1. ULUSAL GERİ KAZANIM KONGRE

UŞAK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ 1. ULUSAL GERİ KAZANIM KONGRE ve SERGİSİ KONGRE BİLDİRİLER KİTABI 2-4 MAYIS 2012 UŞAK

UŞAK ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ 1.ULUSAL GERİ KAZANIM KONGRE ve SERGİSİ 2 4 Mayıs 2012, Uşak KONGRE BİLDİRİLER KİTABI Uşak, 2012

KONGRE KURULLARI Düzenleme Kurulu Prof. Dr. Yalçın BOZKURT Yrd. Doç. Dr. A. Ebru TAYYAR Yrd. Doç. Dr. Canan KANDİLLİ Yrd. Doç. Dr. Güler NARİN Yrd. Doç. Dr. Mehmet AKTAŞ Arş. Gör. Ayşe ŞEVKAN Arş. Gör. Gonca ALAN Arş. Gör. H. Ersen BALCIOĞLU Arş. Gör. Önder YEŞİL Bilim Kurulu Prof. Dr. Mehmet AKALIN - MARMARA ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Osman BABAARSLAN - ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Devrim BALKÖSE - İYTE Prof. Dr. Abdülkadir BİLİŞİK - ERCİYES ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Yalçın BOZKURT - UŞAK ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr.-ING Ahmet CAN - TRAKYA ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Muhittin CAN - ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Fatma ÇEKEN - DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Taner DERBENTLİ - İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Kerim DURAN - EGE ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. M. Nazmi ERCAN - İSTANBUL AYDIN ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Resul FETTAHOV - PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Fatma GÖKTEPE - NAMIK KEMAL ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Özer GÖKTEPE - NAMIK KEMAL ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Ali GÜNGÖR - EGE ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Muammer KAYA - OSMANGAZİ ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Muhsin KILIÇ - ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Günnur KOÇER - EGE ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Gülseren KURUMER -DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. R. Tuğrul OĞULATA -ÇUKUROVA ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. A. Merih SARIIŞIK - DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Süleyman TAŞGETİREN - AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Yusuf ULCAY - ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Ülkü YETİŞ - ODTÜ Prof. Dr. Recep YAMANKARADENİZ - ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ Prof. Dr. Hasan YILDIZ - EGE ÜNİVERSİTESİ Doç. Dr. Aysun AKŞİT - DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ Doç. Dr. Şule ALTUN - ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ Doç. Dr. Kubilay ASLANTAŞ - AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ Doç. Dr. Cesim ATAŞ - DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ Doç. Dr. Alper BABA - İYTE Doç. Dr. Müfide BANAR- ANADOLU ÜNİVERSİTESİ Doç. Dr. Orhan ENGİN -SELÇUK ÜNİVERSİTESİ Doç. Dr. Akın BURAK ETEMOĞLU- ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ Doç. Dr. B. Murat İÇTEN - DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ Doç. Dr. Hayati OLGUN - TÜBİTAK-MAM Doç. Dr. Yeliz PEKBEY - EGE ÜNİVERSİTESİ Doç. Dr. Dilek TOPRAKKAYA KUT - ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Mehmet AKTAŞ - UŞAK ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Mehmet ÇAKMAKÇI - DOKUZ EYLÜL ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Haluk ÇELİK - UŞAK ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Ahmet ERYAŞAR - EGE ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Kerem GÜNGÖR - ABANT İZZET BAYSAL ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Özge HANAY - FIRAT ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Canan KANDİLLİ - UŞAK ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Bünyamin KARAGÖZOĞLU - CUMHURİYET ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Nilüfer KOÇER - FIRAT ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Güler NARİN - UŞAK ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Sema PALAMUTÇU - PAMUKKALE ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Mehtap DÖNMEZ ŞAHİN - UŞAK ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. Erhan PULAT - ULUDAĞ ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. A. Ebru TAYYAR - UŞAK ÜNİVERSİTESİ Yrd. Doç. Dr. M. Emin YÜKSEKKAYA - UŞAK ÜNİVERSİTESİ

İÇİNDEKİLER İŞ MAKİNELERİNDEKİ YAĞ TÜKETİMİNİ AZALTMADA YAĞ ANALİZİ YÖNTEMİNİN ETKİSİ... 1 N. Sinan KÖKSAL, Aytaş ORHAN BAŞLICA PARAMETRELERLE ALÜMİNYUM GERİ KAZANIM SÜRECİ... 10 Çağla EDİZ, A.Fevzi SAVAŞ R-PET ELYAFDAN ÜRETİLEN DOKUSUZ YÜZEY KUMAŞLARIN ISIL ÖZELLİKLERİ... 23 Ayşe Ebru TAYYAR, Sevcan ÜSTÜN ÇETİN KOMPOZİT TEKNE ENDÜSTRİSİ TEDARİK ZİNCİRİNİN SÜRDÜRÜLEBİLİRLİĞİ İÇİN SEÇENEKLER... 31 Gökdeniz NEŞER CEVİZ KABUĞU TAKVİYELİ POLYESTER REÇİNENİN AŞINMA DİRENÇLERİNİN BELİRLENMESİ... 40 H. Ersen BALCIOĞLU, Önder YEŞİL, Mehmet AKTAŞ MERMER SANAYİ ATIK ÇAMURLARINDAN YAPAY KALSİYUM SİLİKAT ÜRETİMİ... 47 Meryem GÖKTAŞ, Murat ERDEMOĞLU OTOMOTİV ENDÜSTRİSİ FOSFAT ÇAMURLARININ GERİ KAZANIMI... 54 Özgür DOĞAN, Mehmet KARPUZCU TÜRKİYE DE TARIMSAL ATIKLARDAN ENERJİ ÜRETİMİ... 69 H.Hüseyin ÖZTÜRK, Ali BAŞÇETİNÇELİK ARITILMIŞ ATIKSULARIN KENTSEL GERİ KULLANIMININ ARAŞTIRILMASI... 77 Serpil SAVCI ARITILMIŞ ATIKSULARIN TARIMSAL AMAÇLI YENİDEN KULLANILABİLİRLİĞİNİN ARAŞTIRILMASI... 85 Serpil SAVCI, Mehmet Cumhur EROĞLU ATIK PİLLERİN ÇEVRESEL ETKİLERİ VE GERİ KAZANIMI... 91 Murat TOPAL, E.Işıl ARSLAN TOPAL BİNA ENTEGRE AKTİF VE PASİF GÜNEŞ ENERJİ SİSTEMLERİNİN İNCELENMESİ... 98 Deniz Ayşe YAZICIOĞLU BİTKİSEL ATIKLARDAN BİYOPOLİMERLERİN GERİ KAZANIMI VE MODİFİKASYONU... 111 Cüneyt H. ÜNLÜ, Oya G. ATICI HAYVANSAL ATIKLARIN GERİ DÖNÜŞÜMÜ... 121 Süleyman GÖKMEN,Cemalettin SARIÇOBAN GIDA İŞLETMELERİNDE ATIKLARIN GERİ KAZANIMI... 126 Süleyman GÖKMEN, Cemalettin SARIÇOBAN GIDA SANAYİİ ATIKLARININ BESLENME VE SAĞLIK YÖNÜNDEN DEĞERLENDİRİLMELERİ... 132 Necla ÇAĞLARIRMAK SU JETİYLE İŞLEME VE EKO TASARIM İLİŞKİSİ... 142 Ceyda KOCABAŞ, Aslı ONUR, Birol AKYÜZ HİDROLİZE OLMUŞ REAKTİF BOYARMADDELERİN TEKRAR KULLANILMASI... 150 Nil Merve KÖSEOĞLU, Gökhan ERKAN, Kemal ŞENGÜL GERİ DÖNÜŞÜM LİFLERDEN VE ORİJİNAL LİFLERDEN ÜRETİLEN BATTANİYELERİN ISIL KONFOR ÖZELLİKLERİNİN İNCELENMESİ... 157 Gizem CELEP, Mehmet Emin YÜKSEKKAYA

