondüsyon süresi olarak 40 dk seçilmiş ve bu değer sabit tutulmuştur. Kondüsyon süresinin uzun tutulması reaktiflerin hücre içerisinde bulunan tüm katı tanecik yüzeylerinin reaktifler ile kontağının sağlanması içindir. Deney sonrası elde edilen numunenin yüzen ve batan kısımları ayrı ayrı filtrasyon işlemine tabi tutulduktan sonra elde edilen kekler kurutularak analizler için numuneler hazırlanmıştır. Filtrasyonda çıkan numunelere uygulanan analiz 47

59 3. MATERYAL ve METOD Selahattin VOLKAN sonucunda yüksek verim elde edilmiş değerler saptanmıştır. Bu analizler sonucu elde edilen değerler kullanılarak yüzdürme işlemi iki defa daha tekrarlanmıştır. Sonuç olarak elde edilen ürün nihai ürün olarak alınmıştır. Çizelge 3.1. Yüzdürme Deney Koşulları Den ey No ph Devir Hızı (d/dk) Kondüsyon lama (dk.) Katı Oranı (%) Kolektör (kg/t) Köpürtücü (kg/t) Bastırıcı (kg/t) 1 7, , , , , , , , , , , , , , , , ,

60 4. YANMAMIŞ KARBON Selahattin VOLKAN 4. YANMAMIŞ KARBON 4.1. Oluşumu Kömürle çalışan güç santralinde yanma sonrası iki tür ürün oluşturmaktadır; bir tanesi taban külü bir diğeri ise tavan külüdür den önce bu atıklardan taban küllerini ve uçucu külleri arazilerin doldurulması amacıyla kullanmaktaydı çünkü bu tarihlerde piyasalarda geri dönüştürülmüş malzemelere talep yoktu. Eski tipteki enerji santrallerinde ise atıklar yüksek oranda yanmamış karbon içerdiği için ekonomik bir değeri yoktu. Karbon çimento sektöründe külü kullanılmaz hale getirir. Çünkü karbon çimento içerisinde renk yaratır ve düşük hava sıcaklılıklarının haiz olduğu durumlarda konsantrenin dayanımını azaltır. Yanmamış karbon, enerji santralinde enerjiyi üretmek için beslenen tüm kömürün yanma sırasında potansiyel enerjisini elektrik enerjisine dönüştürememesi sonucunda oluşur. Külün içerdiği yanmamış karbon oranı birçok nedene bağlıdır (Hsieh and Tsai, 2003). Bunlar; Kömürün cinsi, Yakma kazanın dizaynı, Yakma şartları, Emisyon indirgeme teknolojileridir Özellikleri Fiziksel Özellikleri Şekil 2.1. ve Şekil 2.2. C sınıfı kömürlerden oluşan yanmamış karbonun tipik doğasını göstermektedir. C sınıfı kömürden oluşan küller düşük değerli olurlar ve devolatizasyon (uçucu madde giderme) işlemi sırasında yumuşamazlar. Bu özelliklerinden dolayı keskin hatlı özelliklere sahip yanmamış karbon taneciklerine sahip olurlar (Şekil2.1.- Şekil2.2.). Diğer yandan F sınıfı kömürlerden oluşan küllerde tam tersi olarak devolatizasyon işlemi sırasında yumuşama gösterirler. Bundan dolayı bu tür kömürlerden oluşan yanmamış karbon tanecikleri üzerlerinde blow-holes olarak adlandırılan delikler bulunmaktadır (Şekil2.3.) (Külaots, Hurt, Suuberg, 2003) 49

61 4. YANMAMIŞ KARBON Selahattin VOLKAN mikron Şekil 4.1. C Tipi Kömürden Oluşan Yanmamış Karbon Tanecikleri(180<d<355 μm ) (Külaots, Hurt, Suuberg, 2003) Şekil 4.2. C Tipi Kömürden Oluşan Yanmamış Karbon Tanecikleri (d<45 μm) (Külaots, Hurt, Suuberg, 2003) 50

62 4. YANMAMIŞ KARBON Selahattin VOLKAN Şekil 4.3. F Tipi Kömürden Oluşan Yanmamış Karbon Tanecikleri (180<d<355 μm ) (Külaots, Hurt, Suuberg, 2003) Tane Boyu Dağılımı Tüm yanmamış karbon örneklerinin tanecik boyutu 100 μm altında bulunmaktadır. Bir kısım örneklerde μm aralığında düzgün bir konsantrasyon dağılımı görülmektedir. Fakat diğer örneklerde 1 40 μm ve μm olmak üzere birden fazla gruplar halinde stabil olmayan bir konsantrasyon dağılımı gözükmektedir (Şekil 2.4.) (Hsiehand Tsai, 2003). mikron Birikim Tane Boyutu Şekil 4.4. Yanmamış Karbon Örnekleri Tane Boyu Dağılımları (Hsiehand Tsai, 2003) 51

63 4. YANMAMIŞ KARBON Selahattin VOLKAN Morfoloji Yanmamış karbon örneklerinin tümü siyah ve rüzgârda uçabilecek toz şeklindedir. SEM mikroskobu ile çekilen görüntülere göre yanmamış karbon örnekleri, birkaç taneden bir düzine mikrometrelere varan küresel tanecikler ve birkaç mikrometre temel ufalanmış partiküller içermektedir (Şekil2.4.), (Hsieh and Tsai, 2003). Şekil 4.5.Küresel Tanecikler ve Ufalanmış Tanecikler(Hsieh and Tsai, 2003) SEM mikro grafikleri taneciklerin yüzey özellikleri daha ayrıntılı olarak Şekil 2.5 de görülmektedir. Buna göre küresel tanecikler yüzey özelliklerine göre iki tipe ayrılır. Bunlardan bir tanesi gözenekli tanecikler bir diğeri ise köpük tipte taneciklerdir. Gözenekli tipteki genel olarak 1-5 μm boyutlu yuvarlak gözeneklere ve yumuşak bir yüzeye sahiptir. Gözenekler tanecik yüzeyinde ardışık ve gelişigüzel bir halde sıralanmıştır. Gözenekler, taneciğin oluşumu sırasında gazın taneciğin iç tarafından fışkırmasıyla oluşmuşlardır. Gözenekli tipten farklı olarak köpük tipteki taneciklerde ise sivri uçlu yapıya sahip bir yüzey ve çok daha büyük gözenekler bulunmaktadır (Şekil 2.6). Mikro grafiklerinin benzerliği göz önünde bulundurularak ufalanmış taneciklerin köpük tipteki taneciklerden oluştuğu söylenebilir (Şekil2.7), (Hsieh and Tsai, 2003). 52

