Küresel malzemeler

8 farklı boyutta cam ve 3 farklı boyutta plastik küreler üzerinde çalışılmıştır. 3.3.2 Küresel olmayan malzemeler

Küresel olmayan malzemeler olarak filtre kumu, perlit ve kırık cam kullanılmıştır. Türkiye’de sadece bir firmada (Eczacıbaşı Esan Endüstriyel Hammaddeler San. ve Tic. A.Ş.) bulunabilen garnet ile çalışmalar gerçekleştirilmeye çalışılmış fakat bu malzemenin de oldukça küçük boyutlarda (<300 µm) olması dolayısıyla pratik güçlükler yaşanmıştır. Yukarıda bahsedilen malzemeler ön işlemlerden geçirilerek kullanılmıştır.

İSKİ Kağıthane İçme Suyu Arıtma Tesisleri’nden temin edilen kumun hazırlanması sırasında yıkama ve etüvde kurutma dışında herhangi bir ön işlem yapılmamıştır. Yıkama ve kurutma ardından uygun elek aralıklarından elemek suretiyle çeşitli fraksiyonlar hazırlanmış, bu fraksiyonlar tekrar yıkanıp kurutularak özellikleri etiketli bir şekilde saklanmıştır (Şekil 3.7).

Şekil 3.7 : Hazırlanan kum fraksiyonlarından örnekler

Perlit, İzmir Cumaovası Etiper Perlit İşletmeleri’nden kırılmış olarak temin edilmiştir. Perlit mineralinin bu işletmede maruz kaldığı işlemler şu şekildedir: Açık stok sahasından getirilen perlit cevheri 40 cm aralıklı ızgara üzerine dökülerek ham perlit silosuna alındıktan sonra silodan besleyici vasıtasıyla çeneli kırıcıya gönderilir. Çeneli kırıcıdan 60 mm’den küçük boyutlarda çıkan cevher 3 bölmeli ham perlit silosunda toplanır. Buradan döner kurutucu fırınına gelir. Döner kurutucu fırına giren

94

300 oC sıcaklıktaki hava ile perlit cevherinin serbest nemi alınıp buradan çelik siloya gönderilir. Çelik silo altından titreşimli besleyici ile konveyör banda verilir. Buradan iki katlı titreşimli eleğe beslenir. 2,36 mm üzeri impakt kırıcıya kırılmak üzere geri dönüş bandına verilir. 1,2-2,36 mm arası siloya gönderilir. 1,2 mm altı malzeme tek katlı (0,6 mm) eleğe beslenir. Elek üzeri 0,6-1,2 mm siloya gönderilir. Elek altı ise 0- 0,6 mm ise havalı seperatörden geçilerek tozu alınarak (0-0,250 µm) ayrı bir siloya gönderilir. Siloda (0-0,6 mm), (0,6-1,2 mm) ve (1,2-2,4 mm) ebatlarında stoklanır. İşletmede bu işlemlere maruz kalan perlit mineralinin 0,6-1,2 mm ve 1,2-2,4 mm aralığındaki iki fraksiyonu İTÜ Çevre Mühendisliği Laboratuarına gönderilmiş ve deneysel çalışmalar bu numunelerden elenerek hazırlanan fraksiyonlar üzerinde yürütülmüştür.

Kum için uygulandığı gibi, granül perlit de eleme işlemine tabi tutulduktan sonra yıkamaya alınmıştır. Bu yıkama işlemi akışkanlaşma kolonunda yürütülmüştür. Bu sırada perlit fraksiyonlarının akışkanlaşmış üst tabakasında, toplam malzemenin yaklaşık % 1-2’si kadar bir miktarın toplandığı gözlenmiştir. Üst kısımda toplanan bu malzeme açık renktedir. Kırılmış, granül perlit koyu gri renkte iken safsızlık olduğu tahmin edilen bu az yoğun kısım açık gri renktedir (Şekil 3.8).

Garnet kumu, silika kumundan daha yoğun, tane boyutu ise silika kumuna oranla oldukça düşük olarak kullanılan bir filtre malzemesidir. Yıkanıp kurutularak deneyler için hazırlanan garnet kumu akışkanlaşma kolonuna alındığında bu malzemenin de kendi içerisinde iki farklı yoğunluğa sahip olduğu ve az yoğun olan kahverengi garnet kumunun yukarıda, yoğunluğu daha fazla olan garnet kumunun ise aşağıda olacak şekilde tabakalaşarak kolonda yer aldığı gözlenmiştir. Bu durumun fark edilmesinin ardından iki farklı tipteki garnet kumu akışkanlaşma ile ayrılarak bir fraksiyondan iki farklı malzeme elde edilmiştir. Deneyler, özelliklerinin belirlenmesinin ardından bu iki farklı malzeme üzerinde ayrı ayrı yürütülmüştür. Bu farklı malzemelerin renkleri de dikkate alınarak çalışmanın bundan sonraki kısımlarında garnet kumu “siyah” ve “kahverengi” olarak anılmıştır (Örneğin 0,250 mm - 0,210 mm kahverengi garnet kumu). Şekil 3.9’da bu malzemelere ait fotoğraflar verilmiştir.