DOKUMA VE ÖRMEYE HAZIRLIK AŞAMALARINDA İPLİK TELEFLERİNİN TESPİTİ... 163 Resul FETTAHOV, Mahire CAHANGİROVA İKİNCİ KULLANIM TEKSTİL LİFLERİNDEN YAPILAN OPEN-END ROTOR İPLİKLERİNİN ÖZELLİKLERİ... 169 Gülhan PINARLIK, M. Fikri ŞENOL UŞAK İLİ ATIK YÖNETİMİ... 181 Sevcan ÜSTÜN ÇETİN, Erten AKBEL UŞAK GERİ DÖNÜŞÜM KÜMESİ VE İÇSEL DİNAMİKLERİ... 193 İrfan KAYGALAK ARITMA ÇAMURLARININ KURUTULMASI VE DEZENFEKSİYONUNDA KULLANILAN KURUTMA YÖNTEMLERİ VE GÜNEŞ ENERJİSİ İLE KURUTMA... 211 M. Yunus PAMUKOĞLU, Mustafa ŞENYURT, Emrullah GÜLLÜK GÖLLER BÖLGESİNİN MERKEZİNDE BULUNAN EĞİRDİR GÖLÜ NÜN ÇEVRESEL KİRLİLİK PROBLEMLERİNİN BELİRLENMESİ VE ÖNERİLER... 219 M. Yunus PAMUKOĞLU, Emrullah GÜLLÜK BOR MİNERALİ İLE ARITILAN ZEYTİN KARASUYUNDA BULUNAN BORLU BİLEŞİKLERİN BAĞBUDAMA ATIKLARINA EMPRENYE EDİLEREK YONGA LEVHA ENDÜSTRİSİNDE DEĞERLENDİRİLMESİ... 226 Gözde ÇAKIR, Mehmet UĞURLU, Osman GÖKTAŞ,M. Hamdi KARAOĞLU, Ali İmran VAİZOĞULLAR TEKSTİL SEKTÖRÜNDE ATIK ISI GERİ KAZANIM SİSTEMİ KULLANIM POTANSİYELİ VE EKONOMİK ANALİZİNİN GERÇEKLEŞTİRİLMESİ... 238 Canan KANDİLLİ, Aytaç KOÇLU FERROKROM CÜRUFLARININ ASFALT ÜRETİMİNDE AGREGA OLARAK KULLANIMI... 251 Mehmet KARPUZCU, Özkan ŞENGÜL, Mehmet Ali TAŞDEMİR, Osman ERKAN, Şermin DELİPINAR MADENİ YAĞLARIN SU İÇERİĞİNDEN KURTARILMASI İÇİN GÜNEŞ ENERJİLİ BİR SİSTEMİN TASARIMI... 259 Alp AKIN TÜRKİYE DE ATIK KATALİTİK KONVERTÖRLERDEN PLATİN GRUBU METALLERİN (PGM) GERİ KAZANIMI... 263 Mehmet GÖNEN, M. Yunus PAMUKOĞLU, Nilüfer GÖNEN PAMUKLU DOKUMADA İPLİK TELEFLERİNİN İNCELENMESİ... 270 Resul FETTAHOV, Muhammet AKAYDIN, M. Tuğrul ERDOĞAN GERİ DÖNÜŞÜM HAMMADDEDEN ÜRETİLMİŞ OLAN BATTANİYELERİN KOPMA MUKAVEMETİ PERFORMANSININ İNCELENMESİ ÜZERİNE BİR ÇALIŞMA... 276 Gonca ALAN, Aytaç KOÇLU, Mehmet Emin YÜKSEKKAYA GERİ DÖNÜŞÜM KAVRAMININ BAYAN GİYİM TASARIMINA YANSIMASI... 279 Nevbahar GÖKSEL, Merve GÖKMENOĞLU GERİ KAZANILMIŞ MUZ LİFLERİNDEN İPLİK VE KOMPOZİT TEKSTİL MALZEMESİ ÜRETİM OLANAKLARININ ARAŞTIRILMASI... 292 Ayşe (ÇELİK) BEDELOĞLU ATIK TUĞLA VE TAŞ TOZUNUN KENDİLİĞİNDEN YERLEŞEN HARÇ VİSKOZİTESİNE ETKİSİ... 298 Tayfun UYGUNOĞLU, Osman ÜNAL, Erhan KAHRAMAN, Kadir AKYÜZ UÇUCU KÜL VE YÜKSEK FIRIN CURUFUNUN YÜKSEK SICAKLIK ALTINDAKİ BETON HARCINA ETKİSİ... 307 Tayfun UYGUNOĞLU, Ahmet YILDIZ, Harun KARAGÖZ

KATI OKSİT YAKIT PİLLERİNDE (BA 0,5 SR 0,5 ) 1-X SMXCO 0,8 FE 0,2 O 3-D (BSSCF; X=0,00-2,00) İN KATOT OLARAK İNCELENMESİ... 316 Bahdişen GEZER AĞIR METAL GİDERİMİNDE KULLANILMIŞ DOĞAL ZEOLİTLERİN ANTİBAKTERİYEL MALZEME OLARAK KULLANIMI... 320 Güler NARİN, Çisem BULUT ALBAYRAK, Semra ÜLKÜ SELÜLOZ VE AŞI KOPOLİMERLERİNİN CO 2+ İYONU TUTMASI... 329 Nevin ÇANKAYA, M. Mürşit TEMÜZ, Ali ÖLÇÜCÜ TÜRKİYE DEKİ TEKSTİL VE HAZIR GİYİM ATIK MİKTARLARI VE GERİ KAZANIM İMKANLARI... 333 Şule ALTUN ETİ MADEN KIRKA BOR TÜREVLERİ TESİSİ ATIKLARININ DUVAR KAROSU ÜRETİMİNDE KULLANIMI... 339 Haluk ÇELİK