64 4. YANMAMIŞ KARBON Selahattin VOLKAN Şekil 4.6. Gözenekli Tanecikler(Hsiehand Tsai, 2003) Şekil 4.7. Köpük Tancikler(Hsieh and Tsai, 2003) Şekil 4.8.Ufalanmış Tanecikler(Hsieh and Tsai, 2003) 53

65 4. YANMAMIŞ KARBON Selahattin VOLKAN Yoğunluk Yanmamış karbon pirolitik grafit, kok ve siyah karbon gibi amorf bir yapıya sahiptir. Yanmamış karbon örneklerinin oluşum yoğunluk değerleri aşağı yukarı aynıdır. Bu değer 0,15 gr/cm 3 civarındadır. Oluşum yoğunluğunun düşük olması dolayısıyla yanmamış karbon şişkin, rüzgârda uçabilecek özellikli ve hafif bir malzemedir (Hsiehand Tsai, 2003). Çizelge 4.1. Yanmamış Karbonun Fiziksel Özellikleri (Hsieh and Tsai, 2003) Yanmamış Karbonun Ortalama Tane Boyutu, Özgül Yüzeyi ve Yoğunluğu ÖRNEK d 50 (µm) Özgül Yüzey (m 2 /gr) Gerçek Yoğunluk (gr/cm 3 ) Görünür Yoğunluk (gr/cm 3 ) DL-S 86 23,2 2,16 0,15 SH-S 67 33,3 2,05 0,15 CY-S 48 16,5 2,13 0,16 Kimyasal Dağılım Yanmamış karbon diğer karbon türleriyle karşılatıldığı zaman içerisinde ihtiva ettiği uçucu madde içeriği miktarının daha farklı olduğu görülür. Yanmamış karbon içinde bulunan uçucu madde miktarı, siyah karbon ve kalsine koka yakın miktarda, aktif karbondakinden ise daha az miktarda bulunmaktadır. Bu nedenle yanmamış karbonun tek başına yanması zordur. Yanmamış karbon yakılabilmesi için 1:1000 oranında kömür ile karıştırılır. Karbon içerisindeki uçucu maddeler büyük oranda küçük yüzey gruplarına sahip, tam olarak karbonize olmamış hidrokarbonlar içerir. Yanmamış karbon emici bir özelliğe sahiptir. Çizelge 2.2 de farklı örneklerden oluşan yanmamış karbon taneciklerine ait su içerikleri görülmektedir. Bu çizelgeye göre tüm örnekler içerisinde bulunan su içerikleri %2 nin altındadır (Hsieh and Tsai, 2003). Yanmamış karbon taneciklerine ait diğer kimyasal içerikler Çizelge2.2 de görülmektedir. 54

66 4. YANMAMIŞ KARBON Selahattin VOLKAN Çizelge 4.2. Yanmamış Karbon Kimyasal Özellikleri (Hsiehand Tsai, 2003) Yanmamış Karbon Kimyasal Bileşimi (%) Örnek Karbon Kül Uçucu İçerik Su DL-S 90,2 6,4 3,5 1,1 DL-W 72,9 19 8,2 1,8 DL-A 77,9 10,5 11,5 1,2 DL-C 74,8 16 9,2 1,4 SH-S 84,5 12,9 2,5 0,7 SH-W 82,1 15,5 2,5 0,7 SH-A 77,3 18,8 3,9 1,2 SH-C 75,7 18,9 5,4 1,8 CY-S 91,4 5,4 3,2 1,6 CY-W 90 6,2 3,8 1, Kullanım Alanları * Pennsylvania Eyalet Üniversitesi araştırmacıları yanmamış karbonun uçucu külden ekonomik olarak ayrıştırılması amacıyla bir yöntem geliştirdiler. Yanmamış karbonun uçucu külden ayrıştırılması ile kazanılan karbon tanecikleri aktifleştirilmiş karbon olarak kullanılabilmektedir. Aktifleştirilmiş karbon gazların saflaştırılması ve su kaynaklarının temizlenmesi amacıyla kullanılmaktadır. Aktifleştirilmiş karbon tanecikleri günümüz pazarlarında yılda 350,000 metrik tonun üzerinde bir satışa sahiptir. Uçucu kül içerisinden kazanılan yanmamış karbon tanecikleri temizlenmeye, boyut küçültülmeye veyahut içindeki safsızlıkların uzaklaştırılması için herhangi bir ısıl işleme girmeleri gerekmemektedir. Bu durumda yanmamış karbonun uçucu kül içerisinden kazanım maliyeti uçucu külde ton başına $ gibi bir rakama mal olmaktadır. Ayrıca yanmamış karbon taneciklerinin uçucu kül içerisinden kazanılması sonucunda uçucu kül çimento sektöründe daha kolay kullanılabilir hale gelmektedir. Günümüzde (2001) aktifleştirilmiş karbon geliştirmek için kullanılan antrasitin metrik tonu 50 $ civarında satılmaktadır (Kalyoncu, 2001). * Yumuşak toprak yerleşimleri oluşturma problemleri Wisconsin de yaşanmaktadır. Bu toprak yerleşimleri ile başa çıkma metotları kazı ve granül dolgu ile doldurmaktır. Bu işlemler çok yüksek maliyetlidir ve fazla zaman almaktadır. Aynı zamanda işlemleri gerçekleştirmek için kullanılan yoğun traktör trafiği de kötü 55

