Çinko metal cürufunun uçucu kül esaslı geopolimer harçların mekanik ve mikroyapı özelliklerine etkisinin araştırılması
Investigation of the effect of zinc metal slag on the mechanical and micro structural properties of fly ash based geopolymer mortars
Yazar: MEHMET ENGÜR
Danışman: PROF. DR. ZAHİDE BAYER ÖZTÜRK
Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Malzeme Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Çinko metalinin saflaştırılması sırasında oluşan cüruf atığı çevre kirliliği, depolama gibi
çeşitli sorunlara neden olmaktadır. Etkin bir yönetim için bu atıkların farklı alanlarda
değerlendirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, çinko üretim tesislerinden çıkan cürufun,
geopolimerler de uçucu kül yerine ağırlıkça %10, %20, %30, %40 ve %50 oranlarında
katkılanarak harç numunelerinin mekanik ve mikroyapı özelliklerine etkisi araştırılmıştır.
Harç karışımları işlenebilirlik, eğilme dayanımı, basınç dayanımı, su emme ve boşluk
oranı gibi çeşitli testlere tabi tutulmuştur. Aktivatör olarak NaOH ve Na2SiO3
kullanılmıştır. Sıvı/bağlayıcı oranı 0,40 olan NaOH içeren harç karışımları, Na2SiO3
içeren harç karışımları 90°C'de 24 saat termal kürlemeye tabi tutulmuştur. Eğilme ve
basınç dayanımı testleri 7 ve 28 günlük numunelerde gerçekleştirilmiştir. 28 günlük
numuneler 400°C, 600°C ve 800°C'de yüksek sıcaklık deneylerine tabi tutulmuştur.
Cüruf atıklarının geopolimer harçlardaki etkisini değerlendirmek üzere seçilen numuneler
üzerinde faz analizi ve mikroyapı analizleri gerçekleştirilmiştir. Yapılan testler
sonucunda cüruf ile üretilen sodyum hidroksitli harçların eğilme dayanımlarının 28 gün
sonra 3,0 MPa ile 5,8 MPa arasında, basınç dayanımlarının ise 28,2 MPa ile 45 MPa
arasında değiştiği, sodyum silikatlı harçların eğilme dayanımının 1,7 MPa ile 4,9 MPa
arasında, basınç dayanımı ise 4,9 MPa ile 14 MPa arasında değiştiği belirlenmiştir.
Yüksek sıcaklık testleri (400, 600, 800 °C), %30'a kadar cüruf içeren harç karışımlarının
cüruf içermeyen harca göre daha yüksek eğilme ve basınç dayanımlarına ulaştığını ortaya
koymuştur. Harçtaki cüruf miktarı arttıkça su emme ve boşluk oranları da artmıştır. Bu
sonuçlar, cüruf atığının %30 kullanıma kadar geopolimerlerin mikroyapı ve mekanik
özelliklerini geliştirebildiğini göstermektedir.

Abstract:
Slag waste generated during the purification of zinc metal causes various problems such
as environmental pollution and storage. For effective management, these wastes need to
be evaluated in different areas. In this study, the effect of slag from zinc production
facilities on the mechanical and microstructural properties of mortar samples by adding
10%, 20%, 30%, 40% and 50% by weight instead of fly ash in geopolymers was
investigated. Mortar mixtures were subjected to various tests such as workability, flexural
strength, compressive strength, water absorption and void ratio. NaOH and Na2SiO3 were
used as activators. Mortar mixtures containing NaOH with a liquid/binder ratio of 0.40
and mortar mixtures containing Na2SiO3 were subjected to thermal curing at 90°C for 24
hours. Flexural and compressive strength tests were carried out on 7 and 28 day old
samples. 28-day-old samples were subjected to high temperature tests at 400°C, 600°C
and 800°C. Phase analysis and microstructure analyzes were carried out on selected
samples to evaluate the effect of slag wastes on geopolymer mortars. As a result of the
tests, the flexural strength of sodium hydroxide mortars produced with slag varied
between 3.0 MPa and 5.8 MPa after 28 days, and the compressive strength varied between
28.2 MPa and 45 MPa, and the flexural strength of sodium silicate mortars varied between
1.7 MPa and 4.9 MPa. It was determined that the compressive strength varied between
4.9 MPa and 14 MPa. High temperature tests (400, 600, 800 °C) revealed that mortar
mixtures containing up to 30% slag achieved higher flexural and compressive strengths
than mortar without slag. As the amount of slag in the mortar increased, water absorption
and void rates also increased. These results show that slag waste can improve the physical
and mechanical properties of geopolymers up to 30% usage.