İŞ MAKİNELERİNDEKİ YAĞ TÜKETİMİNİ AZALTMADA YAĞ ANALİZİ YÖNTEMİNİN ETKİSİ N. Sinan KÖKSAL*, Aytaş ORHAN** (*) Celal Bayar Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Makina Mühendisliği Bölümü, 45140, MANİSA (**) Soma ELİ, Makine Yüksek Mühendisi, MANİSA *sinan.koksal@bayar.edu.tr, **orhana1971@gmail.com ÖZET Yağ analiz yöntemi; motor, yağlayıcı, hidrolik yağ ve greslerdeki aşınan parçacıkların incelenmesine dayanan bakım tekniğidir. Bu yöntem kullanılarak makinenin çalışması ve yağlayıcıları hakkında önemli bilgiler elde edilebilir. Bu çalışmada, madencilikte kullanılan iş makinelerinin hidrolik sistem ve diferansiyellerindeki yağları belirli periyotlarla incelenerek, yağların ve makine parçalarının performansı belirlenmiştir. Buna göre, malzeme ve işgücü kaybını azaltarak hidrolik sistem ve yükleyici diferansiyellerinin çalışma süresi ve işletme veriminde artış elde edilmiştir. Bu ortamlardaki yağın temiz ve uzun süreli kullanımı sağlanmıştır. Yağ analiz sistemi yardımıyla hidrolik sistemlerde iki, diferansiyellerde ise beş kat daha uzun süreli yağ tüketimi elde edilerek temiz bir çevre için önemli oranlarda katkı sağlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Yağ analizi, atık yağ, çalışma ömrü THE EFFECT OF OIL ANALYSIS METHOD IN REDUCTION OF OIL CONSUMPTION OF HEAVY CONSTRUCTION EQUIPMENT ABSTRACT Oil analyses method is the predictive technique that depends on investigating wear particles from lubricant oils, hydraulic oils and greases. By using this method, important information about the condition of a machine and condition of lubricated components can be acquired. In this study, by analyzing the oil at certain periods in hydraulic system and differentials of heavy construction equipment that are being used in mining, the performance of oil and machine parts are determined. According to this, by decreasing the loss of material and work force, increase in working time, work efficiency and performance of hydraulic system and differentials of loaders is obtained. The cleanliness and increase in lifetime of the oil in these sections are acquired. By the help of oil analysis, the oil consumption life in hydraulic systems is multiplied by two, in differentials it is multiplied by five and a huge contribution is made for a clean environment. Keywords: Oil analysis, waste oil, working life 1. GİRİŞ Endüstride makine parçalarının tasarım ve üretim aşamalarında yağ kullanımı oldukça yaygındır. Sürekli yeni malzemelerin bulunmasına bağlı olarak bu malzemelerin işlenebilmesi ve çalışma ortamlarının uygun seçilebilmesi parça üreticileri açısından günümüzün en önemli sorunlarından biridir. Kullanılacak parçaları işleme kolaylığı, maliyetini düşürme, uzun çalışma ömrü sağlama gibi amaçlarla yağ kullanımının önemi ve gerekliliği ortaya çıkmıştır [1]. Teknolojik gelişmeler ve artan üretim ile dünyada yağ tüketimi artmaktadır [2]. Yağ kullanımı kaçınılmaz olduğuna göre, yağ kullanım miktarını düşürme veya yağın çalışma süresini uzatmak ile daha az atık yağ ve daha temiz bir çevre elde edilebilir [3]. Atık yağlar tekstil, metal işleme, ekipman yağlama ile endüstrinin tüm sektörlerinde ve araç motorlarında kullanılan yağlar olarak ortaya çıkmaktadır. Yönetmeliğe göre atık yağ: 1

Kullanılmış taşıt yağları ve endüstriyel yağları (hidrolik sistem, türbin ve kompresör, kızak, dişli, sirkülasyon, metal kesme, çekme ve işleme, tekstil, ısıl işlem, ısı transfer, izolasyon ve koruyucu, pas ve korozyon, trafo, kalıp, pnömatik sistem koruyucu, gıda ve ilaç endüstrisi, genel amaçlı, kağıt makinesi, yatak ve diğer endüstriyel yağ ve gresleri) şeklinde tanımlanmaktadır. Kullanılan herhangi bir yağın (mineral ve sentetik), yağlama amacı ile bir süre kullanımına bağlı olarak kimyasal ve fiziksel safsızlıklarca kirletilmesi sonucunda orijinal özelliğini kaybeder. Yağ içindeki katkı maddelerinin bozunması, kullanımda kir, metal parçacıkları, su veya kimyasallarla karışarak kirlenir ve rengi koyulaşarak kullanılamaz duruma gelir. Yağ zamanla uzun kullanımdan dolayı iyi performans göstermez. Sonuçta sistemin daha verimli ve arızasız iş yapabilmesi için kullanılmış yağın yeni yağla değiştirilmesi gerekir. Ayrıca kullanılan yağlarda çevre koruma konusunda duyarlı yağlar üretmeye çalışılırken bu yağların verimliliği de ön plana çıkmaktadır. Yağlama yağları (mineral ve sentetik) sektöründeki pazar gelişmeleri ALPET, BP, CASTROL, LUKOIL, OPET, POAŞ, SHELL, TOTAL ve MOIL firmalarının gönüllü katılımı ile PETDER koordinasyonunda sağlanan veriler ile izlenmektedir. Bu şirketlerin toplam madeni yağ pazarı içindeki payı payları toplamının Türkiye nin % 65 ini temsil ettiği EPDK, PİGM ve Çevre ve Orman Bakanlığı verileri ile yapılan kıyaslamalarla tespit edilmiştir. Sağlanan bu veriler kullanılarak yapılan hesaplamalara göre 2010 yılında toplam yağlama ürünleri tüketimi geçen yıla göre % 15 oranında artarak 416 bin ton olmuştur (Tablo 1). Kullanım Alanı Tablo 1. Yağlama yağları tüketimi [4]. Tüketim miktarı (ton) Taşıt yağları 233.000 Endüstriyel yağlar 140.000 Deniz yağları 25.000 Gresler 18.000 Toplam 416.000 Yağlama yağları tüketimindeki bu önemli ve dikkat çekici artış genel ekonomik iyileşme ve sınai büyümeden kaynaklanmaktadır. Yağlama yağları pazarındaki bu önemli tüketim artışı, otomotiv sayısındaki artışın yanı sıra diğer sınai ve ekonomik göstergeler ile de uyumludur. Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu verilerine göre Türkiye de faaliyet gösteren 312 adet madeni yağ üretim tesisi bulunmaktadır. Yağlar üretimde belirtilen amaçlara uygun kullanıldığı sürece insan sağlığına zarar vermeyip düşük düzeyde tehlike içerir. İşçi sağlığı ve güvenliği ve çevrenin korunması açısından endüstriyel uygulamalarda, araç servis ve tamir istasyonlarında vb. alanlarda yağ kullanımı, taşınması ve depolanmasında da dikkatli olmak gerekmektedir. Son zamanlarda atık yağların arıtılarak geri dönüştürülmesi ve tekrar kullanıma sunulması önemli ve dikkat çekici bir araştırma konusu olmuştur. Yağlama yağları ise, atık yağların büyük bir kısmını oluşturmaktadır. Çünkü yağlama yağları, sanayinin değişik dallarında gün geçtikçe artan bir oranda kullanılmakta ve bu yağların % 97 sini de petrol kaynaklı yağlar oluşturmaktadır [5]. Teknolojik ilerlemenin ve isteklerin artışına bağlı olarak üretimin artması kaçınılmaz olmaktadır. Daha çok üretim ise daha fazla yağ tüketimi gerektirmektedir. Atık yağları yeniden kullanabilmek veya çalışma ömrünü uzatarak toplamda doğaya daha az yağ atılması sağlanabilir. Ülkemizde yaklaşık olarak yılda 150.000 ton atık motor yağı oluştuğu tahmin edilmektedir. Bu atığın ekonomik değeri 400 milyon dolardır. Atık yağın 2007 yılı verilerine göre ancak 34.000 tonu toplanmıştır. 2007 yılı sonunda yönetmeliğe uygun olarak toplanan atık yağ, Türkiye genelinde oluşan atık yağ miktarının yaklaşık %20 sini oluşturmaktadır. Toplanan atık yağın %49 u çeşitli sanayi tesislerinde ek yakıt olarak ve %51 i geri kazanılarak ikincil ürün üretilmektedir. Geri kazanma tesislerinde elde edilen ürünlerin nerede kullanıldığı ve tesiste oluşan bakiye atıklarının nerede bertaraf edildiği sürekli olarak izlenmeli ve raporlanmalıdır. Geriye kalan 116.000 ton atık yağın nerede 2