67 4. YANMAMIŞ KARBON Selahattin VOLKAN bir görünüm ve çevreci olmayan bir durum oluşturmaktadır. Yumuşak toprağın stabilizasyonu için etkili alternatif bir yöntemde C sınıfı uçucu kül ile toprağın karıştırılmasıdır. Bu metot inorganik yapılar için etkili olmasına karşın organik toprak için etkili değildir. Fakat yapılan bir takım testlerin sonucunda yüksek oranda yanmamış karbon içeren küller yumuşak organik toprağın stabilizasyonu için etkin bir yöntem oluşturmaktadır. Yüksek yanmamış karbon içeriği aynı zamanda metallerin yanmamış karbon tarafından emilimi sonucunda çevresel etkileri azaltır (Benson 2001). * Yanmamış karbon düşük sülfür içeriği dolayısıyla petrokok a alternatiftir. Yanmamış karbonun uçucu kül içerisinden ayrıştırılması için birçok teknik geliştirilmiş olmasına karşın yalnızca birkaç elektrik tesisi bu teknikleri kullanmaktadır. Bu durum ayrıştırılmış olan malzemelerin piyasa değerlerinin düşük olmasından kaynaklanmaktadır. Örneğin 1 ton uçucu kül $ arasında satılmakta, yanmamış karbon tanecikleri ise enerji santrallerinin kazanlarına geri beslenmektedir. Eğer yanmamış karbon tanecikleri yüksek kalitedeki özel karbon mamullerin yapımında kullanılacak olursa bu malzemeler piyasa içerisinde daha çok değer kazanacaklardır. Yanmamış karbon doğal yapı itibariyle kalsine petrokok ile çok benzeşmektedir. Kalsine petrokok karbon gövdelerin yapımında, alüminyumun eritilmesi için anot yapımında ve çelik kazanların eritilmesi için elektrot yapımında kullanılmakta ve tonu $ dan satılmaktadır. Kalsine petrokok başlıca sorun yüksek kükürt içeriğidir. Petrokok %2-4 arasında kükürt içerirken bu değer yanmamış karbonda %0,5 değerindedir (Andrésen; Mercedes; Zhang, 2003). 56

68 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN 5. ARAŞTIRMA BULGULARI 5.1. Analiz Sonuçları Kimyasal Analiz Afşin-Elbistan Termik santralinden alınan uçucu külün kimyasal bileşimi Çizelge 5.1 de verilmiştir. Bu çizelgedeki verilere göre numunedeki CaO oranı çok yüksek olup, ardından sırayla SiO 2 ve Al 2 O 3 gelmektedir. Numunenin ağırlıkça yaklaşık yarısının CaO den oluşmuş olmasından dolayı, numune yüksek kalsiyum içerikli uçucu kül numunesine çok güzel bir örnek olmaktadır. Numunenin kızdırma kaybı değerinin yüksek olmasının termik santraldeki yanma veriminin düşük olmasından kaynaklandığı düşünülmektedir. Muhtemelen düşük verimli bir yanma sonucunda numunenin belirli bir kısmı yakılamadan fırın dışına atılmıştır. Çizelge 5.1. Afşin-Elbistan Uçucu Külü Kimyasal Analiz Sonuçları Element/Element Oksit Kuru Ağırlık (%) Ca 29,34 Fe 1,71 Mg 0,96 Mn 0,82 S 2,68 Al 2 O 3 4,91 CaO 52,4 Fe 2 O 3 2,45 K 2 O 0,1 MgO 1,6 MnO 2 1,3 SO 3 6,7 SiO 2 15,6 CO 2 1,3 K.K. 12,1 57

69 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN Tane Boyu Dağılımı Uçucu küle ait tane irilik dağılımının bulunması amacı ile 360 gr numune ile yaş elek analizi yapılmıştır. Bu analizde 300, 250, 150, 75, 63 µm lik Retsch marka elek serisi kullanıldı. Analiz sonuçları çizelge 5.2 de gösterilmiştir. Bu sonuçlara göre deneylerde kullanılması düşünülen numunenin ince tane boyutuna sahip olması gerekmektedir. Analiz sonuçlarından görülmektedir ki, kullanılacak numune ince tane boyutuna sahiptir ve deneyler için uygundur. Uçucu kül numunesinin serbestleşme tane boyutu elek analizi grafiğinden belirlendiği üzere 54 µm civarında bulunmaktadır. Besleme numunemizin %58 den fazlası 63µm tane boyutunun altındadır. Diğer sonuçlar Çizelge 5.2. de verilmiştir. Çizelge 5.2. Elek Analizi Sonuç Çizelgesi Tane Boyutu Küm. Elek Altı Küm. Elek Üstü Ağırlık (%) (μm) (%) (%) +0,3 4, ,44-0,3 +0,250 4,72 95,56 9,16-0,250 +0,150 5,83 90,83 15,00-0,150 +0,075 11,67 85,00 26,66-0,075 +0,063 14,72 73,33 41,38-0,063 58,61 58,61 100,00 Besleme Malı 100,00 58

