Akademik Veri Yönetim Sistemi
Yılmaz T.(Yürütücü), Erçıkdı B., Cihangir F., Orak M., Boyraz T.
Yükseköğretim Kurumları Destekli Proje, BAP Araştırma Projesi, 2025 - 2027
Bu çalışmada, hem çimentolu macun dolgu (ÇMD) hem de bor atıkları (BA) açısından başta çevresel olmak üzere tüm olumsuzluklar (toprak ve su kirliliği, asit maden drenajı, sera gazı emisyonu, çimento maliyeti, vb.) dikkate alınarak BA'nın sülfürlü maden atığı (SMA) içeren ÇMD'de Portland çimentosu (PÇ) yerine kısmi ikame olarak kullanımının araştırılması amaçlanmaktadır. Dünya genelinde metalik hammadde ihtiyacı giderek artmakta ve bu talebin karşılanması daha düşük tenörlü cevherlerin ekonomiye kazandırılmasını zorunlu kılmaktadır. Bu durum, çevresel sorunlara sebep olabilecek ince boyutlu maden atıklarının miktarını önemli ölçüde arttırmaktadır. Önceden yerüstü atık barajlarına ve/veya derin denizlere deşarj edilen bu maden atıklarının sülfürlü mineraller (pirit, pirotin vb.) içermesinden dolayı, artan çevresel baskılar ve yasal kısıtlamalar atıkların çevre dostu bir şekilde bertaraf edilmesini zorunlu hale getirmiştir. Bu kapsamda, Avrupa Birliği Komisyonunca "mevcut en iyi" atık yönetimi yöntemlerinden birisi olarak gösterilen çimentolu macun dolgu (ÇMD) teknolojisi teknik açıdan yeterli dayanım/duraylılık performansını göstermesi, ekonomik ve çevre dostu olması gibi üstünlükleri sebebiyle uzun yıllardır kullanılmaktadır. Fakat ÇMD bünyesindeki maden atıklarının pirit, pirotin gibi sülfürce zengin mineraller ihtiva etmesinden dolayı özellikle uzun dönemde asit-sülfat etkisi kaynaklı asit maden drenajı (AMD) meydana gelmektedir. Bu olumsuz etkinin önlenmesi/azaltılması konusunda ÇMD içerisinde kullanılan Portland çimentosunun (PÇ) başarılı olamadığı bilinen bir gerçektir. Ayrıca, kullanılan PÇ işletme maliyetlerini önemli ölçüde etkilerken çimentonun üretimi esnasında atmosfere dikkate değer miktarda sera gazı salınmaktadır. Başta sülfürlü maden atıkları (SMA) kaynaklı olmak üzere ÇMD'de meydana gelen tüm olumsuzlukların engellenmesi/azaltılması için doğal veya endüstriyel atık ürünlerin bağlayıcı ve/veya atık malzeme yerine kısmi ikame olarak kullanılması üzerine birçok çalışma yürütülmüştür. Diğer taraftan, cevher hazırlama ve rafinasyon işlemleri sonucunda açığa çıkan bor atıklarının kimyasal kompozisyonları uyarınca ÇMD'de meydana gelen olumsuzlukların engellenmesi/azaltılması konusunda kullanılabileceği öngörülmüştür. Dünya bor rezervlerinin yaklaşık %73'ü ülkemizde bulunmakta ve bor üretimi sonucunda büyük miktarda (yıllık 950 bin ton) bor atığı açığa çıkmaktadır. Atık barajlarına depolanan BA miktarının giderek artmasından dolayı mevcut atık barajları dolmakta, atık barajı için yeni alanlara ihtiyaç duyulmakta ve bu durum atık depolama maliyetlerinin artmasına yol açmaktadır. Ayrıca, bu atıkların ciddi çevresel sorunlar (toprak ve su kirliliği vb.) oluşturma potansiyeli bulunmasından dolayı bor atıklarının ekonomik, emniyetli ve çevre dostu bir şekilde bertaraf edilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu proje çalışmasında SMA içeren ÇMD ortamında bağlayıcı yerine belirli oranlarda bor atığı ikame edilerek bir taraftan toprak ve su (yerüstü/yeraltı) kaynakları açısından potansiyel tehdit oluşturan SMA ve BA'nın olumsuz etkilerinin engellemesi ve/veya azaltması, diğer taraftan ÇMD performansının iyileştirilmesi hedeflenmektedir. Bu proje, bir taraftan ÇMD karışımlarına kısmi olarak BA ikamesiyle sülfürce zengin maden atıklarının oksidasyonu sebebiyle özellikle uzun dönemde ÇMD bünyesinde oluşan duraylılık (AMD ve göçük oluşumu, vb.) problemlerine karşı alternatif bir çözüm önerme potansiyeli sunmaktadır. Diğer taraftan ise, toprak ve su (yerüstü/yeraltı) kaynakları açısından tehdit oluşturma potansiyeli bulunan bu endüstriyel atıkların (SMA ve BA) olumsuz etkilerinin engellenmesi ve/veya azaltılması açısından araştırılacak ilk bilimsel çalışma olacaktır. Ayrıca, bu çalışma BA'nın rehabilitasyon (atık depolama, vb.) maliyetlerinin ve çimento üretimi/ kullanımı kaynaklı hava kirliliği (CO2 emisyonu), enerji ve işletme maliyetlerinin azaltılmasına katkı sağlayıcı çözüm üretecektir. Son olarak bor atıkları için yeni bir kullanım alanı ortaya çıkarılacaktır. Bu proje çalışmasında, sülfürlü maden atıkları (SMA) içeren ortamda bağlayıcı (PÇ) yerine ağırlıkça %5, %10 ve %15 oranlarında farklı türlerde (Kırka BA ve Borojips) normal ve kalsine edilmiş bor atığı (BA) ikamesinin ÇMD'nin kısa ve uzun dönem dayanım/duraylılık, asit/sülfat oluşumu ve mikroyapı performansına etkisi değerlendirilecektir. Bu kapsamda SMA Çayeli Bakır İşletmeleri (Rize-Çayeli)'nden temin edilecek iken, iki farklı türdeki BA Eskişehir ve Balıkesir'de faaliyet gösteren Eti Maden işletmelerinden getirilecektir. %7 PÇ oranında kontrol numuneleri ve %7 bağlayıcı içeriğinde PÇ yerine %5-10-15 oranlarında farklı türlerde BA ikame edilerek ÇMD numuneleri üretilecektir. Üretilen ÇMD numuneleri 7, 28, 56, 112 ve 224 günlük kür süreleri sonunda tek eksenli basınç dayanımı testlerine ve asit-sülfat (pH ve SO4-2) analizlerine tabi tutularak ÇMD'nin dayanım/duraylılık performansı incelenecektir. Ayrıca, aynı karışım özelliklerinde hazırlanan ve hiçbir tahribatlı teste tabi tutulmamış ÇMD numunelerinin 28 ve 224 günlük kür süreleri sonunda detaylı mikroyapı testleri (MIP, SEM, XRD, FTIR, vb.) gerçekleştirilerek bor atıklarının ÇMD'nin mikroyapı performansına etkisi ve mekanik özellikler ile bağlantısı araştırılacaktır.