kullanıldığı/değerlendirildiği ve nereye atıldığı bilinmemektedir. Kontrol edilemeyen bu atıkların ekonomik değeri yaklaşık olarak 300 milyon dolardır. Temmuz 2010 itibariyle 86 bin ton atık motor yağı toplanarak lisanslı işletmelerde enerji ve hammadde olarak geri kazanılmıştır. Bu çalışma ile toplanan atık yağlar ile 430 bin kişilik nüfusun bir yıllık elektrik enerjisi ihtiyacına karşılık gelen enerjinin kazanımı sağlanmıştır. Ayrıca unutulmamalıdır ki, 1 lt atık yağ 800000 lt suyu kirlettiği kabulü ile PETDER verilerine göre 2010 yılında toplayarak bertaraf ettirdiği atık motor yağları yaklaşık 17,78 milyar m 3 suyu kirletebilecek bir atığın çevreye zarar vermeden lisanslı işletmelerde enerji ve hammadde olarak geri kazanılmasını sağlamıştır [4]. Bu çalışmamızda, madencilik sektöründe kullanılan iş makinelerinin hidrolik sistem ve taşıyıcılarında kullanılan yağların belirli aralıklarla ayrıntılı olarak incelenmesi ile çalışan parçaların hasara uğramadan daha uzun süreli kullanılması ile yıllık yağ tüketiminin azaltılması hedeflenmiştir. 2. DENEYSEL ÇALIŞMA Kömür üretim işletmesinin 2010 yılına ait verilerine göre dekapaj 31.807.290 m 3 ve üretim kapasitesi 13.066.686 t olup, iş makinelerinin hidrolik sistem ve diferansiyel yağları incelenmiştir. Günümüzde kullanılan hidrolik sistemler yüksek basınç, yüksek sıcaklık ve yüksek hızlarda çalıştığı için hidrolik akışkanın seçimi oldukça önemlidir. Hidrolik sistemde kullanılacak etkili bir akışkan, sistemin çalışma performansını yükseltmeli, sistemin güvenli çalışmasını arttırmalı, parçaların aşınmasını azaltmalı, degradasyona direnç göstermeli ve ucuz olmalıdır [6]. Hidrolik bir sistemde hidrolik yağ, diğer bütün bileşenlerden daha önemli role sahiptir. Böyle bir rolü karşılamak için akışkan ağır çalışma şartlarında ve olumsuz çalışma ortamında bile yeterli kimyasal ve fiziksel özelliklere sahip olması gerekmektedir [7]. İzlenen işletme yüksek tonajlı ağır iş makineleri kullanılmakta olup, hidrolik sistem ve taşıyıcılarda kullanılan yağların belirli aralıklarla analizini yapılarak arızaların önceden tespit edilmesi ve işletme verimini artırmak amacıyla yağ analiz programı kullanılmaktadır. Aşınma elementleri analizi ile metal aşınma parçacıkları, kirliliği ve yağ katkı maddelerinin içerdiği diğer elementler takip edilir [8]. Bu program ile yağlama yağları, hidrolik yağlar ve greslerdeki aşınma parçacıklarının gözlemlenmesi esastır. Bu yöntem, aşınma parçacıklarının boyutlarını, şeklini, cinsini ve aşınmanın tipini belirlemek için kullanılır. Yağın içerisindeki toz miktarı, yağa su veya yakıt karışması gibi problemler teşhis edilebilir. 2.1. Yağ Analiz Yöntemi Yağ analiz programı (JOAP), ilk olarak ABD leri Kara, Hava ve Deniz Kuvvetlerinde uygulamaya konulmuş ve ayrı olarak yürütülen yağ analiz programlarının birleştirip tek merkezden idare etmeyi amaçlayan bir programdır. Yağ analizleri ile aşınma ürünleri incelenerek kalıcı hasar oluşmadan koruyucu önlem alınabilir veya kullanılan yağın motor üreticisi tarafından saptanan yağ değişim periyodundan daha uzun süre ile kullanılması mümkün olur [9, 10]. LubeCheck kullanılmış yağ analiz programı, makine ve motorların ömrünü ve verimliliğini arttırmak, bakım masrafları ve zaman kaybını önlemek için kullanılan bir koruyucu bakım programıdır. LubeCheck programı analizleri ile bütün kullanılmış yağlar motor, şanzıman, diferansiyel, hidrolik sistem, gemi makine ve diğer endüstriyel yağları test edilebilmektedir. Bu testler, sadece yağın durumunu değil, daha çok makineleri ve motorların durumunu değerlendirmede kullanılmaktadır. Analizler dört ana grupta yapılmaktadır: Kullanılmış yağın yağlama özelliğinin değerlendirmesi yapılır. Aşınma elementleri analizi ile, metal aşınma parçacıkları, kirliliği ve yağ katkı maddelerinin içerdiği diğer elementler takip edilir. Parçacık sayımı analizi ile aşınma durumu kontrol edilir. Su, antifriz veya yakıt miktarı tayini yapılır [11]. Dizel motorların kullanım ömürleri, bakımları ve yağ değiştirme zamanları firma tarafından belirlenmektedir. İncelenen dizel motorda her 250 saatte bir yağ değişimi yapılmakta ve bakım setleri her 250, 1000, 2000 ve 6000 saatte bir kullanılmaktadır. Yağ değişim periyodunun bakım saatinin uzatılması ile hem yağ değişimi geç yapılarak, hem de bakım setlerini daha az miktarda kullanarak tasarruf yapılabilmektedir [12]. 3

Yağ analizinin faydaları; ekipman ömrünü uzatmak, yağ değişim aralıklarını uzatmak, yağın durumu hakkında bilgi sahibi olmak, bakım masraflarını düşürmek, aşınma eğilimini ölçmek, uygun bakım aralıklarını tespit etmek, yedek parça envanterini azaltmak, ekipman yenileme maliyetini düşürmek, onarım programlanmasını düzenlemektir [13]. Aşınma elementleri analizi ile metal aşınma parçacıkları, kirliliği ve yağ katkı maddelerinin içerdiği diğer elementler takip edilir. Yağ analizinde kullanılmış yağ ile temiz yağ karşılaştırılarak yağın yeterli derecede yağlama ve koruma yapabilecek durumda olup olmadığı tespit edilir. Parçacık sayımı analizi ile aşındırıcı özelliğe sahip olup aşınmayı hızlandırabilecek parçacıklar sayılır. Ayrıca yağdaki su, antifriz veya yakıt da özel testlerle belirlenir [14]. Atık yağ analizlerinde; Arsenik, Kadmiyum, Krom, Klorür, Kurşun, toplam halojenler, Poliklorlubifeniller, sınıf tespitinin yapılması, parlama noktası tayini gibi elementlerin miktarı ve özelliklerin belirlenmesi ile (Tablo 2) yağın durumu hakkında karar verilebilmektedir. Tablo 2. Atık yağ analizlerindeki elementlerin sınır değerleri Kirleticiler Sınır Değerleri (ppm) Sınır Değerleri (ppm) Sınır Değerleri (ppm) (I. Kategori Atık Yağ) (II. Kategori Atık Yağ) (III. Kategori Atık Yağ) Arsenik < 5 Max. 5 > 5 Kadmiyum < 2 Max. 2 > 2 Krom < 10 Max. 10 > 10 Klorür Max. 200 Max. 2000 > 2000 Kurşun < 100 Max. 100 > 100 Toplam Halojenler Max. 200 Max. 2000 > 2000 Poliklorlubifeniller (PCB)(1) Max. 10 Max. 50 > 50 Parlama Noktası Min. 38 C Min. 38 C (1) PCB ölçümleri Bakanlığın uygun bulması halinde sektörel bazda yapılabilir. Çevre ve Orman Bakanlığı nca yapılan atık yağ kategori belirleme çalışmaları neticesinde genel olarak: 1. Kategori; makine yağlama yağları: 2. Kategori; motor yağları (araçlardan) olarak belirlenmiştir. Atık yağlar ekotoksik özelliğe sahip olup, bulunduğu ortamı kirletmektedir. Ortamda yaşayan canlılara zarar verdiğinden toprağa ve suya atılmamalıdır. Sobalar, küçük fırınlar, gibi yerlerde yakılması yasaktır. Çünkü atık yağın içindeki ağır metal ve klor bileşimleri atık hava ile birlikte atmosfere salınarak havayı kirletir ve insan sağlığına zarar verir. Bir litre yağ, 1 milyon litre suyu kullanılamaz, 5 milyon litre suyu içilemez duruma getirir. Bir litre kullanılmış motor yağı ise 800 bin litre içme suyunu kullanılamaz hale getirir [15]. Makinelerde kestirimci bakım ilkelerine dayanarak yağ ve aşınmış parçacık analizi ile yeterince bakım ve en az arıza ile çalıştırılması bilgileri elde edilmektedir. Bu amaçla incelenmesi istenen motor, şanzıman, hidrolik, diferansiyel ve cerlerden yağ numuneleri alınarak belirtilen yöntemlere göre analizler yürütülmektedir [17]. Bu analiz işleminin aşamaları: 1. Numune Alımı Numuneler makine durduğunda yağ sıcak iken yağ tankının ortasına kadar inen plastik hortumlar aracılığıyla ve özel numune pompalarına bağlanmış 60 ml.'lik plastik kaplara alınmaktadır. Her numune için makine ve yağ çalışma saatleri, yağın alındığı aksam ve tarih anında işlenmektedir. Bu yöntemde; motor yağı: 50, 100, 150, 200 sa, hidrolik yağı: 900, 1400, 1900 sa, şanzıman yağı: 900 sa ve diferansiyel ve cerler yağı: 900 sa sıklıkla örnekler alınır. 2. Parçacık Miktarının Belirlenmesi Yağ numunelerindeki demir esaslı parçacık miktarı PQ (Particle Quantifier) ile ölçülmektedir. Ölçüm cihazı döner bir disk üzerine yerleştirilen 2 ml.'lik yağ numunesindeki demir esaslı parçacıkların dengede duran manyetik köprünün dengesinin bozulması ve bu 4