70 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN Küm. E.A., E.Ü. (%) ,025 0,05 0,1 0,075 0,125 0,15 0,175 0,2 0,3 0,275 0,25 0,225 Tane Tane Boyutu Boyutu (Mm) (μm) Küm. El. Altı (%) Küm. El. Üst (%) 0,325 Şekil 5.1. Elek Analizi Sonuç Grafiği Yoğunluk Uçucu kül numunesine ait kaba yoğunluk değeri piknometre yardımıyla tespit edilmiştir. Yapılmış olan deney sonucunda kullanılacak olan uçucu kül numunesinin yoğunluğu 2,47 gr/cm 3 olarak hesaplanmıştır Yanmamış Karbon Oranı Tayini Deneylerde yanmamış karbon analiz sıcaklığı düşük seçilmiştir. Bu sıcaklığın düşük seçilmesi ile yakma sırasında ortamda bulunan Ca ve Mg bileşiklerinin zarar görmesi önlenmiştir. Çünkü Ca ve Mg bileşikleri (özellikle MgCO 3 ) 600 C nin üzerindeki sıcaklıklarda bozunmaya başlamaktadır. MgCO 3 ın ergime sıcaklığı 750 C dir (US. Dept. Of Labor, 2005). Ayrıca Afşin-Elbistan linyitinin tutuşma sıcaklığı C civarındadır. Ortamda yalnızca yanmamış karbon taneciklerinin yandığı kabul edilmiştir. Yapılan yakma testleri sonucunda bulunan yanmamış karbon miktarları Çizelge 5.3. de verilmiştir. 59

71 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN Çizelge 5.3. Afşin-Elbistan Uçucu Kül Yanmamış Karbon Oranları (%) Deney No Yanmamış Karbon. (%) Yanmamış Karbon (gr) 1 7,52 0, ,55 0, ,15 0, ,04 0, ,39 0, ,85 0, ,78 0, ,55 0, ,55 0, ,55 0, ,87 0, ,80 0, ,80 0, ,80 0, ,23 0, ,52 0, ,52 0, Optimum Katı/Sıvı Oranı Tayini Deney sonucu farklı katı/sıvı oranlarında elde edilmiş olan ph değerleri saptanmıştır. Yüzdürme işlemi ve çökelme deneylerinde gerekli olan optimum ph değeri için gerekli katı/sıvı konsantrasyonu bulunmuştur. Aşağıda verilmiş olan çizelgede de görüleceği gibi numune bazik özellik göstermekte ve uygun ph değerini % 0,025 katı oranından itibaren ulaşılabilmektedir. 60

72 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN Çizelge 5.4. Katı/Sıvı Oranı Tayini Çizelgesi Deney No Katı (gr) Sıvı (ml) Katı/Sıvı (%) ph ,0 13, ,0 12, ,0 12, ,5 12, , ,65 10, ,5 10, ,25 9, ,15 9, ,1 9, ,06 8, ,05 8, ,02 7, ,015 7, ,010 7,71 ph Katı/Sıvı Oranı (%) Şekil 5.2. Katı/Sıvı Oranı- ph Değişim Grafiği Dekantasyon Optimum ph düzeyine getirilene kadar geçen sürede çökelme hızı ve ph değerini yükselten CaO değerinin değişimleri Çizelge 5.5 de gösterilmiştir. Bu verilere göre ph değeri CaO ile doğrudan ilişkilidir ve CaO değerinin yüksek olması ph değerinin yüksekliğini sağlamaktadır. Yıkama işlemi sonucunda ortamdan uzaklaştırılan CaO değeri ile ph seviyesinin istenilen düzeye geldiği görülmüştür. ph değerinin ilişkili olduğu bir diğer değer ise numunenin çökelme hızıdır. Bazik ortamdan dolayı numunede flokülasyon oluşumu gözlenmekte ve oluşan bu 61

73 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN flokülasyon sonucunda numune hızlı bir şekilde çökelerek seçimliliği azaltmaktadır. Çizelge 5.7.de görüldüğü gibi ph seviyesindeki düşme sonucunda numunenin çökelme hızı azalmıştır Çökelme Deneyleri Sonuçları Çökelme deneylerinde numune üzerine uygulanmış 35 adet deney sonucunda istenilen ph seviyesine ulaşılabildiği gözlemlenmiştir. Her bir deney kendi içerisinde ölçümlenerek ayrı ayrı süreleri hesaplanmış ve tablo halinde aşağıda sunulmuştur. Yapılan deneylerde ph seviyesinin çökelme süresi üzerindeki etkisi belirlenmiştir. ph seviyesi ne kadar yüksekse çökelme süresi o kadar düşük olmaktadır. ph seviyesinin yüksek olması sebebiyle flokülasyon oluşumu belirlenmiş ve bu oluşum sonucunda çökelme hızlı olmuştur. ph seviyesinin ileriki aşamalarda azalması ile birlikte flokülasyon oranı azalmış ve süre artmaya başlamıştır. ph, 10 değerinin altına düşmesi ile birlikte tanelerin floklaşması durmuştur. ph seviyesi aynı zamanda çökelme hızını da etkilemektedir. ph oranının düşürülmesi ile birlikte çökelme hızında yavaşlama olduğu gözlemlenmiştir. Çökelme deneyleri ile elde edilen sonuçlar kullanılarak şekil daki eğriler çizildikten sonra pulp ın karakteristik çökelme süresi olan t max değerleri bulunmuştur. Aritmetik ortalaması alınarak dizayn hesabında kullanılacak çökelme süresi (t) değeri belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlara göre tikner dizaynında kullanılabilecek ortalama çökelme süresi 8,1 dk dır. Çizelge 5.5. Afşin-Elbistan Uçucu Kül Numunesi Çökelme Deneyi Sonuçları H Yüksekli k (cm) Deney 1 ph=12,58 Deney 11 ph=11,42 t Çökelme Süresi (dk) Deney Deney 27 Deney ph=9,63 ph=8,75 ph=10,54 Deney 35 ph=7, ,27 0,38 0,58 0,98 1,41 3, ,4 0,68 1,09 1,52 3,11 5, ,58 1,1 1,51 2,49 4,47 8,34 8 1,06 2,22 3,2 4,32 6,27 11,12 6 1,32 4,31 6,32 7,16 8,49 12,04 5 2,12 5,12 7,43 9,11 11,37 14,31 4,

