Kömür madenciliği atığı içeren tuğla üretimi ve karakterizasyonu

Abstract

Teknolojinin gelişmesiyle birlikte hammadde ve enerji ihtiyacı gün geçtikçe artmaktadır. Enerji ve hammadde ihtiyacının büyük kısmı madenlerden elde edilmektedir. Madenlerin işletilmesi sonucunda diğer endüstriyel faaliyetlerde olduğu gibi atıklar meydana gelmektedir. Milyon tonları bulan atık miktarları çevre kirliliği ve insan sağlığı açısından çok büyük tehdit oluşturmaktadır. Madencilik atıklarından biri olan kömür atıklarının bertarafı da ciddi sorunlar teşkil etmektedir. Bu çalışmada, kömür madencilik atıklarının tuğla yapı malzemesi olarak kullanılabilirliğini incelemek için bir araştırma yapılmıştır. Çalışma, kuru öğütme yapılarak toz haline getirilen kömür üretim işlemlerinin farklı aşamalarından elde edilen kömür madenciliği atıklarının tuğla kili içerisine değişen oranlarda (%0-100) ilave edilip presleme yöntemiyle şekillendirilen tuğla örneklerinin 950, 1050 ve 1150 °C sıcaklıklarda pişirilmesi ve pişmiş numunelerin fiziksel, mekanik, mineralojik ve mikroyapısal özelliklerinin incelenmesini kapsamaktadır. Atık içeren tuğla özellikleri, atık içermeyen standart tuğla özellikleri ile kıyaslanmıştır. Her üç pişirme sıcaklığında da su emme, görünür gözeneklilik ve yığın yoğunluk değerleri Şist A ilavesiyle standart numuneye benzer değerlerde elde edilmiştir. Şist B ilavesiyle su emme ve görünür gözeneklilik değerleri artmış, yığın yoğunluk değerleri ise azalmıştır. Tüm tuğla numuneleri Türk standartlarına göre gerekli basınç dayanımına (en az 7 MPa) sahiptir. Kömür madenciliği atıklarının tuğla üretiminde alternatif hammadde kaynağı olarak kullanılabileceği saptanmıştır.

The requirement for raw materials and energy, along with the development of technology, proceeds to increase with each passing day. Most of the energy and raw material requirements are obtained from mines. As in all industrial activities, wastes are generated as a result of the operation of mines. The amount of waste reaching millions of tons poses a great threat to environmental pollution and human health. The disposal of coal mining wastes, which is one of the mining wastes, also poses serious problems. The purpose of this study was to investigate on the use of coal mining waste as a brick building material. The study has involved the addition of coal mining wastes obtained from different stages of coal production processes, which are pulverized by dry grinding, into the brick clay in varying proportions (0-100%), shaping by the pressing method and firing of the brick samples at 950, 1050, and 1150 °C temperatures. It has also involved thermal analysis (TGA) and XRD analysis of brick clay and coal mining wastes, the examination of the physical, mechanical, mineralogical, and microstructural properties of fired brick samples. The waste containing brick properties were compared with the waste-free standard brick properties. At all three firing temperatures, the bulk density, apparent porosity, and water absorption values were similar to the standard sample with the addition of Shist A. With the addition of Schist B, the apparent porosity and water absorption values increased, the bulk density values decreased. All brick samples had the required compressive strength according to Turkish standards (at least 7 MPa). Coal mining wastes have been found to be a viable alternative raw material option for brick construction.