Seramik hammaddelerinin ayrı ayrı öğütülmesinin etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of separate grinding of ceramic raw materials
Yazar: ERDAL KARA
Danışman: PROF. DR. AYŞE DİLEK CUHADAROĞLU
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Endüstriyel seramik = Industrial ceramics ; Madencilik = Mining ; Vitrifiye seramikler = Vitrified ceramics

Özet:
Bu çalışmada yerel bir işletmenin hammadde stok sahasından temin edilen albit ve kuvars kumu numunelerinin karışım halinde ve ayrı ayrı öğütülmesi incelenmiştir. 
Yapılan analizler sonucunda, deneysel çalışmalara esas olan albitin % 9,79 Na2O, kuvars kumunun % 91,5 SiO2 içeriğine sahip olduğu, piknometre ile yapılan yoğunluk ölçümü sonucu albitin yoğunluğunun 2,5 gr/cm3, kuvars kumunun yoğunluğunun 2,6 gr/cm3 olduğu tespit edilmiştir 
Öğütme çalışmalarında referans olması amacıyla işletmenin değirmen çıkışı öğütme ürününden (Faz1) numune alınarak karakterize edilmiştir. Yapılan boyut analizi sonucu işletmenin öğütme ürününün d80 boyutunun 34 μm olduğu belirlenmiştir.Laboratuvar ölçekli bilyalı değirmende gerçekleştirilen öğütme deneylerinde öğütücü ortam olarak 25 mm, 30 mm ve 35 mm boyutlu olmak üzere üç farklı boyutta alümina bilya kullanılmıştır. Cevher+su karışımı ile hazırlanan pülp yoğunluğu 1650 gr/lt yoğunlukta olacak şekilde ayarlanmıştır. 
Deneysel çalışmalarda laboratuvar ölçekli bilyalı değirmende yapılan öğütme deneylerinde işletmenin öğütme ürününün d80 boyutu (34 μm) hedeflenerek öğütme işlemleri yapılmıştır. Öğütme deneylerinde her saat sonunda numune alınmış, alınan numunenin boyut dağılımı tespit edilmiştir. Harcanan enerji tüketim değerlerini tespit etmek için enerji kaynağı ile değirmen arasına dijital Wattmetre (250 V, 50 Hz, 16 A) bağlanmıştır. Wattmetre yardımı ile ölçülerek, kWs/t olarak kaydedilmiştir.
Yapılan öğütme çalışmaları sonucunda;
•Albit+kuvars kumu karışımının; 300 dakika öğütme sonunda d80 boyutunun 33,2 μm olduğu,  300 dakika sonunda tüketilen enerjinin 47,6 kWs/t olarak ölçüldüğü,
Aynı öğütme koşulları altında albit ve kuvars kumunun ayrı ayrı öğütülmesi deneylerinde; 
•Albitin 300 dakika öğütme süresi sonunda d80 boyutunun 26,2 μm, tüketilen enerjinin 40,3 kWs/t olduğu, işletmenin değirmen çıkışı d80 boyutuna en yakın değere 180 dakika öğütme sonunda ulaşıldığı, bu değer in 35,2 μm olduğu, bu öğütme süresi sonunda tüketilen enerjinin 24,18 kWs/t olarak ölçüldüğü, 
•Kuvars kumunun 300 dakika öğütme süresi sonunda d80 boyutunun 36,2 μm, bu süre sonunda tüketilen enerjinin 51,55 kWs/t olduğu 
belirlenmiştir.