74 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN Çizelge 5.6. CaO Miktarı-pH Değişim Çizelgesi Deney No ph CaO (gr/l) 1 12,58 0, ,49 0, ,36 0, ,17 0, ,9 0, ,64 0, ,42 0, ,07 0, ,9 0, ,54 0, ,31 0, ,14 0, ,8 0, ,63 0, ,14 0, ,75 0, ,16 0, ,67 0, ph ,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 CaO(gr/l) Şekil 5.3. CaO Miktar-pH Değişim Eğrisi 63

75 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN Çizelge 5.7.pH-Çökelme Hızı Değişim Çizelgesi Deney No ph Çökelme Hızı (cm/dk) 1 12,85 10, ,49 5, ,36 4, ,17 3, ,9 3, ,64 2, ,42 2, ,07 2, ,9 2, ,54 2, ,31 2, ,14 2, ,8 2, ,63 1, ,14 1, ,75 1, ,16 1, ,67 1, ph Şekil 5.4. ph-çökelme Hızı Değişim Eğrisi Çökelme Hızı (cm/dk) 64

76 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN Yükseklik (dk) Zaman (dk) ph 12,54 T max 1,32 H son (m) 2 D (m) 3,51 Şekil 5.5. Farklı ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi Yükseklik (cm) Süre (dk) ph 11,42 T max 6,51 H son (m) 2,5 D (m) 6,30 Şekil 5.6. Farklı ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi 65

77 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN Yükseklik (cm) Süre (dk) ph 10,54 T max (dk) 8,12 H son (m) 2,5 D (m) 7,05 Şekil 5.7. Farklı ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi Yükseklik (cm) Süre (dk) ph 9,63 T max (dk) 9,44 H son (m) 2,5 D (m) 7,61 Şekil 5.8. Farklı ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi 66

78 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN Yükseklik (cm) Süre (dk) ph 8,75 T max (dk) 11,15 H son (m) 2,5 D (m) 8,27 Şekil 5.9. Farklı ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi Yükseklik (cm) Süre (dk) ph 7,67 T max (dk) 12,01 H son (m) 2,5 D (m) 8,58 Şekil Farklı ph Seviyelerinde Uçucu Kül Örneği Çökelme Eğrisi 67

79 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN Yüzdürme Deney Sonuçları Uçucu kül içerisinden yanmamış karbon taneciklerinin ayrımı işlemi için yüzdürme işlemi çalışmamızda önemli bir yer oluşturmaktadır. Karbon taneciklerinin beraber bulundukları silikat tanelerinin bastırılması ve uygun kolektör miktarının seçimi bu işlem içerisinde en önemli olan faktörlerdendir. Uygun şartların bulunması ve reaktif tüketiminin optimum seviyeye getirilmesi için uygulanmış deney verileri aşağıdaki Çizelge 5.8 de verilmiştir. Çizelge 5.8. Flotasyon Deney Koşulları Deney No ph Kondüsyonlama (dk.) Katı Oranı (%) Kollektör (kg/t) Köpürtücü (kg/t) Bastırıcı (kg/t) 1 7, * 2 7, * 3 7, * 4 7, * 5 7, ** 6 7, ** 7 7, ** 8 7, ** 9 7, ** 10 7, ** 11 7, ** 12 7, ** 13 7, ** 14 7, ** 15 7, ** 16 7, * 17 7, * Bastırıcı Olarak Tannik Asit Kullanılmıştır ** Bastırıcı Olarak Sodyum Silikat Kullanılmıştır. 68

80 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN Karbon tanecikleri ortamda beraber bulundukları silikat taneciklerinden etkin bir şekilde ayrılabilmeleri için bastırıcı reaktiflere ihtiyaç duyulmuştur. Bastırıcı olarak iki farklı reaktif denenmiştir. Reaktiflerden bir tanesi Tannik asit diğeri ise sodyum silikat dır. Uygulamış olduğumuz deneyler sonucunda görülmüştür ki sodyum silikat kullanılan deneylerden elde edile numunelerde yanmamış karbon oranı daha yüksektir. Çizelge 5.9. Flotasyon Deney Koşulları-Kazanma Verimleri Çizelgesi Deney No Devir Hızı (d/dk.) ph Kondüsyonlma Süresi (dk.) Katı Oranı (%) Bastırıcı (kg/t) Kazanma Verimi (%) , T.A. (5) 2, , S.S. (5) 6, , T.A. (20) 61, , S.S. (20) 68, , T.A. (30) 18, , S.S. (30) 20, , T.A. (50) 39, , S.S. (50) 80, , T.A. (70) 36, , S.S. (70) 81,79 T.A. : Tannik Asit S.S. : Sodyum Silikat Karbon taneciklerinin yüzdürme işlemi içerisinde verimli bir şekilde yakalanabilmesi için C zinciri yüksek olan bir kolektör madde seçilmelidir. Günümüz koşullarında sıkça kullanılan, temini kolay olması ve yüzdürme için yeterli C zincirine sahip olmasından dolayı kolektör olarak deneylerimizde fuel oil kullanılmıştır. Yapılmış olan deneylerde fuel oil miktarının arttıkça kazanma verimin 69