farkın optik olarak okunması esasına göre çalışır. Okunan değer, milyonda bire (PPM) dönüştürülebilen birimsiz niceleyici bir indekstir. Numune 60 0 C de ayarlanmış bir etüvde ısıtılıp iyice çalkalandıktan sonra 2 ml' lik yağ şırınga ile PQ numune kabına konulur. Yağ numunelerinin PQ miktarı, kabul edilen tecrübe ile bulunmuş sınır değerleri ile karşılaştırılarak değerlendirilir (Tablo 3). Tablo 3. Yağların çalıştığı makine ve aksamlara göre alınan PQ sınır değerleri Çalışma Süresi (saat) PQ değeri Tüm motor yağları 250 20 Tüm hidrolik yağları 1000 20 Ağır iş kamyonlarında 1000 60 Şanzıman yağları için Tekerlekli yükleyicilerde 1000 40 Paletli makinelerde 1000 20 Ağır iş kamyonlarında 1000 100 Diferansiyel ve cer yağları Tekerlekli yükleyicilerde 1000 60 Paletli makinelerde 1000 150 Bu tablodaki veriler ortalama değerlerdir. Makine tip ve modellerine, işletme şartlarına ve yöntemlerine göre ortaya çıkabilecek sonuçlar temel alınarak bu PQ sınır değerleri aşağı ya da yukarı çekilebilir. Bu değerlendirmelerde ölçü PQ değişiminin yol açtığı arızalar ve performans kayıplarıdır. PQ miktarının periyodik olarak işlendiği tablolarda sadece ölçümler ve yapılan işlemler belirtilir. Grafiklerde ise yağ değişim saatlerindeki PQ değerlerinin ulaşabileceği değerler enterpolasyon ile işlenmektedir. Böylece PQ değişimi çarpıcı olarak görülebilmektedir. 3. Mikroskopla Fiziksel Analiz Parçacıkların aşınma karakterlerinin, boyutlarının ve kaynaklarının belirlenmesi için sistemden alınan 2 ml. yağ filtreden geçirilir. Bu filtre kâğıdı optik mikroskop altında incelenir ve mevcut parçacıklar istenen oranda büyütülerek gerekli tespitler yapılabilir. Böylece hem aşınma durumu, hem de kirlilik derecesi ile yağda su olup olmadığı kontrol edilebilir. Mikroskopta görülen parçacıklar mevcut aşınma atlası ile karşılaştırılarak değerlendirilir. Aşınma atlasında aşınma tipleri, sebepleri ve aşınmış parçacıkların tiplerine göre örnek fotoğrafları verilmiştir. Böylece kolaylıkla arıza başlangıcının ve tahmini sebebinin tespiti mümkün olmaktadır. 4. Toplam Baz Nosu (TBN) Değerinin Belirlenmesi TBN ölçüm sistemi birbirine seri olarak bağlı beş üniteden oluşmuş, tamamen otomatik ve bilgisayar kontrollü bir analiz cihazıdır. TBN, bir gram yağdaki asidi yansızlaştırmak için gereken, asit miktarına eşdeğer KOH miktarının mg olarak ifadesidir. Ülkemizdeki yakıtlarda sülfür miktarı yüksektir. Yakıt yandığında yağdaki sülfür, sülfür oksitlerine dönüşüp su buharı ile birleşerek H 2 S0 4 oluşmaktadır. Bu ise çok tehlikeli korozif asidik bir yanma ürünüdür. Bütün yağlar asidik olmaya yönelimlidir, özellikle aşırı hararet, oksidasyon, yanma ürünleri ve su varlığı dolayısıyla TBN daha hızlı düşer. ASTM D-2896 standardına göre [16] kullanılmış yağlar için: TBN; 12-20 ise minimum 7, TBN; 7-12 ise minimum 5, TBN; 5-7 ise minimum 3'e izin verilir. Ancak yağ üretici kataloglarında TBN için nominal değerler verilmiş ise alt sınır olarak bu değerler kabul edilmiştir. Bu değerlerin altına düşüldüğünde yağ hemen değiştirilmelidir. Aksi halde, korozyon, erozyon ve pitting kaçınılmaz olacaktır. 5. Viskozite Ölçümü Yağın en önemli karakteristik değerlerinden biri olan viskozite, akmaya karşı gösterilen direnç olarak tanımlanmıştır. Viskozitenin değişimi yağlama kabiliyetini doğrudan etkiler. AVS/S-Anodize alüminyum tip ölçüm istasyonu veya AVS/SK-PVDF-Paslanmaz çelik istasyon ile optik olarak belirlenir ve böylece doğru ölçüm sağlanır. 5

Kapilere önceden otomatik olarak çekilmiş olan sıvı otomatik ayarlanan pompa basıncı sayesinde uygun olarak hatasız akıtılır. Sıvının kapilerden akışı sırasında 1 ve 2 seviyeleri arasındaki akış zamanı elektronik sensörlerce okunur ve kinematik viskozite Cst olarak okunur. Viskozite ASTM D-445 Standardına göre 40 o C' de; Multigrade yağlar için motor yağlarında % 30 azalabilir. Hidrolik yağlarında % 10 artar veya azalabilir. Dişli yağlarında ISO'dan bir grade farklı olabilir. Bu işlem aşamalarından sonra alınan bir yağ numunesinin analizi tamamlanmış ve özellikleri hakkında yeterli veriler elde edilmiş olmaktadır. 2.2. Hidrolik Sistemdeki Yağlarının İncelenmesi Ağır iş makinelerinde hidrolik sistem yağı olarak Süperşarj SAE 10W yağ kullanılmaktadır. Süperşarj serisi; tek dereceli üstün kaliteli dizel motor yağı olup, yüksek kaliteli baz yağlara deterjan-dispersan tip paket katık eklenerek formüle edilmiş, yüksek viskozite indeksli tek dereceli üstün kaliteli bir yağdır. Kullanıldığı yerler; iş makineleri ve ağır vasıtaların yüksek devirli ve yüksek güçlü dizel motorlarında kullanılır. Bu seriye ait özellikleri Tablo 4 de verilmektedir [18]. Tablo 4. Süperşarj serisine ait tipik özellikler SAE Viskozite Sınıfı 10W 30 30 (20 TBN) 40 50 Yoğunluk, 15 C g/ml ASTM 4052 0,880 0,887 0,901 0,900 0,905 Parlama Noktası COC, C ASTM D 92 212 248 264 266 270 Kinematik Viskozite 40 C'de mm 2 /s 100 C'de mm 2 /s ASTM D 445 31,61 5,54 84,41 10,26 94,22 11,06 125,14 13,17 Viskozite İndeksi ASTM D 2270 110 104 102 98 99 Akma Noktası, C ASTM D 97-30 -18-24 -15-12 223,21 19,5 Hidrolik sistemlerin genel karakteri itibariyle motor yağları gibi (fren yağları hariç) kimyasal reaksiyona maruz kalmadıklarından özelliklerini çok daha uzun süre koruyabilirler. Laboratuvarda hidrolik yağların PQ kontrolü dışında, TBN ve viskozite kontrolü de yapılarak sonuçlar iki aşamada irdelenir. İşletmede kullanılan ağır iş makinelerinden 412 KOMATSU kamyonun hidrolik yağı incelenmiştir (Şekil 1). Şekil 1. 412 KOMATSU kamyon Şekil 1 de verilen 412 KOMATSU kamyon fren sisteminin parçacık analiz yöntemine göre yağ analiz ölçüm değerleri Tablo 5 de verilmiştir. 6

