y - Afyon Kocatepe Üniversitesi
Transkript
y - Afyon Kocatepe Üniversitesi
MERMER TOZU VE ATIKLARININ KULLANIM ALANLARI Doç. Dr Doç Dr.İsmail İsmail DEMİR AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ GİRİŞ Ş Bilindiği gibi ülkemiz Avrupa Birliği uyum süreci içindedir ve süreç içinde uyum taahhüdü verdiği birçok konuda (çevre, tarım enerji, tarım, enerji eğitim eğitim, sağlık, sağlık yargı yargı, savunma, v.b.) düzenlemeleri yapmak ile yükümlüdür Uyum süreci içerisinde en yükümlüdür. sorunlu olarak görülenlerden “Çevre” konusu ve alt başlığı olan “Atıklar” Atıklar konusunda ülkemizde gerçekleştirilen bilimsel ve endüstriyel çalışmalar yeterli düzeyde görülmemektedir. Bununla birlikte Ülkemiz 23 Ocak 2003 tarihinde üyeliğimizin kabul edildiği AB-Avrupa Çevre Ajansının uyguladığı çevre ve atıklarla ilgili stratejilere de uymak zorundadır. Özellikle teknolojik ve ekonomik değeri olan mermer atıklarının değerlendirilmesi maalesef çok düşük seviyede se yede kalmaktadır. a a tad Uyu Uyum sü süreci ec ve e Çe Çevre e Ajansına olan üyeliğimiz gereği maden sektöründe de g geri dönüşüm ş stratejilerini j uygulamak ve hayata geçirmek Türkiye’nin önemli g görevleri arasındadır. Atık ürünlerin depolanması ya da doğal çevreye atılması çevre kirliliğine ve doğal kaynakların kirlenmesi gibi sorunlara neden olabilmektedir olabilmektedir.. Günümüzde, atık ve artık olarak ortaya çıkan malzemelerin yeniden kullanımı ve geri dönüşümü konusunda yoğun olarak çalışılmaktadır çalışılmaktadır.. B çalışmalarda Bu l l d atıklardan t kl d yenii ürünler ü ü l elde ld edilmesi dil i veya bunların katkı maddesi olarak kullanılması amaçlanmaktadır amaçlanmaktadır. ç . Atıkların yyeniden kullanımı veya y g geri dönüşümü;; sınırlı olan doğal kaynakların kullanımını dönüşümü azaltarak, doğanın tahrip edilmesini önlemekte, üretimde verimliliği artırmakta ve atık depolanması sonucu oluşacak çevre problemlerini en aza indirmektedir. indirmektedir. Mermerlerin düzgün geometrik şekil alabilmesi için kesilmesi gerekmektedir gerekmektedir.. Kesme işlemi sonunda mermer tozu ortaya çıkmaktadır çıkmaktadır.. Mermerlerin kesiminde soğutma ğ suyu y kullanıldığından ğ ve toz bastırıcı olarak sulu kesim yapıldığından, mermer kesiminden çıkan ince şlam boyutundaki parçacıklar başlangıçta ıslak olarak depo edilmekte veya doğrudan araziye bırakılmaktadır. bırakılmaktadır. Dolayısıyla y y ççevre kirlenmesi söz konusudur konusudur.. Mermer işleme ş tesislerinin yyoğunlaştığı ğ ş ğ bölgelerdeki mermer atık sahaları, kamuoyu gözünde çevre ve doğal güzelliğe zarar verdiği gerekçesiyle tepkilere neden olmaktadır olmaktadır.. Mermerlerin ocaktan çıkarılması, blok mermerin fabrikada işlenmesi esnasında ortaya çıkan ve mamul mermer üretiminden geriye kalan bütün mermer parça ve tozları mermer atığı olarak kabul edilmektedir. edilmektedir. Mermer atıkları, oluşum ş yyerlerine g göre ocaklarda ve fabrikalarda oluşan atıklar, boyutlarına göre ise ise;; molozlar, kapaklar, paledyenler l d l ve toz t atıkları t kl olarak l k adlandırılıp dl d l sınıflandırılmaktadırlar sınıflandırılmaktadırlar.. Tesislerde işlenen mermerlerden toz ve kırıntı