Öğütme çalışmalarında her saat sonunda alınan öğütme ürünleri ile hazırlanan çamurlara standart seramik testleri uygulanarak optimum şartları sağlayan karışım elde edilmeye çalışılmıştır. Bu aşamada çamurlara; kuru küçülme, pişme küçülmesi ve toplu küçülme deneyleri, kuru mukavemet ve pişme mukavemeti testleri ve su emme testi yapılmıştır.Testler sonucunda karışım numunesine en yakın değerin ayrı ayrı öğütme ürünlerinden 180 dakika öğütülen albit numunesi ve 300 dakika öğütülen kuvars kumu karışımı ile ulaşıldığı görülmüştür. Optimum şartları sağlayan çamurun hazırlanmasında tüketilen enerji tüketimi hesaben 35,12 kWs/t gerçekleşirken, referans olarak alınan karışım ürününün 300 dakika sonunda elde edilen öğütme ürününden elde edilen çamur için 47,6 kWs/t enerji harcanmıştır. 
Sonuç olarak hammaddelerin tek tek öğütülmesi ile benzer özelliklere sahip bir döküm çamurunun, yaklaşık % 26 daha düşük bir enerji tüketimi ile elde edilebileceği sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
In this study, separately and mixture grinding of albite and quartz sand samples obtained from the raw material stock area of a local enterprise was investigated. 
As a result of the analyzes made, it was determined that albite has % 9,79 Na2O content, quartz sand has % 91,5 SiO2 content and as a result of the density measurement made with a pycnometer, the density of albite is 2,6 gr/cm3 and the density of quartz sand is 2,5 gr/cm3, respectively. 
In order to be a reference in grinding studies, a sample was obtained from the mill exit grinding product (Phase1) and characterized. As a result of the particle size distribution analysis, it was determined that the d80 particle size of the milling product of the enterprise was 34 μm.Three different sizes of alumina balls, 25 mm, 30 mm and 35 mm in size, were used as grinding media in the grinding experiments which had been carried out in a laboratory scale ball mill. The pulp density prepared with the ore+water mixture was adjusted to be 1650 gr/lt. 
In the experimental studies, grinding processes were carried out with the aim of particle size i.e. d80 to be 34 μm for the grinding product of the enterprise in the grinding experiments carried out in the laboratory scale ball mill. In the grinding experiments, samples were taken at the end of each hour, and the size distribution of the sample was determined. A digital Wattmeter (250 V, 50 Hz, 16 A) was connected between the energy source and the mill in order to determine the spent energy consumption values. Corresponding values were measured with the help of a wattmeter and recorded as kWh/t.
As a result of the grinding work; 
In the grinding tests of albite+quartz sand mixture; At the end of 300 minutes, the d80 dimension is 33,2 μm, and the energy consumed at the end of 300 minutes is measured as 47,6 kWh/t, 
In the experiments of grinding albite and quartz sand separately under the same grinding conditions; 
The d80 size of the albite is 26,2 μm after 300 minutes of grinding, the consumed energy is 40,3 kWh/t, the closest value to the mill output d80 size of the mill is reached after 180 minutes of grinding, this value is 35,2 μm. The energy consumed at the end of the period is measured as 24,18 kWh/t, 
The d80 size of the quartz sand is 36,2 μm after 300 minutes of grinding time, and the energy consumed at the end of this period is 51,55 kWh/t determined. 
In the grinding studies, standard ceramic tests were applied to the mud prepared with the grinding products taken at the end of each hour, and it was tried to obtain the mixture that provided the optimum conditions. At this stage, the mud; dry shrinkage, firing shrinkage and bulk shrinkage tests, dry strength and firing strength tests and water absorption test were carried out. As a result of these tests, it was seen that the closest value to the mixture sample was reached with the mixture of albite sample, which was grinded for 180 minutes, and quartz sand, which was grinded for 300 minutes, separately from the grinding products. While the energy consumption consumed in the preparation of the sludge providing the optimum conditions was 35,12 kWh/t in consideration, 47,6 kWh/t energy was spent for the sludge obtained from the grinding product obtained after 300 minutes of the mixture product taken as reference. As a result, it was concluded that a casting sludge with similar properties can be obtained with a lower energy consumption of approximately % 26 by grinding the raw materials one by one, i.e. separately.