Tablo 5. 412 KOMATSU kamyon fren sistemi yağ izleme verileri Yağ Çalışma Saati PQ Açıklamalar 465 5 Filtre normal 914 10 1472 10 1849 10 1921 10 2156 0 2636 5 Üretici firma, hidrolik yağları 1000 saatte değiştirilmesi önerisine rağmen makineden alınan numunelerin incelenmesi sonucunda hidrolik yağ 2636 saate kadar sorunsuz çalışmıştır. Yağın verimli çalışma ömrü yaklaşık % 160 artmıştır. 2.3. Diferansiyellerdeki Yağların İncelenmesi Ağır iş makinelerinden Komatsu kamyon diferansiyeli yağının yağ analizi yöntemi ile incelenmesi sonucunda elde edilen veriler Tablo 6 da verilmiştir. Bu sistemde kullanılan yağ SAE 85W-140 ve yağ miktarı 280 litredir. Tablo 6. KOMATSU kamyon diferansiyel yağ izleme verileri Yağ Çalışma Saati PQ Açıklamalar 377 10-138 150-223 120-285 120-450 200-556 210-858 180-1110 500 Burç Talaşı Revizyon İncelemelerde diferansiyelin 1110 saat çalışması sonucunda kullanılan yağın PQ değeri 500 olarak ve mikroskop incelemesinde burç yatak parçası tespit edilmiş, diferansiyel sökülerek yenileme yapılmıştır. Yapılan revizyonda sadece dört adet burç değiştirilerek diferansiyelde oluşabilecek büyük hasar önlenmiştir. Ekonomik olarak ele alınırsa; burç fiyatı ile oluşabilecek hasarın maliyeti karşılaştırılamayacak kadar fazladır (Dört adet burç fiyatı 800 TL, diferansiyeldeki dişliler ve işletme zararı yaklaşık 50.000 TL). Şekil 2. CAT Yükleyici 7

İşletmeye ait üretimde dekapaj ve maden yüklemede kullanılan Şekil 2 deki yükleyici ise, 992 CAT yükleyicidir. 97 ton ağırlığındaki CAT 992 lastik tekerlekli yükleyici, ton başına taşıma maliyetini azaltan 801 beygir gücündeki gelişmiş motoru, yakıt tasarrufu ve kullanım kolaylığı sağlaması ile dikkat çekmektedir. Bu makinelerin diferansiyelinde kullanılan yağ SAE 40 ve kullanılan yağ miktarı ise 450 litredir. Bu sistemin yağ izlemesine ait veriler Tablo 7 de verilmiştir. Yağ üretici firmasının yağ kullanım için tavsiye ettiği çalışma süresi 1000 sa olup, normal koşullarda bu süre sonunda yağ değişimi yapılmalıdır. Bu analizin kullanımında yağ çalışma saati 11242 sa olmasına rağmen diferansiyel sorunsuz çalışmaktadır. Böylece çalışma süresinde 11 kat kazanım (veya yağ tüketiminde 11 kat azalma) elde edilmiştir. Tablo 7. 992 CAT Yükleyicinin diferansiyel yağı izleme verileri Yağ Çalışma Saati PQ Açıklamalar 8367 195 Yağ normal 8814 225 9203 280 9575 210 9825 210 10218 210 10619 295 10982 190 11242 180 3. DENEY SONUÇLARI Yağ analiz yöntemi uygulanarak sistemde kullanılan hidrolik ve diferansiyel yağlarının kullanım sürelerinde artış elde edilmiştir. İşletme verilerine göre, hidrolik yağları 1000 saatte değiştirilmesi önerilirken bu sistem kontrolünde yağ değişimlerinin üst sınırı genel olarak ortalama 2000 saate çıkarılmıştır. Buna bağlı olarak; yıllık hidrolik sistemlerde 436.441 kg hidrolik yağ kullanıldığına göre yağ çalışma saatinin artışıyla yağ alımında önemli bir kazanç elde edilmiştir. Diferansiyellerde bu yöntemin uygulanması ile yağ değişim süreleri oldukça artmış (Tablo 7), ayrıca arızalar önceden tespit edilerek yedek parça ve işçilik giderlerinde önemli azalmalar elde edilmiştir. Ayrıca iş makinelerinin diferansiyellerinin arıza yapmadan ve durma yapmaksızın çalışma saatlerinde artış sağlanmıştır. 4. TARTIŞMA İşletmelerde yağ analiz yönteminin kullanılması ile malzeme tasarrufu, işçilik maliyeti, işletme verimi gibi oldukça önemli ekonomik katkılar elde edilebilmektedir. Bu kazanımların yanında sistemlerde kullanılan yağ miktarı önemli oranda azaltılabilmektedir. Sistemde toplamda daha az yağ kullanılmış ve atık yağı geri kazanmak için yapılan çalışmalarla doğaya bırakılan zararlı madde miktarında da önemli oranda azalma sağlanmıştır. Bu atıkların yağ olarak veya yakılarak (geri dönüşüm kurallarına uygun olsa da) doğaya bırakılan miktarının azalmasıyla, temiz su kaynaklarının korunmasına ve temiz hava ortamı oluşmasına katkı sağlanabilmiştir. Böylece üretim yapan işletmelerde yapılabilecek yatırımlarla başta çevrenin korunması esas olmak üzere işletme ekonomik açıdan da önemli kazanımlar elde edebilmektedir. 5. KAYNAKLAR 1. Özturk I, Aslan A, Kalyoncu H (2010) Energy consumption and economic growth relationship: Evidence from panel data for low and middle income countries. Energy Policy 38, 4422 4428. 8

