Yüksek fırın curufunun kullanım alanları

Sınıflandırılmış haldeki hava ile soğutulmuş yüksek fırın curuf agregatı; kaldırımlarda, çimentoda, duvar ünitelerinde, makadam yüzeylerde, bitümlü kaldırımlarda, altlık direnç yüzeylerinde, demiryolu molozunda (Şekil 4.7), kırma taşlı filtre ortamında, çatı malzemesi agregatında, maden yünü yalıtımında ve her tür dolguda kullanılır [19].

Şekil 4.7. Hava ile soğutulmuş yüksek fırın curufunun demir yolu molozu olarak kullanımı [19].

Genleştirilmiş yüksek fırın curufu, hafif duvar ünitelerinde, hafif betonda, ateşe dayanıklı konstrüksiyonda, beton duvar içinde dolgu yalıtımında, hafif dolgu ve çimento üretiminde kullanılır (Şekil 4.8) [19].

Şekil 4.8. Genleştirilmiş yüksek fırın curufunun hafif duvar ünitelerinde kullanımı [19].

Öğütülmüş yüksek fırın curufu, otoyol temelinde (Şekil 4.9) kullanılır [20]. Ayrıca boru hattı dolgusunda, tarımsal kireçlemede ve toprağı iyileştirmede, hafif beton blokta, çimento üretiminde ve beton zemin dolgusunda kullanılır [19].

Şekil 4.9. Öğütülmüş yüksek fırın curufunun otoyol temelinde kullanımı [20].

a) Yüksek fırın curufunun seramik sektöründe katma değeri yüksek ürünlerin eldesinde kullanımı :

Farklı içeriğe sahip curuflar, birçok değerli teknik özelliklere sahip değişik mikroyapılı ve minerolojik bileşimli kristalin cam malzemelerin ve yer-duvar karolarının üretiminde kullanılmaktadır. Seramik ürünlerin üretiminde demir çelik curufu gibi atık malzemelerin kullanılabilmesi için kimyasal kompozisyonun uygun özellikte olması ve maliyeti düşürecek özelliklere sahip olması yapılacak çalışma için önemlidir. Endüstriyel atıklar içerisinde büyük gruplar oluşturan yüksek fırın curuflarının ekonomik değerlendirilmesine yönelik çalışmalar gelişmiş Batı ülkelerinde uzun yıllardan beri sürmektedir. Bu durumda, bir milyon dolardan daha yüksek değere sahip geleneksel hammaddelerin yerine endüstriyel curufun girmesi ekonomik katkı sağlamaktadır. Ülkemizde sadece her yıl on binlerce ton curuf atığı demir çelik fabrikalarının içerisindeki ve/veya civarındaki alanlarda stoklanmasına rağmen curufların değerlendirilmesine yönelik çalışmalar istenilen düzeyde yapılmamıştır [22].

Yüksek fırın curufları kimyasal kompozisyonlarından dolayı fazlasıyla cama benzediğinden cam yığınında kullanıldıklarında cam oluşturma prosesinin etkisini artırmaktadır. Ancak curuf içerdiği demir ve diğer kalıntı maddelerden dolayı koyu renkte ürünler vermektedir. Dolayısı ile renginin açılması ve kaliteli hammadde haline getirilmesi için uygun katkılar gerekmektedir. Demir çelik curufundan, ZnO katkısı ile saydam cam ve ZnO ile beraber kuvars katkısı ile beyaz renk dahil açık renkte cam seramik üretimi yapılarak atık madde olan curuf kaliteli hammadde haline getirilmiştir. Ancak, ZnO'in pahalı bir hammadde olduğu unutulmamalıdır [22].

Bazı demir çelik üreticilerinin curufun kimyasal değişimlerini kontrol altına alamaması bir diğer dezavantajdır. Dolayısıyla, cam yapımında curuf malzemesinin herhangi bir işleme tabi tutulmadan kullanılmasını asıl engelleyen kimyasal kompozisyonlarının sürekli olarak kontrol edilmemesi ve bundan dolayı sabit bir kompozisyona sahip olmamasıdır [22].