95

Şekil 3.8 : Hazırlanan perlit fraksiyonlarından örnekler ve malzemeden ayrılan safsızlıklar

Şekil 3.9 : Farklı yoğunluklara sahip garnet fraksiyonlarından örnekler

Perlit ve garnet numunelerinde gözlenen bu durum üzerine deneysel çalışmalarda kullanılması planlanan tüm malzemelerin aynı şekilde akışkanlaşma kolonunda yıkanarak homojenliğinin kontrol edilmesi prensibini uygulamaya karar verilmiştir. Literatürdeki bazı çalışmalarda da, benzer şekilde filtre malzemelerinin akışkanlaşma kolonuna alınmasının ardından ince fraksiyonlarının ve safsızlıklarının ayrılması işleminden bahsedilmektedir (Cleasby, 1973).

96

Akışkanlaşma deneylerinde kullanılan bir diğer malzeme kırık camdır. Bu malzeme Şişecam, Anadolu Cam Sanayi A.Ş.’den temin edilmiştir.

Geri kazanılmış camın kırılarak elenmesi ile elde edilen pulverize cam, hızlı filtrasyon için yeni bir malzeme seçeneğidir. Silika kumu yerine kullanıldığı durumlarda daha ekonomik olacağı düşünülmektedir. Bu konu ile ilgili çalışmalar yapılmaktadır (Aqua Test, 1995; Elliot, 2001; Evans, 2002; Piccirillo ve Letterman, 1997; Rutledge ve Gagnon 2002, Akgiray ve diğ., 2007).

Yapılan ön denemelerde, filtre malzemesi olarak kullanılacak camın hazırlanması sırasında kullanılacak hacimden daha fazla miktarda kırık camın gerekeceği anlaşılmıştır. Bu nedenle ilk olarak Şişecam, Anadolu Cam Sanayi A.Ş.’den çalışmalar sırasında gerekecek miktarlarda geri kazanılmış cam temin edilmiştir. Kullanılmış-kırık cam, üretimde yeniden kullanılmak üzere çeşitli toplama noktalarından getirilmiş fabrika bünyesinde açık alanda depolanan yığından alınmıştır. Bu malzeme yaklaşık 3-4 cm boyutundadır ve açık alanda biriktirildiği için üzerinde önemli miktarlarda kirlilik ihtiva etmektedir (Şekil 3.10). Bu nedenle ilk olarak cam parçalarının ayıklanarak temizlenmesi ve ardından kurutulması işlemleri gerçekleştirilmiştir (Şekil 3.11). Bu cam parçalarının kırma işlemi sonrasında temizlenebileceği düşünülse de yapılan denemeler, kırma esnasında kirliliklerin küçülen parçalara yapıştığı ve temizlenmesinde güçlüklere sebep olduğunu göstermiştir.

Kırma makinası, “çeneli kırıcı” olarak tanımlanan konik yapıda, koni kısmın ucunun açılıp kapanma hareketi ile kırmanın gerçekleştiği bir cihazdır (Şekil 3.12). Kırılacak malzemenin inceliği, vidalı bir kol yardımıyla ayarlanmaktadır. Temizlenmiş 3-4 cm’lik cam parçalarından alınan bir miktar numune ile incelik ayarı denemeleri yapılmıştır. Kırılan numuneler üzerinde elek analizleri yürütülerek kullanılacak incelik ayarı belirlenmiş ve tüm malzemenin bu ayarda kırılması sağlanmıştır. Bu incelik ayarı malzeme optimizasyonu açısından önemlidir (kırma ayarının çok ince yapıldığı durumlarda malzemenin büyük bir kısmının toz haline geldiği, kaba yapıldığı durumlarda ise kullanılacak elek aralığı üst sınırında çok fazla miktarda malzeme biriktiği yapılan denemelerde tespit edilmiştir).

Kırılan numuneler belirlenen aralıklarda elenerek ayrılmıştır. Biriktirilen fraksiyonlara ilaveler yapmak amacıyla istenilen elek aralıkları üzerindeki malzeme

97

tekrar kırıcıya verilerek bu ikinci kez kırılan malzeme de aynı elek aralıklarında elenmiştir. Bu tekrarlı kırma işlemi sonrasında elde edilen cam malzemenin, tek seferde kırma suretiyle elde edilmiş malzemeye oranla daha küreye benzer yapıda olduğu farkedilmiştir. Tek seferde kırılarak elde edilen fraksiyonlar ise daha ince uzun, sivri, küresellikten daha uzak yapıda olmuşlardır. Bu nedenle bu iki kırma şekli neticesinde elde edilen numuneler birbirleri ile karıştırılmamış, her biri üzerinde deneyler ayrı ayrı yürütülmüştür. Kırma işleminin ardından biriktirilen malzemeler yıkanarak kurutulmuş ve özellikleri belirlenmek üzere depolanmıştır (Şekil 3.13).

Şekil 3.10 : Şişecam, Anadolu Cam Sanayi A.Ş.’den temin edilen cam numunesi

Şekil 3.11 : Ayıklanarak temizlenen cam numuneleri

98

Şekil 3.13 : Hazırlanan kırık cam fraksiyonlarından örnekler ve küresellik değişimi 3.4 Ortalama Tane Çapının Belirlenmesi