2. Leung GCK, (2010) China's oil use, 1990 2008, Energy Policy 38, 932 944. 3. BP Statistical Review of World Energy, (2011) http://www.bp.com/statisticalreview 4. http://www.petder.org.tr/admin/my_documents/my_files/38e_petdersektorraporu20 10.pdf 5. Bhaskar T, Uddin MA, Muto A (2004) Recycling of Waste Lubricant Oil into Chemical Feedstock or Fuel Oil Over Supported Iron Oxide Catalysts. Fuel, 83, 9-15, 6. Hodges P (1996), Hyraulic Fluids, John Willey & Sons, Inc. 7. Tessmann RK, Fitch EC (1993) The Selection of Hydraulic Fluids, STLE Lubrication Engineering, 49(9): 666-670. 8. Stachowiak GP, Stachowiak GW, Podsiadlo P (2008) Automated classification of wear particles based on their surface texture and shape features, Tribology International, 41(1): 34-43. 9. NAVAIR, Joint Oil Analysis Program Manual Vol 1, 0817LP0292140, 15 March 1999. 10. Barnes M (2006) Wear Analysis, Oil Analysis and Lubrication Learning Center, Noria Corporation, http://www.noria.com. 11. http://www.atakoil.com/hizmetlerimiz/yag_analiz_sistemi/14/s_content.aspx 12. Gökalp B, Saraç Hİ, Çelik C (2007) Yağ Analiz Programı ile Aşınmaya Bağlı Hasar Analizi, 8. Uluslar Arası Kırılma Konferansı 7 9 Kasım 13. US NAVY (1999) Joint Oil Analysis Program manual, 14. http://reports.predictusa.com/lit/case%20study-urick.pdf, (2004) Ferrography Oil Analysis 15. http://www.alkacevre.com.tr/sayfa.asp?sid=7 16. ASTM D2896-11 Standard Test Method for Base Number of Petroleum Products by Potentiometric Perchloric Acid Titration 17. Aytaş O (2009) Yağ Analiz Yöntemiyle Yapılan Kestirimci Bakımda Motor Arızalarının Tespiti, CBÜ Fen Bilimleri Enstitüsü, Y. Lisans Tezi. 18. www.poas.com.tr/po_pdf/madeni_yaglar/pdf/ticari.../supersarj.pdf 9

BAŞLICA PARAMETRELERLE ALÜMİNYUM GERİ KAZANIM SÜRECİ Çağla EDİZ *, A.Fevzi SAVAŞ** (*) Bilecik Üniversitesi, Bilecik Meslek Yüksekokulu, Otomotiv Bölümü, 11000, BİLECİK (**) Bilecik Üniversitesi, Osmaneli Meslek Yüksekokulu, Makine Bölümü, 11500, BİLECİK *cagla.ediz@bilecik.edu.tr, **ahmetfevzi.savas@bilecik.edu.tr ÖZET Bir alüminyum geri dönüşüm tesisinde, piyasadan kullanılmış olan alüminyumların toplanıp sınıflandırılmasından, müşteri tarafından talep edilen bileşen ve kalite özelliklerine uygun olarak üretilmiş alüminyum alaşımların sevkiyatına kadar olan ikincil alüminyum üretme işlemi, bir süreç olarak düşünülmüş ve bu süreç değişik parametreleri ile incelenmiştir. Piyasadan toplanan alüminyum profiller geri dönüşümde müşteri tarafından istenen alüminyum bileşenlerine uygun olarak üretilebilmesi için gruplara ayrılır, yağ, demir, boya gibi istenmeyen bileşenleri giderme işlemleri yapılır, ayrıca geri dönüşüm malzemeleri az yer kaplaması için preslenir. Döküm işlemini gerçekleşirken kullanılan hurda malzeme cinsleri, ocak, eritkenler, üflenen gaz, ocakta ulaşılan sıcaklıklar gibi pek çok parametre, üretilecek olan alüminyum bileşenlerine ve kalitesine farklı şekillerde etki etmektedir. İncelenen tesiste alüminyumun geri dönüşüm sürecine girdi olan malzeme çeşitleri, kullanılan eriktenler, gazlar ve yakıtlar gözlenmiş, bu süreçte kullanılan ocaklar ve ulaşılan sıcaklıkların etkilerine değinilmiştir. Süreç esnasında ortaya çıkabilecek hidrojen, istenmeyen bileşenler gibi problemler ve bu problemlerin giderilerek iyileştirilme yapılabilmesi için dikkat edilebilecek hususlar açıklanmıştır. Anahtar Kelimeler: İkincil alüminyum üretimi, geri dönüşüm süreci, flaks. ABSTRACT In an aluminum recycling plant, the aluminum recycling, from classification of the aluminum that was collected from the market to the distribution of the aluminum which was produced according to the customer quality and component specifications, was considered as a process and the different parameters in this process were analyzed. The aluminum which was collected from the market was gathered into different groups, the components like the oil, the iron, the paint etc., that are not wanted are removed from the aluminum recycling materials, in addition the recycling materials are pressed for a small place. The parameters like the recycling materials, the furnaces, the fluxes, the blowing gases, the reached temperatures influence the components and the quality of the produced aluminum in different ways. In this recycling plant, the inputs which the recycling material groups, the fluxes, the blowing gases, the fuels are sighted. The effects of the furnaces and the reached temperatures are studied. The possible problems like hydrogen, unwanted materials and the improving methods for these promblems are explained. Keywords: Secondary aluminum production, recycling process, flux, 1. GİRİŞ Alüminyum dünyada bileşik halinde bulunur. Yeryüzünün yaklaşık % 8 inde bulunan alüminyum [1], ancak 1886 yılında elektroliz yönteminin kullanılmaya başlanmasıyla endüstriyel çapta üretilebilmiştir [2]. En önemli hammaddesi boksittir. Bu nedenle, alüminyum yatakları boksit yatakları olarak bilinir. Boksit, homojen bir kimyasal bileşime ve kristal yapıya sahip bir mineral olmayıp, belirtilen minerallerin heterojen bir karışımı şeklindedir. Dört ton boksitten bir ton alüminyum elde edilmektedir. 10

2. Türkiye de Alüminyum Türkiye de alüminyum sanayisinin kurulmasına yönelik çalışmalar, 1960'lardan itibaren, özellikle dayanıklı tüketim mallarının üretimine başlanmasına ve otomotiv sektöründeki gelişmelere paralel olarak artmıştır. 1962 yılında M.T.A. Konya ili Seydişehir ilçesi Mortaş ve Doğankuzu yörelerinde başlatmış olduğu araştırmalar sonucunda, 1964 yılında bu yörede 25 milyon ton boksit rezervi bulunduğu tespit edilmiş ve 1965 yılında bu maden sahaları işletilmek üzere Etibank a devredilmiştir [3]. Tüketim 1970 yılında 20.000 tondan 1992 yılında 150.000 tona, 2005'de ise 700.000 tona [4] yükselmiştir. Türkiye de 2.5 kg./yıl olan kişi başına tüketim, gelişmiş ülkelerdeki 30 kg./yıl seviyesindeki tüketimin çok altındadır [5]. Şekil 1. de görüldüğü gibi Türkiye deki alüminyum ithalatı ve ihracatı yıldan yıla artış göstermektedir. Ancak tüm yıllarda dış alım, dış satımdan daha büyüktür. Bunun sebebi ülkenin girdi temininde dışa bağımlı olması ve ithal girdi ile üretilen ekstrüzyon ürünleri ve yassı ürünler dış satımının toplam dışalımı karşılayacak düzeyde olmamasıdır [6]. Şekil 1. Türkiye nin yıllar itibari ile alüminyum dış ticareti [6]. 3. Birincil ve İkincil Alüminyum Üretimi Şekil 2. de görüleceği gibi, alüminyum üretimi, birincil ve ikincil olmak üzere ikiye ayrılmaktadır. Alüminyum içeren cevherin işlenmesiyle alüminyum üretilmesine birincil üretim, daha önce birincil üretimden elde edilen alüminyumun kullanılarak tekrar alüminyum elde edilmesine de ikincil üretim denilmektedir. Birincil alüminyum üretim süreci yüksek yatırım gerektirir, çevreci değildir ve üretim maliyetleri yüksektir. Diğer yandan ikincil üretim çok daha az maliyetlerle daha çevreci bir şekilde yapılabildiğinden, alüminyum geri dönüşüm oranları her geçen gün artmaktadır. Eski hurdaların yeniden dönüşümü, birincil üretimin yaklaşık % 5 i kadar enerji sarfiyatı gerektirdiği için büyük önem taşımaktadır. Ayrıca birincil alüminyum için gerekli olan entegre bir tesisin yatırım bedeli 4000 $/ton iken, ikincil alüminyum tesisinin yatırım bedeli sadece 300 $/ton kadar olduğu belirtilmektedir [7]. Kullanılmış alüminyumdan alüminyum üretildiğinde % 95 daha az enerji tüketilir, işçilik ve yatırım maliyeti en aza düşer. Bir ton kullanılmış alüminyumdan alüminyum üretilirse; 1300 kg boksit bakiyesi 15000 litre soğutma suyu 860 litre proses suyu 2000 kg CO 2 ve 11 kg SO 2 emisyonu daha az oluşur [6]. Kullanılmış alüminyumun geri kazanılması demek, daha az enerji ve hammadde tüketimi demektir. Kullanılmış alüminyumdan alüminyum üretilerek sera gazı emisyonu % 95 ve atık su kirlenmesi % 97 oranında azaltılabilir [8]. Ek olarak, birincil alüminyumun elde edilmesinde yatırım maliyetinin yüksekliği ve ana maliyetlerden olan elektrik enerjisinin pahalı olması sebepleriyle kullanılan alüminyumların geri dönüşüme katılma oranlarını gün geçtikçe arttırmaktadır. 11