artıkları, işlenen mermerlerin yaklaşık olarak % 30’unu 30 ’unu oluşturmaktadır. oluşturmaktadır. Değişik sanayi kollarında kullanım alanı bulabilen kırıntı mermer atıkları, alternatiflerinin yerine kullanıldığı takdirde çok daha ucuz bir girdi olabilmektedir olabilmektedir.. Mermer fabrikalarında üretim atığı olarak çıkan toz atıklar genellikle değerlendirilememekte ve çevre kirliliği açısından da sorunlar yaratmaktadır yaratmaktadır.. Mermer Oluşum Yerlerine Göre Mermer Atıkları Atıklarının Çeşitleri • A)-Ocaklarda Oluşan Atıklar Mermer ocaklarında bulunan arızalar (fay, çatlak, yarık)) blok üretimi sırasında;; blok elde y edilmemesine,dolayısıyla da irili ufaklı molozların açığa çıkmasına sebep olmaktadır. • Bu tür mermer atıklarına atıklarına, ocağın jeolojik yapısına ve kristal yapısına uygun üretim yöntemi seçmemek, yani yanlış üretim metodu uygulamak artıkların oluşumuna sebep olur olur. • Ocaklarda mermer atıklarının oluşmasına diğer bir etken de sayalama y işlemidir işlemidir. ş . Ocakların tektonik yapısına uygun olarak elde edilen çok büyük ve şşekilsiz p parçalar, ç ççeşitli ş amaçlar ç için ç farklı yöntemlerle istenilen ebatlarda alt, üst ve yyanlardan kesilirler kesilirler.. Bu atıklara g genel olarak pasa adı verilir verilir.. Ocak üretim miktarının yaklaşık y ş % 50 50’sini ’sini oluşturan ş bu atıkların tamamının değerlendirilmesi mümkün olmamakta, mermer ocak işletmelerinin etrafında bir taş toprak yığını halinde bekletilmektedir.. bekletilmektedir • B)-Fabrikalarda Oluşan Atıklar • Fabrikalarda kesilen bloklardan belirli ebatlarda plakalar elde edilmektedir. Elde edilen bu plakaların baş kesme ve yan kesmelerde uygun ölçülerde ebatlandırma yapılır yapılır. Parlatma ve cilalama işlemlerine tabi tutulur. Bu işlemler sırasında çok küçük boyuttaki mermer tozu atıkları oluşmaktadır. l kt d • Bu işlemler sulu olarak yapıldığında açığa çıkan artıklar su ile birlikte taşınmakta ve genellikle havuz yöntemi uygulanarak yg toplanmaktadır. p Bu suyun y g geri kazanılması sonucunda artık tozlar elde edilmektedir. • Şekil 1 1. Mermer işleme tesislerinde oluşan mermer atıkları (a. çökeltme havuzu solda ve b. paledyen atıklar sağda). Boyutlarına Göre Mermer Atıkları Molozlar:: Mermer ocaklarının jjeolojik Molozlar j ve teknik yyapısından p kaynaklanan fay, kırık ve çatlaklardan dolayı blok üretimi sırasında ortaya çıkan şekilsiz ve çeşitli boyutlardaki parçalarıdır p ç . Küçük ç molozlar mozaik ve karo mermer parçalarıdır. üretimi için kullanılmaktadır kullanılmaktadır.. Köşeleri kırık, delik kanallı, geometrik bozukluğu gibi görünür kusurları olan bloklarda molozlar sınıfına girer girer.. Kapaklar: Bunlar mermer işletme tesislerinde kesim Kapaklar: sırasında d alt lt ve yan kısımlarda k l d kalan k l artıklar t kl ile il monolama l ve monotel kesme sonucu oluşan atıklardır atıklardır.. Bu tip mermer atıklarının bir yüzeyleri düzgün olup iri boyutlu mermer parçalarıdır. parçalarıdır l d . Ayrıca A ocaklarda, kl d büyük bü ük blokların bl kl sayalanması l sırasında alt, üst ve yan yüzeylerde açığa çıkan parçaları da kapak olarak isimlendirilir. isimlendirilir. Boyutlarına Göre Mermer Atıkları