81 5. ARAŞTIRMA BULGULARI Selahattin VOLKAN de artığı fakat belirli bir tüketim değerinden sonra veriminin çok fazla değişmediği ve yatay bir seyir aldığı gözlemlenmiştir (Çizelge 5.10). Çizelge Reaktif Tüketimi Verim Değişimi Çizelgesi Deney No Reaktif Tüketimi(gr/t) Verim (%) 15 0,005 6, ,010 38,00 7 0,020 68,49 8 0,050 80,50 9 0,070 81,79 Kazanma Verimi (%) ,02 0,04 0,06 0,08 Reaktif Tüketimi (gr/t) Şekil Reaktif Sarfiyatı-Verim Değişim Grafiği Yapılan yüzdürme deneyleri sonucu elde edilen numunelere uygulanan yanmamış karbon analizleri en iyi kazanma verimi elde edilen deney şartları saptanmıştır. En iyi verimin elde edildiği deneylerde kullanılan numunenin seçimliliğinin arttırılması ve ürünün daha iyi koşullara gelmesi için yeniden 2 basamaklı yüzdürme işlemlerine tabi tutulmuştur. İlk basamağın ardından numunelere uygulanan 2 basamak yüzdürme deneyi ile yüzdürme deneyleri 3 basamaklı olmuştur. Uygulanan 2 basamaklı yüzdürme işlemleri sırasında her bir basamakta tüketilen reaktif miktarı sabit tutulmuştur. Yapılan bu 3 basamaklı yüzdürme deneyleri sonucunda elde edilen veriler çizelge 5.11 ve 5.12 de görülmektedir. 70

82

83 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Selahattin VOLKAN 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER * Bu çalışmada Afşin Elbistan Termik Santral uçucu küllerinin karakteristik özelliklerinin belirlenmesinin yanı sıra, içerdiği yanmamış karbon miktarının çökelme ve yüzdürme deneyleri ile kazanımı deneysel olarak incelenmiş ve sonuçları irdelenmiştir. * Alkali eritiş yöntemi ile yapılmış olan kimyasal analizler sonucunda Çizelge 6.1 de yer alan sonuçlar elde edilmiştir. Çizelge 6.1. Alkali eritiş yöntemi ile yapılmış kimyasal analiz sonuçları Element/Element Oksit Kuru ağ. (%) Ca 29,34 Fe 1,71 Mg 0,96 Mn 0,82 S 2,68 Al 2 O 3 4,91 CaO 52,4 Fe 2 O 3 2,45 K 2 O 0,1 MgO 1,6 MnO 2 1,3 SO 3 6,7 SiO 2 15,6 CO 2 1,3 K.K. 12,1 * Numunenin tane boyutunun %58 inin 63μm altında olduğu ve numunenin serbestleşme tane boyutunun 54μm olduğu saptanmıştır. * Laboratuarda uygulanan deneysel çalışmalarda uçucu kül içerisinden yanmamış karbon taneciklerinin yeniden kazanımı için çökelme ve yüzdürme deneyleri uygulanmıştır. Bu amaçla yanmamış karbonun kazanımı için yüzdürme öncesi ve yüzdürme esnasında çeşitli parametrelerin optimizasyon şarları araştırılmış ve sonuçlara ulaşılmıştır. 72

84 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Selahattin VOLKAN * Yanmamış karbonun kazanım verimini etkileyen en büyük parametre karbonun serbestleşmesidir. Karbonun serbestleşmesi için en önemli parametre ph oranıdır. ph optimizasyonu amacıyla numune çökelme deneylerine sokulmuş ve yıkama suretiyle ph indirgenmesi sağlanmıştır. ph oranın suyla yıkama yerine asit ekleme sureti ile düşürülmeye çalışılması sonucunda, asitin bu numune için etkin bir reaktif olmadığını ve tüketim miktarının çok olmasının ekonomikliği bozmasının yanı sıra ortama verilen asitin numunenin yapısını bozduğu ve yanmamış karbonlar ve birtakım diğer mineralleri çözdüğü gözlenmiştir. * Yanmamış karbonun serbestleşmesi için bulunan optimum ph değeri ph<10 değerinden sonra gerçekleşmiştir. Fakat elde edilmiş olan bu değer yüzdürme işlemi için etkin olmamasından dolayı yıkama işlemine devam edilerek ph 8 seviyesinin altına çekilmiştir. * Yüzdürme devir hızının 1600 d/dk dan yüksek olması durumunda seçimliliğin düştüğü yanmamış karbon taneleriyle birlikte istenmeyen kil minerallerinin de süpürme sırasında geldiği gözlemlenmiştir. * Kondüsyon süresi yüzdürme verimliliğini etkileyen en önemli etkenlerden bir tanesidir. Yüzdürme işlemi sırasında kondüsyonlama için 3 dk ile 40 dk arasında değişen zamanlarda deneyler yapılmış ve en uygun kondüsyonlama süresinin 40 dk olduğu saptanmıştır. Bu kondüsyonlama süresinde 20 dakika bastırıcı için diğer 20 dk ise köpürtücü ve kolektör reaktiflerinin etkileşimi için kullanılmıştır. * Yüzdürme işleminde bastırıcı olarak iki tür bastırıcı denenmiştir, bunlardan bir tanesi tannik asit diğeri ise sodyum silikattır. Bastırıcı etkisini görebilmek için yapılan yüzdürme deneyleri sonucunda elde edilmiş olan numunelere yapılan analizlerinin doğrultusunda sodyum silikat ile yapılmış olan yüzdürme deneylerinde daha yüksek verimler elde edilmiştir. Bu sonuçlar paralelinde deneylerde bastırıcı olarak sodyum silikat kullanılmıştır. * Yüzdürmede bastırıcı miktarı 5 kg/t ile 80 kg/t arasında değişen miktarlarda uygulanmış ve optimum şartların sağlandığı bastırıcı miktarı 70 kg/t olarak hesaplanmıştır. * Yüzdürme deneyleri için köpürtücü olarak petrolyum sulfonat kullanılmıştır. Kullanılan bu köpürtücü miktarı 1 kg/t ile 16 kg/t arasında 73