Diğer hammaddelerle karıştırılıp veya ilavesiz kullanılıp alumina veya platin krozelerde, 1300-1500 °C arasında ergitilerek cam elde edilir. Elde edilen bu cam, ısıtılmış kalıplar vasıtasıyla şekillendirilip belirli bir sıcaklıktaki fırında (termal şok

olmaması için) ısıl işlem ile kristallendirildiğinde cam seramik malzemeler oluşur. Curuf, bu cam seramik malzemelerde oluşmaktadır [22].

Hammadde olarak seçilen demir çelik curufuna, çekirdeklendirici katkı maddesi olarak çeşitli oranlarda TiO2 katılarak kristallendirilen cam seramikler fiziksel

özellikleri itibariyle aşınmaya dayanıklı, yüksek sertlik ve mukavemet gerektiren uygulamalarda kullanılır. Özellikle sertlik değeri ile eğme dayanımı değerlerinin daha yüksek olmasından dolayı cam seramik malzemeleri, halen kullanılan yer karosu malzemelerinin yerine geçebilecek aday malzemeler olarak belirlenmiştir. Sulu öğütme yöntemi kullanılarak seramik karo yapmak amacıyla granül haldeki yüksek fırın curufu ve genel olarak kullanılan kil; 0.04'den 0.86'ya değişen CaO/SiO2

oranlarına bağlı olarak karıştırılmıştır ve sinterlenmiş ürünlerin mikroyapısına daha yüksek mekanik mukavemet sağlayan, termal şok direncini iyileştiren, düşük termal genleşme ve daha yüksek elektriksel özellikleri veren vollastonit fazının oluşumu CaO/SiO2 oranının 0.1-0.3 olduğu aralık da sağlanmıştır [22].

Yüksek miktarda açığa çıkan endüstriyel atıklardan SiO2, Al2O3, CaO ve MgO'i

içeren yüksek fırın curufunun alternatif hammadde olarak kullanımı ile seramik karo üretimi veya çimento üretimi yerine katma değeri yüksek olan frit, cam yünü (Şekil 4.10) ve cam fiber üretiminde kullanılabileceği belirlenmiştir. Bu alanlarda kullanımı durumunda yüksek fırın curufunun değeri yaklaşık olarak 90 USD/ton olacaktır, yani kullanıldığı üründe maliyet azalması sağlayacaktır. Ayrıca, frit, cam yünü veya cam fiber üretiminin hangisinde kullanılırsa kullanılsın geleneksel olarak kullanılan hammaddelere göre kızdırma kaybının düşük olması nedeniyle fırına daha fazla malzeme şarj edilebileceği için aynı miktarda enerji ile daha fazla ürün elde edilebilecek dolayısı ile belli bir ürün miktarı için daha az enerji kullanılacağı için enerjiden tasarruf sağlanacaktır. Daha da önemlisi, enerji tüketiminin azalması ve curufun CO2 içermemesinden dolayı CO2 emisyonu da önemli miktarlarda

Şekil 4.10. Yüksek fırın curufu ilaveli cam yünü [22].

Curuf kullanımı bu avantajlarının yanı sıra dezavantajlara da sahiptir; içerdiği demir bazlı bileşiklerden dolayı kullanıldığı ürünün beyazlığını azaltarak sarımsı bir renk vermekte, ayrıca içermiş olduğu kükürtlü bileşiklerin yüksek sıcaklıkta parçalanarak gaz çıkışına sebep olması nedeniyle hatalı ürün elde edilmesine neden olmaktadır. Bu problemleri ortadan kaldırmak için, kullanılan curuf miktarının azaltılması, curufun sülfirik asit çözeltisi ile yıkanması, curufun öğütülerek demirin manyetik yöntemlerle azaltılması (ancak öğütmenin maliyeti artıracağı unutulmamalı) ve curuf sıcakken kükürt giderme yöntemiyle miktarının azaltılması gerekir. Bu açıdan durum değerlendirilmesi yapıldığında özellikle cam yünü üretiminde bu dezavantajların problem yaratmayacağı düşünülebilir. Frit üretiminde, sarılık derecesini etkileyen demiri, sülfirik asit çözeltisi ile veya manyetik yöntemlerle uzaklaştırarak veya yüksek fırın curufu içeren firitlerden elde edilen sırlara boya ilavesi yapılarak renkli sır üretiminde kullanmak daha avantajlı olabilir [22].