Paledyenler: Paledyenler y : Mermer işleme ş tesislerinde,, ocaklardan getirilen bloklar katraklar ve S/T Makinesi yardımıyla plakalar halinde kesilirler kesilirler.. Kesilen bu plakalar yan kesme ve başş kesme makinelerinde maksimum alan edilecek şekilde ebatlanır ebatlanır.. Bu ebatlama esnasında geriye kalan ve düzgün geometrik şekilde elde edilemeyen plakalara denir denir.. Tozlar: Mermer tozu, en küçük boyutlu mermer atıklarıdır Tozlar: atıklarıdır.. Mermer işleme tesislerinde blokların ve plakaların kesilmesi sırasında d oluşan, l öğüt öğütme i l i tabi işlemine t bi tutulmadan t t l d kolloidal k ll id l yapıda bulunan ve büyük çoğunluğu da 250 µm’nin altında olan mermer tanecikleridir tanecikleridir.. Kesme işleminde su k ll l kullanılması nedeniyle d i l suyla l birlikte bi likt çökeltme ök lt h havuzlarına l taşınır.. Havuzlarda çökelen mermer tozu daha sonra atık taşınır sahalarına alınmaktadır alınmaktadır.. Mermer Atıklarının Değerlendirme ğ Alanları İnşaat Sanayi Sanayi:: Mermer atıkları inşaat sektöründe aşağıdaki uygulamalarda kullanılmaktadır kullanılmaktadır;; • • • • • • • • Sıva harcı karışımlarında, Dolgu g malzemesi olarak,, Mozaik üretiminde, Kaplama p ve döşemelerde, ş , Kireç üretiminde, Mıcır olarak,, Paledyen olarak, Karayolu y ve demir yyollarında,, kullanım alanları bulmaktadır.. bulmaktadır Kireç ç üretiminde Mermer tozu kullanımı CaCO3 + ısı → CaO + CO2 CaO + H2O → Ca(OH)2 + ısı Ca(OH) + CO2 → CaCO3 + H2O Beton üretiminde; Beton karışımına ş ince malzeme olarak belli oranlarda katılır. • Betonun geçirimliliğini azaltır azaltır. • İşlenebilirliğini artırır. • Donma-çözünme direncini artırır. Gazbeton üretiminde;; Kalsine edildikten sonra, 2Al + 3Ca(OH)2 + 6H2O 3CaO Al2O3 6H2O + 3H2 (gaz) Seramik Sektöründe Sektöründe:: Seramik üretiminde % 5-6 oranında mermer kullanılmaktadır. y ve sırlarında CaO olarak kullanılmaktadır. Seramik bünye bünyeye alınan hammadde kaynakları genel olarak olarak;; kalsit, dolomit ve mermerdir. mermerdir. Karışık ve kalsitli akçini çamurlarının mineralojik bileşiminde % 5-20 arasında CaCO3 kullanılır kullanılır.. Bu CaCO3 çok ince öğütülmüş mermer halinde bileşime katılır.. İri taneli ve iyi dağılmamış kalsit, çamur içinde katılır h t l hatalara yoll açar açar.. Özsüz Ö ü seramik ik hammaddesi h dd i olan l kalsit k l it türleri, seramik çamurlarında artan sıcaklık ile birlikte gözenekliliği azaltır azaltır.. CaO sırdaki SiO2 ile reaksiyona y girerek bir ara tabaka g oluşturur.. Bu ara tabaka seramik teknolojisinde çok oluşturur önemlidir.. CaO sır içindeki diğer oksitlerle birleşerek cam önemlidir oluşumuna yardımcı olmaktadır olmaktadır.. Çimento İmalat Sanayi Sanayi:: Çimento;; CaO, SiO2, Al2 Çimento Al2O3, Fe2 Fe2O3 ve eser halde MgO y kalker ve kil karışımı ş olan, ihtiva eder, esas itibariyle klinkerleşme sıcaklığına kadar ısıtıldıktan sonra, gerektiğinde alçı, vb. vb. katkı maddeleri karıştırılıp öğütülerek toz halinde elde edilen bir malzemedir malzemedir.. En önemli özelliği %1111-15 su ile karıştırıldığı zaman belli bir süre sonra sertleşerek karışımdaki diğer malzemelerin birbirine b ğl bağlanmasını sağlar. sağlar ğl . Çimento