85 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Selahattin VOLKAN değiştirilmiştir. Deney şartlarında uygun koşulları sağlayan köpürtücü miktarı 14 kg/t dur. * Yüzdürme kolektör olarak günümüz koşullarında yakıt olarak kullanılan kükürt oranı düşürülmüş kalyak adı verilen fuel oil kullanılmıştır. Karbon sayısını yüksek olması karbon kazanımına olumlu bir etki yaratmaktadır. Kullanılmış olan bu toplayıcı reaktif deneyde 4 kg/t ile 64 kg/t arasında değişen miktarlarda tüketilmiştir. Uygun koşulları sağlayan deneyde kullanılan toplayıcı miktarı 56 kg/t dur. * 3 Basamaklı yüzdürme deneyleri sonucunda elde edilen numunelere uygulanan kimyasal analizler sonucunda çıkış numunesine ait kimyasal özellikler Çizelge 6.2 de verilmiştir. Çizelge Basamaklı Flotasyon deneyleri sonucunda elde edilen numunelere uygulanan kimyasal analizler sonucunda çıkış numunesine ait kimyasal özellikler Element/Element Oksit Kuru ağ. (%) Ca 23,76 Fe 1,42 Mg 0,94 Mn 0,82 S 2,28 Al 2 O 3 3,95 CaO 42,3 Fe 2 O 3 2,04 K 2 O 0,1 MgO 1,58 MnO 2 1,3 SO 3 5,7 SiO 2 10,31 CO 2 1,1 KK. 10,1 74

86 6. SONUÇLAR VE ÖNERİLER Selahattin VOLKAN * En iyi koşullar ve kazanma verimi ph : 7,7 Devir Hızı : 1400 d/dk Katı Oranı : %5 Sıcaklık : 24 C Kondüsyon Süresi : 40 dk. Optimum Bastırıcı Miktarı : 70 kg/t Optimum Köpürtücü Miktarı : 14 kg/t Optimum Kolektör Miktarı : 56 kg/t Verim (Tek Basamaklı) : %81,79 Verim (Üç Basamaklı) : %59,74 * Deneylerde elde edilen numuneye yapılan kimyasal analiz sonucunda %5,7 oranında SO 3 tespit edilmiştir. Düşük kükürt oranına sahip olan numuneler kolayca pazar bulabilmektedir. Bu konuyla ilgili olarak yapılan çalışmalar bulunmaktadır. Afşin Elbistan uçucu külünün SO 3 değeri orijinalinde de yüksek olduğu için yapılan zenginleştirme deneyleri onucunda SO 3 değeri indirgenmiş fakat talep görebilecek bir seviyeye gelmemiştir. * Uygulanan bu deneylerde seçimliliğin düşük olduğu gözlemlenmiştir. Seçimliliğin arttırılabilmesi için deney düzeneği içinde kullanılan kolektörün dışında farklı C zincirine sahip olan kolektörler (heptane) de denenebilir. * Ayrıca yüksek miktarda seçimliliğin sağlanabilmesi deneylerde hücre flotasyonu yerine kolon flotasyon unun tercih edilebilir. Böylece %58 i 63 μm altında olan bu numunenin içerisinde bulunan yanmamış karbon taneciklerinin yakalanması daha yüksek verimle sağlanabilir. 75

87 KAYNAKLAR AMERICA COAL ASSOCIACITON, ARSLAN, M., BOYBAY, M., KAYA, M., AKAN, C., Türkiye Termik Santralleri Uçucu Küllerinin Bazı Özellikleri. Endüstriyel Kirlenme Sempozyumu. İstanbul, s.90. ASTM C595-92a, Standard Specification for Blended Hydraulic Cements. American Society for Testing and Materials, Annual Book of ASTM Standards, Pennsylvania, c.4. ASTM C Standard Specification for Coal Fly Ash and Raw or Calcined Natural Pozzolan for Use in Concrete. BARRY, E. S., RUSSELL, E., Utilazation of fly ash, Solid State & Material Science, USA. BAYAT, O., TORAMAN, O.Y., Seperation of Coal Particles from Soma Fly Ash by Flotation, Changing Scopes in Mineral Processing, s BENSON, H., CRAIG, Solid Waste Research Program of Wisconsin University. BRADSHAW, A.D., CHADWİCK, M.J., The Restoration of Land, University of California Press, Berkeley, CA. BROWN, J., RAY, N.J., BALL, M., The Disposal of Pulverised Fuel Ash in Water Supply Catchment Areas, Water Resources, c.10, s , CARLSON, C.L., ADRİANO, D.C., Growth and Elemental Content of Two Tree Species Groving on Abondoned Coal Fly Ash Basins, Environ Quality c.20, s DSİ, Termik Santral Uçucu Küllerinin Hafif Yapı Malzemesi Yapımında Kullanılma Olanaklarının Araştırılması, Ankara, DUST CONTROL HANDBOOK, ABD. EGEMEN, E., YURTERİ, C., Kömür Yakıtlı Termik Santrallerinden Kaynaklanan Uçucu Küllerin Çevresel Etkileri, 6. Enerji Kongresi Bildirileri, İzmir. 76

88 ELEKTRİK ETÜD İDARESİ GENEL DİREKTÖRLÜĞÜ, Türkiye Uçucu Küllerinin Özellikleri ve Kullanım Olanakları, s ENERJİ BAKANLIĞI, GRAY, M. L., CHAMPAGNE, K. J., FINSETH, D. H., Parametric Study of the Coloumn Oil Agglomeration of Fly Ash, US Dept of Enegy, Fed. Tech. Center, Pittsburgh, USA. GRAY, M. L., CHAMPAGNE, K. J., SOONG, Y., KİLLMEYER, R.P., MERCEDES, M., ANDRESEN, J.M., CİOCCO, M.V., ZANDHUİS, P.H., Physical Cleaning of High Carbon Fly Ash, Fuel Processing Technology, c. 76, s GROPPO, J.R., Method of Removing Carbon from Fly Ash, UsPatent No 5,456,363. HAMLEY, P., LESTER, E., THOMPSON, A., CLOKE, M., POLİAKOFF, M., The Removal of Carbon from Fly Ash Using Supercritical Water Oxidation, HEMMINGS, R.T., BERRY, E.E., Recent Advances in Fly Ash Coal Conversion By Product: Characterization, Utilization and Disposal, Glasser and Proceeding, c. 65, s HENRY, A. F., THOMAS, L. R., JAMES, C. H., USCHİ, M. G., Characterization of fly ash from Israel with reference to its possible utilization, FUEL, s HESS, T.R., GÜLER, R., COCKE, D.L., Engineering and Physicochemical Properties of Texas Lignite Fly Ash, Xth Int. Coal Ash Conferance, USA. HOOK, VAN R.I., Potential Health and Enviromental Effects of Trace Elements and Radionuclides from Incresead Coal Utilization, Environ Health Perspect c.33, s HSİEH, Y., TSAİ, M., Physical and chemical analyses of unburned carbon from oil-fired fly ash HUANG, Y., TAKAOKA, M., TAKEDA, N., Removal of Unburned Carbon from Municipial Southwest Fly Ash by Coloumn Flotation, Kyoto University Dep. Of Env. Eng. Grad. Sch of Eng., Japan. 77

