Bağlayıcı madde seçimi ve karakterizasyonu

Literatürde, EAO baca tozu numunesine uygulanan S/S teknolojisi ile ilgili yapılmış çalışmalar incelendiğinde bir çok bağlayıcı madde kullanılarak denemeler yapıldığı görülmektedir. Ağır metal davranışlarını sınırlama veriminin yüksek olduğu inorganik sistemler, özellikle çimento bazlı sistemler tercih edilmektedir.

Fernandez, A. I., ve diğerleri, (2003) yaptıkları çalışmada EAO baca tozu arıtımında en çok tercih edilen bağlayıcı sisteminin çimento ve kireçten oluşan karışım sistemleri olduğu belirtmişlerdir. Benzer şekilde Salihoğlu, G. (2007) yaptığı tez çalışmasında, uçucu kül, tufal, çimento fırını tozu gibi birçok puzolanik bağlayıcı sistemleri ile çalışmış, fakat sonunda en uygun S/S veriminin çimento ve kireç karışımı ile sağlandığı sonucuna varmıştır. Pereira, C. F. Ve diğerleri (2007) çalışmalarında çimento+uçucu kül ve kireç + uçucu kül sistemlerinin EAO baca tozu stabilizasyonunda kullanılan yaygın uygulamaları arasında olduğu belirtmişlerdir. Glasser F. B, (1997) uyguladığı bir çalışmasında cüruf ve uçucu kül karışı ile yapılan EAO baca tozu S/S çalışmalarının ekonomik ve avantajlı olduğunu belirtmiştir. Fernandez, A.I ve diğerleri (2003)‟nin yaptıkları çalışmada yeni bir bağlayıcı türü olarak önerdikleri düşük kalite MgO‟i (LG MgO) kirece alternatif bir katkı maddesi olarak kullanmışlardır. Sadece düşük kalite MgO‟i EAO baca tozu stabilizasyonunda uygulayarak yaklaşık %28 oranında atığı EPA yönetmeliklerine uygun olarak verimli bir şekilde bertaraf etmişlerdir. Sadece kireç kullanılarak yapılan EAO baca tozu S/S uygulamalarında sistemin yüksek pH‟lara ulaşmasından dolayı Pb‟nin tekrar çözünür duruma geldiği ve EAO içeriğinde önemli oranda bulunan Pb‟nin arıtımını güçleştirdiğini belirtmişler ve buna karşılık MgO‟in S/S sisteminin pH‟ını 9-10 aralığında tamponlayarak ağır metallerin minimum çözünürlüğe sahip olduğu pH aralığında kalmasını sağladığına değinmişlerdir. Fakat literatür araştırmasında düşük kalite MgO ile yapılan stabilizasyon çalışmalarının oldukça sınırlı sayıda olduğu görülmüştür ve geliştirilmeye ihtiyaç duyulduğu anlaşılmıştır.

Bu amaçla LG MgO‟in çimento ile beraber kullanılarak oluşturulacak sistemin kirletici davranışlarına etkisinin anlaşılabilmesi ve uygulanabilirliğinin ortaya konması düşüncesiyle, bu bağlayıcıların kullanıldığı S/S çalışmasının yapılmasına

109

karar verilmiştir. Literatürde çimento ve düşük kalite MgO karışımı ile S/S uygulaması örneklerine ulaşılamamıştır. Sadece İngiltere‟de Surrey Üniversite‟sinde bu konuda bir çalışma yürütülmektedir. Çimento ve LG MgO‟den oluşan karışım 1/1 ile 1/7 (Portland Çimentosu/LG MgO) arasında değişen bağlayıcı oranlarında bloklar hazırlanarak denemeler yapılmıştır (Çubukçuoğlu, B., 2009) Çalışmaların halen devam etmesinden dolayı konuyla ilgili sonuçlar değerlendirilememiştir.

Bu çalışmada, çimento ve LG MgO karışımından oluşan ve 1/0,5 ile 1/5 (Portland Çimento/LG MgO) arasında değişen bağlayıcı oranlarında çalışılmıştır. Bu bağlayıcı oranları ağırlıkça toplam katı blok kütlesinin %20, %30 ve %40 EAO baca tozu eklenerek denemeler gerçekleştirilmiştir.