Şekil 2. Alüminyum üretim tekniği [7]. İkincil Alüminyum üretimi pek çok açıdan birincil üretime göre avantajlı olmasına rağmen, küçük ölçekli firmalar tarafından (genellikle hurdacılar) yetersiz teknoloji ve sermaye ile yapılmaya çalışılmaktadır. Bunun sonucu olarak hurda sınıflandırması ve rafinasyon yetersiz yapıldığından dolayı yurtiçi geri dönüşümü yapılan alüminyum, içersindeki demir ve magnezyum gibi element oranlarının artması ile gün geçtikçe kirlenmektedir. Önlem alınmadığı takdirde külçe alüminyum konusunda dışa bağımlılık hızla artacaktır [5]. 1980'den itibaren ikincil alüminyum sektöründeki büyüme hızı, birincil alüminyumdan daha büyüktür. Son 20 yılda birincil alüminyum üretimindeki büyüme yaklaşık % 2,5 iken, ikincil sektördeki bu değer % 5'dir. Alüminyum üretiminde bir döngü söz konusudur. Geri dönüşümde kullanılan alüminyumların başlıca iki kaynağı vardır [9]: İşlem ve döküm ürünlerinin üretimi sırasında oluşan geri kazanma olasılığı % 100 olan yeni hurda, Kullanım ömrünü doldurmuş geri kazanma olasılığı yapısı, şekli ve et kalınlığına göre % 30-95 arasında değişen eski hurda. Ana üretim yerlerindeki teknolojik hurdalar, ana üretim yapılan tesislerdeki ekstrüzyon, hadde, yarı mamul gibi artıklardır. Bu artıklarda, henüz yeni işlemden çıktıkları için oksitlenme ve korozyona uğrama gibi problemlerle sık karşılaşılmaz. 4. Alüminyum Geri Dönüşümü Şekil 3 de görüldüğü gibi, bir alüminyum geri dönüşüm prosesi müşterinin istediği alüminyum alaşımı talep etmesiyle başlar. Müşterinin istediği alüminyum spesifikasyonlarını ve miktarı sağlayacak alüminyum için hangi grup hurdalardan, ne kadar kullanmak gerektiğine karar verilir. Bu karar verilirken stoklardaki geri dönüşüm malzemeleri ve bu malzemeleri satın alma maliyetleri de göz önünde tutulur. Daha sonra, uygun görülen karışım ergitme fırınında eritilir. Eritme esnasında, hem alüminyum eriyiği oksitlenmeden koruyacak, hem de istenmeyen malzemelerden arındırılarak temizlenmesini sağlayacak flaks ilaveleri atılır. Bu esnada fırın içinden numune eriyik alınarak içersindeki bileşenler ölçülür ve gerekli görüldüğü takdirde bakır, silisyum gibi çeşitli elementler ilave edilir. Daha sonra eriyik reverber fırınlara aktarılır ve ergitme fırınında üstte kalan cüruflar fırın altından taşıma arabalarına doldurularak fırın içi temizlenir. Reverber fırınında kullanılan alüminyum alaşımı için son ölçümler ve ilaveler yapıldıktan sonra kalıplara döküm işlemi gerçekleştirilir. 12

Şekil 3. 3A Alüminyum Alaşımları A.Ş. alüminyum geri dönüşüm süreci. 4.1. Gruplandırma Gruplandırma işleminde, çok sayıda aynı cins hurda bir araya getirilerek sınıflandırma yapılır. Özellikle otomobil parçalarının cinsine göre ayrıştırılması için, demir malzemelerin demir olmayan malzemelerden ayrılması için manyetik ayrıştırma yaygın olarak kullanılmaktadır [10]. Alüminyumun kendi içinde gruplandırma yapmak için bilgisayar analizi ile renk araştırma yöntemi endüstride kullanılan bir yöntemdir. Patenti alınan bu yönteme göre hurda alüminyumun rengi içerdiği alaşımlara göre farklılık gösterdiğinden, renk analizi ile alüminyumun hangi elementleri içerdiği bulunabilmektedir. Örneğin, içerisinde çok miktarda silikon ve mangan bulunan alüminyum gri renk alırken, içinde yüksek çinko ve bakır bulunan alüminyum kararmaktadır. Ancak, renk analizi bize her bir alaşımı detaylı söyleyememektedir. Örneğin bir alaşım yüksek oranda çinko ve düşük bakır kapsaması ile yüksek oranda bakır ve düşük çinko kapsaması, alaşıma aynı rengi vermektedir. Bu sebeple daha detaylı analizler için lazer spektroskopları kullanılmaktadır [10]. 3A Alüminyum Alaşımlarında renk ayrımına dayalı gruplandırma tecrübeye dayalı olarak yapılmaktadır. Geri dönüşüm için getirilen malzemelerin satın alınması ve ödemenin yapılmasında, tecrübeye dayalı görsel alüminyum analizi de bir teknik olarak kullanılmaktadır. Hurdaların gruplandırılmasında, 3A Alüminyum Fabrikasında izlenen yöntem, hurdaların genel olarak üçe ayrılması ve kayıtlara bu şekilde işlenmesidir. Bunlar, gazoz kutuları, kap kaçak ve otomobil ve beyaz eşya parçalarını temsil eden karter grubudur. Aşağıdaki Şekil 4 de 3A Alüminyum Fabrikasında gruplanmış ve istiflenmiş olan gazoz kutuları görülmektedir. 13

Şekil 4. İstiflenmiş gazoz kutuları. 4.2. Yağ Giderme Alüminyum talaşlar eritilmeden önce üzerindeki yağlardan arınabilmeleri için önce yağ arındırma işleminden geçirilmeli ve daha sonra nemi gidermek için kurutma fırınlarına sokulmalıdır. Merkezkaç kuvvetinin etkisi ile çapakların yağları belli oranda giderilebilse de, bu yöntemle % 2 3 ün altına düşürülmesi pek mümkün olmamaktadır. Yağ giderme işlemi sonucunda, alüminyum eritilirken daha az enerji harcanmakta ve ocak kayıpları daha az olmaktadır [11]. 4.3. Briketleme İşlem artıkları alüminyum parçalar (folyo, ince plaka, ince tel gibi) yağlı olmama, demirli malzeme ile karışmama koşulu ile hem hacim azaltılması hem de eritmede yanma kaybını önlemek için hidrolik preslerde sıkıştırılarak briket bloklar haline getirilirler. Bu briketlerin yoğunluğu 1,2-1,5 gr/cm 3 dür. Alüminyum talaş, çapak ve folyoların briketlenmesi masraf arttırıcı bir işlem olmasına karşılık eritmede sağlayacağı verim nedeniyle büyük ekonomi sağlamaktadır [12].Şekil 5 de preslerde sıkıştırılmış olan kap kacak grubu yer almaktadır. Şekil 5. Preslenmiş kap kacak malzemeleri. 14