sanayinde çok miktarda CaCO2 bileşimli hammaddeler kullanılır, kullanılır mermer atıkları hem NPÇ klinkeri üretiminde hem de Beyaz Portland çimentosu üretiminde kullanılmaktadır.. Normal portland çimentosu bileşimindeki kullanılmaktadır kalker k lk yerine i h hammadde dd olarak l k mermer, kil yerine i d de kaolen kullanılmasıyla beyaz portland çimentosu elde edilmiş olur olur.. Kireç ç üretiminde Mermer tozu kullanımı CaCO3 + ısı → CaO + CO2 CaO + H2O → Ca(OH)2 + ısı Ca(OH) + CO2 → CaCO3 + H2O MERMER TOZU KİMYASAL YAPISI SİO2 MgO CaO Fe2O3 Kızd Kızd. Topl. Topl Kay. 4 67 0,80 4,67 0 80 0 03 0,03 51 80 51,80 CaO+MgO ≥90-80 41 16 98,06 41,16 98 06 • • • • • • • • Parça mermer atıklar; Beton agregası, Döşeme plağı agregası, Sıkıştırılmış yol zemini zemini, Baraj ve İnşaatlarda dolgu malzemesi, Demir yolu zemin malzemesi, Paledyen yer döşeme malzemesi, Paledyen-yer malzemesi Diğerleri. • Toz mermer atıklar; • Zirai kireçtaşı-Zirai toprak ve zemin ayarlayıcı l , • Yem ve mineralli besinler, • Sıva katkı malzemesi, • Çimento üretimi, • Kireç üretimi üretimi, • Kalsine dolomit üretimi, • Cüruf yapıcı malzeme, • • • • • • • Refrakter malzeme malzeme, Asit nötrleştirmede, Cam üretiminde, Kağıt üretiminde, üretiminde Şeker rafinasyonunda, Baca gazından kükürdün gideriminde, Diğerleri Diğerleri. Plastik Sanayi Sanayi:: Plastik malzemelere, kalınlık ve tokluk vermesi amacıyla ççeşitli ş dolgu g maddeleri katılmaktadır katılmaktadır.. Bu dolgu g maddeleri maddeleri;; mermer tozu, odun tozu ve asbest tozudur tozudur.. Kağıt ğ Sanayi S Sanayi: : CaCO3 CaCO 3, özellikle sigara kâğıdı başta olma üzere gazete kâğıdı kâğıdı, kaliteli dergi kâğıtları üretiminde kullanılmaktadır kullanılmaktadır.. Yağ emme özelliğinden dolayı matbaa mürekkebinin hızlı kurumasını sağlamaktadır sağlamaktadır.. Kâğıt sektöründe dolgu veya kaplama malzemesi olarak kullanılmaktadır kullanılmaktadır.. CaCO3 CaCO3 veya MgCO3 MgCO 3, kullanılması kâğıdın daha düzenli yanmasını sağlamaktadır. sağlamaktadır. Bununla birlikte CaCO CaCO3 3 ile yapılan kâğıtlar daha dayanıklı olmaktadır olmaktadır.. Kâğıt imalatında selülozun pişirilmesi sırasında sıvının hazırlanmasında mermer kullanılmaktadır.. Pişme sıvısı, kullanılmaktadır sıvısı kireç taşı ile SO SO2 2 arasında oluşan reaksiyon sonucu meydana gelir gelir.. Tarım ve Gübre Sanayi Sanayi:: Toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri, üzerinde yyetişen ş ürünler açısından ç büyük y önem taşır.. Toprağın katı kısmı %1,5–5 oranında organik taşır madde ve %95– 95–99 oranında mineral maddeleri ihtiva eder eder.. Kalsiyum oranı toprağın yapısı bakımından etkili olduğu kadar, kimyasal nitelikleri üzerinde de etkili olduğundan ğ toprağa p ğ yyeterli bir kalsiyum düzeyi sağlaması gerekir gerekir.. Doğal olarak sularla yıkanma yüzünden durmadan kireç kaybettiği için toprağa zaman zaman (3–6 yılda bir) kireçli madde vermek gerekir gerekir.. Kireçle toprak ıslahı için, kalsiyumlu maddeler kullanılır kullanılır.. Bunlar; kalsiyum Bunlar; y karbonat,, kalsiyum y oksit ve hidroksil veya dolomit gibi maddeler kullanılır kullanılır.. Yem Sanayi Sanayi:: Özellikle yumurta yemlerinde CaO veya