Çalışma kapsamında, “Akdeniz Mineral A.Ş” firmasına ait Eskişehir‟de bulunan tesisden LG MgO temin edilmiştir. LG MgO, 1100 °C‟de çalışan döner fırınlarda manyezitin kalsinasyonu sonucu yan ürün olarak oluşur. Uçucu tozlar siklonlarda torba filtrelerle tutulurlar. Daha sonra su verilerek uzun süre normal hava koşullarında beklemeye bırakılır. Bunun sonucunda kireç içeriğinin karbonizasyonunda Magnezyum hidroksit çözünürlüğü ile pH 10,5 dengesi oluşturulur.

Düşük maliyetli bağlayıcı maddelerinin kullanımı atık bertarafında uygun olacağı için düşük MgO içeriğine sahip ürün temin edilmiştir. Kireçle kıyaslandığında MgO‟in fiyatı 4-10 kat kadar fazladır. O yüzden stabilizasyon çalışmalarıda düşük kalite MgO tercih edilir. Akdeniz Mineral A.Ş firmasından iki ayrı LG MgO emin edilmiştir. Bunlardan biri %20 EAO baca tozu S/S‟inde diğeri ise %30 ve %40 EAO baca tozu S/S‟inde kullanılmıştır. Çizelge 5.6 bu iki ayrı LG MgO‟in kimyasal karakterizasyonu Rigaku ZSX Primus II XRF cihazı ile ölçülerek verilmiştir.

Çalışma kapsamında kullanılan diğer bağlayıcı madde çimentodur. Portland çimentosu üretiminde öncelikle kalkerli ve killi malzemelerden oluşan hammadde karışımı yüksek sıcaklıklara (1350 – 1450 °C) kadar pişirilmekte ve klinker elde edilmektedir. Klinkerin temel hammaddeleri olan kalker ve kil doğada saf halde bulunmamakta ve bunların içinde çeşitli yabancı maddeler de yer almaktadır. Bu nedenle portland çimentolarının yaklaşık %90‟ını oluşturan CaO, SiO2, Al2O3 ve Fe2O3 gibi temel bileşenler dışında MgO ve SO3 ve alkali oksitleri gibi bazı minör bileşenlerde bulunmaktadır. Daha sonra sıcaklığı çevre sıcaklığına kadar düşürülmüş

110

olan klinkere %3 - %6 oranında alçıtaşı (CaSO4.2H2O) katılarak bu iki malzeme birlikte öğütülmektedir. Portland çimentosunu oluşturun oksitler ve miktarları Çizelge 5.7‟de gösterilmiştir.

Çizelge 5.6 : Çalışmada kullanılan LG MgO‟lerin kimyasal karakterizasyonları. Ağırlıkça %

BileĢenler (Oksit Form)

%20 EAO Baca Tozu Ġçerikli S/S Bloklarının Yapımında

Kullanılan LG MgO

%30 ve %40 EAO Baca Tozu Ġçerikli S/S Bloklarının Yapımında Kullanılan LG MgO

MgO % 70 – 73 80,07 Si02 % 20 – 22 15,82 CaO % 2 – 3 2,05 Fe2O3 % 1 – 3 1,45 Al2O3 - 0,23 NiO - 0,17 MnO - 0,09 Cr203 - 0,04 Cl - 0,02 ZnO - 0,02 SO3 - 0,02 K2O - 0,01

Çizelge 5.7 : Portland çimentosunu oluşturan oksitler ve miktarları.

Kimyasal BileĢim Ağırlıkça %

CaO 61-67 SiO2 17-24 Al2O3 3-8 Fe2O3 1-6 MgO 0,1-4 Na2O+K2O 0,5-1,5 SO3 1-3

EAO baca tozu ile yapılacak bloklarda TS EN 197-1 standardına uygun olarak üretilmiş AKÇANSA Tip I 42,5 R Portland çimentosu kullanılmıştır. PÇ ibaresi portland çimentosunun simgesi olup, 42,5 rakamı, 28 günde istenen minimum mukavemet değerini göstermektedir.