89 HWANG J. Y., Wet Process for Fly Ash Beneficiation, US Patent 5,227,047. HYNCAR, J., Reducing Harmful Influence of Pwer Stations on the Natural Enviromental by the Utilization of Fly Ashes and Slags, USSR. Hurt, R. H., Eric, M., Size distribution of unburned carbon in coal fly ash and its implications Indrek Külaots. Suuberg. ISGS, ABD. IYER, R.S., SCOTT, J. A Power station fly ash-a review of value-added utilization outside of the construction industry, Resources Consevation & Recycling, Australia. KEFELİOĞLU, S., Türkiye Uçucu Küllerinin Özellikleri ve Kullanma İmkanları, Teknoloji, Ankara. KİMYA VE MADEN MÜH. ODASI, KOÇAK Ç., KÜRKÇÜ S. N., YILMAZ S.,2001, Afşin-Elbistan Linyit Havzasının Değerlendirilmesi ve Linyit Kaynakları Arasındaki Yeri, Ankara KOLUKISA, S., Uçucu Kül İçeren Alimünyum Matrisli Kompozit üretim, özellikleri ve mikroyapı karakterizasyonu. Yıldız Teknik Üniversitesi FBE, İstanbul. KRUGER, R. A., Fly ash beneficiation in south africa: creating new opportunities in the market place, Fuel vol 76, no 8, pages KURAL, O, Coal. İstanbul. LİNDON, K. A. S., Fly ash standarts, market strategy and UK practice, fly ash conference. MATTIGOD, S.V., RAİ, D., EARY, L.E., AİNSWORTH, C.C., Geochemical Factors Controlling the Mobilization of Inorganic Constituents from Fosil Fuel Combustion Residues, J. Environment Quality. c.19, s MORO N., M. C JHA AMAX RESEARCH & DEVELOPMENT CENTER. MORRISON, R.E., A Review of Ash Specifications, Pittsburgh. ONOCAK, T., Türkiyedeki Termik Santrallere Beslenen Kömürlerin ve Yanma Sonucu Oluşan Katı Atıkların Çevresel Etkileri. Hacettepe Üniversitesi FBE, Ankara. OVENS, P.L., Fly Ash and its Usage in Concrete. c.7, s

90 ÖZDEMİR, O., ÇELİK, M.S., Canadian Metalurgical Quart. c.41, No.2, s PAGE, A.L., STRAUGHAN, I.R., Physical and Chemical Properties of Fly Ash from Caol-Fired Power Plants with Reference to Enviromental I. Residiu Review, c.71, s ROBL, T., GROPPO, J., 2001 Ashes to Energy- The Coleman Power Plant Project, ROHATGI, P.K., Low Cost Fly Ash Containing Aluminium matrix Composites. Journal of M., s SEALS, R.K Properties of bottom ash slag and fly ash, Tech and Uti. Of Power Plant Ash. SHILLING, M., Carolina Power and Light Co. Carbon/Ash Seperation, SMITH, A., "Controlled Low-Strength Material," Concrete Construction, s STORCH, O., Industrial separators for gas cleaning, Elsevier Scientific Publishing Company. ŞENGÜL, Ü Kangal Termik Santrali uçucu küllerinin analitik ve çevresel olarak incelenmesi ve değerlendirilmesi. Cumhuriyet Üniversitesi FBE, Sivas. TOKYAY, M., ERDOĞDU, K., Uçucu Küllerin Karakterizasyonu. Türkiye Çimento Müstahsilleri Birliği, ARGE, y.98,3, s.70. TOROMAN, Ö. Y., AE Uçucu Küllerinden Metal Oksitlerin Kazanımı, Çukurova Üniversitesi FBE. Adana. TOWSEND, W.R., GİLLHEM, W.E. F., Pulverized Fuel Ash as a Medium for Plant Growth. The Ecology of Resource Degredation and Renewal, s , Oxford. TOWSEND, W.R., HODGSON, D.R., Problems Associated with Deposits of Pulverized Fuel Ash p 45-56, New York. TÜTÜNLÜ, F., ATALAY, Ü., Utilazation of fly ash in manufacturing of building bricks. Fly ash symposium. 79

91 URAL, S., 2005, Comparison of fly ash properties from Afsin-Elbistan coal basin, Turkey, Journal of Hazardous Materials B119, WALKER, P.M., Chambers Science and Technology Dictionary. YANG, F., PRANDA, P., HLAVACEK, V., Recovery of Fly Ash Carbon By Carbochloronation via Phosgene Route. Powder Technology, c.131, s

92 ÖZGEÇMİŞ 1978 yılında Gaziantep te doğdu. İlk ve orta eğitimimden sonra, 1997 yılında Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Maden Mühendisliği Bölümüne girdi. Haziran 2002 de mezun oldu döneminde Maden Mühendisliği Cevher Hazırlama Anabilim Dalına bağlı olarak yüksek lisans dersleri almaya başladı. Halen Cam İş Madencilik Bünyesinde İşletme Mühendisliği görevini sürdürmektedir. 81