CaCO3 CaCO3 olarak y 2mm altında olan toz katılmaktadır. katılmaktadır. Bu oran % 10 10– – boyutu 12 arasındadır arasındadır.. Düşük kalsiyum oranlı yemler tavuklarda yumurta verimini önemli ölçüde etkilemektedir etkilemektedir.. Türk Standartları Enstitüsünün TS TS60 60 standartlarına göre mermer tozu hayvan yemi olarak kabul edilmektedir. edilmektedir. Buna göre bileşiminde en az % 92 CaCO3 CaCO3 bulunan mermerler bu amaç için i i kullanılırlar k ll l l . kullanılırlar. Boya Sanayi Sanayi:: Boya imalatında katkı maddesi olarak kullanılan kalsit (CaCO3 (CaCO 3), özellikle sulu boyalar için önemlidir önemlidir.. Bunun için 10 mikronun altında ve çok saf kalsit kullanılmaktadır. kullanılmaktadır. Kalsitin içindeki demir oksit oranı % 0,03’den 03’den az olması istenir.. istenir Yol Yapımında Yapımında:: Stabilizasyon malzemesi olarak yollarda kullanılır. kullanılır. Yol ş plastisite, g p genleşme ş zeminindeki kil mineralleri ile birleşerek ve kabarma katsayılarına etki eder. eder. Ayrıca mıcır olarak da yol yapımında kullanılır. kullanılır. Demiryolu Zemin Malzemesi Malzemesi:: Demiryoluna sağlam bir zemin oluşturmak için öncelikle zemine balast denilen yeterli sağlamlıkta ve boyutlandırılmış granül taş döşenir döşenir.. Böylece demiryolu üzerindeki yükler rahat bir şekilde karşılanırken, demiryolları yapım malzemeleri olan travers ve raylar suyun etkisinden korunmuş olur olur.. Cam Sanayi Sanayi:: M Magnezyum ve kalsiyumca k l i zengin i kireçtaşları ki t l k ll l . kullanılır. kullanılır Kalsiyumca zengin olan malzeme şişe ve pencere camı, Mg’ca g zengin g olanlar özel cam imalinde kullanılır kullanılır.. Kimya Sanayi Sanayi:: Karpit yapımında kullanılır kullanılır.. Karpit, elektrik fırınlarında kireçtaşı ve kok kömürlerinin şarjı sonucu elde edilir edilir.. Kok ile kireçtaşı % 40 40– –60 arasındadır arasındadır.. Bu işlem için kullanılacak kireçtaşı saf ve yüksek kalsiyumlu olmalıdır olmalıdır.. Diğer Kullanım Alanları Alanları:: Bu alanlar dışında; dışında ş ; soda imalinde,, refrakter malzeme imalinde, oto lastiği imalinde, patlayıcı malzeme imalatında, temizlik malzemeleri, haşere öldürücü ilaçlarda kullanılır kullanılır.. Ayrıca madencilikte madencilikte;; Yeraltı işletmeleri, işletmeleri cüruf yapıcı, yapıcı flotasyon, kalsine dolomit üretiminde kullanılır kullanılır.. Sonuç ç Mermer atıklarının taşınma ve depolanma problemlerinin ve bununla birlikte ççevreye y verdiği ğ zararların da en aza indirgenebilmesi için kullanım alanları tespit edilmiş ve bu atıkların kullanılabileceği alanların oldukça geniş olduğu görülmüştür görülmüştür.. Mermer atıklarının belirlenen alanlarda kullanıldığı takdirde olumsuz yyönlerinin ççok düşük ş bir düzeye y g gerileyeceği y ğ ve mermer sektörüne büyük faydalar sağlayacağı ve bununla birlikte ekonomik kazanımları da beraberinde getireceği düşünülmektedir.. düşünülmektedir Bununla birlikte hem toz ve hem de parça atıkların büyük bölümünün g geri kazanımının yyapılamadığı p ğ anlaşılmaktadır anlaşılmaktadır. ş . Söz konusu atık ve artıkların daha yüksek oranda geri kazanımı için bu alanda yapılacak Ar Ar--Ge çalışmaları önem taşımaktadır taşımaktadır..