Mekanik aktivasyon işlemine tabi tutulmuş demirli mangan oksit cevherinden karbotermik yöntemle ferromangan üretimine karbonize çay atıklarının etkisi
Effect of carbonized tea plant wastes to production of ferromanganese by carbothermal method from ferrous manganese oxide ores subjected to mechanical activation
Yazar: ELİF ARANCI
Danışman: YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA BOYRAZLI
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Bu çalışmada Karaman yöresinden temin edilen mangan cevheri, Elazığ- Keban yöresinden temin edilen manyetit cevheri ve Karadeniz bölgesinde bulunan ÇAYKUR tesislerinden temin edilen çay tesisi atıkları karbonizasyon ürünü karıştırılarak ferromangan üretimi incelenmiştir.
Çay tesis atıklarının karbonizasyon işlemleri sonucunda, en uygun sabit karbon ve kükürt oranı 400 oC' de 2 saat işlem gören numunede, %70,63 C ve %0,32 S olarak elde edilmiştir. Karbonizasyon ürününde yapılan proksimate analizlerinde %8,67 kül ve  %20,38 uçucu olduğu belirlenmiştir. 
Manganoksit ve manyetit cevherleri, stokiyometrik oranlarda, karbonize edilmiş çay tesisi atıkları ile karıştırılarak 10-120 saat aralığında mekanik aktivasyon işlemine tabi tutulmuş,  elde edilen aktifleşmiş numune, melas bağlayıcısı kullanılarak peletlenmiş ve 30-120 dakika arasında değişen sürelerde, 1000, 1100, 1200, 1300 ve 1400 oC sıcaklıklarda indirgenme işlemlerine tabi tutulmuşlardır.
Deneysel çalışmalar sonucunda elde edilen numunelerde XRD, DTA, TGA, SEM, EDX incelemeleri yapılmıştır. XRD analizlerinde, aktive edilmiş ve aktive edilmemiş olan pikler karşılaştırıldığında bütün difraksiyon piklerinde artan aktivasyon süresine bağlı olarak azalma görülmüştür. Piklerin boylarında meydana gelen değişmenin karışımın yapısındaki amorflaşma ve yapısal düzensizlikten aktarılan mekanik enerji sayesinde oluştuğu, aktivasyonun ilerleyen sürelerinde kısmi alaşım oluşumlarının başladığı görülmüştür.
Yapılan deneysel çalışmalarda 120 saat süre ile mekanik aktivasyon işlemi uygulanan numunelerin, farklı sıcaklık ve sürelerde redüksiyon işlemi sonucunda, 1400 oC sıcaklıkta, 2 saat süre ile işlem gören numunede %62,22 oranında redüksiyonun gerçekleştiği anlaşılmıştır. Bu numunenin X-ışınları difraksiyon analizlerine bakıldığında Fe-Mn alaşımının elde edildiği görülmüştür.
Çalışmamın sonuçlarına göre, mekanik aktivasyon uygulaması, mangan oksit cevherinden, ferromangan üretiminin daha düşük sıcaklıklarda ve daha düşük sürelerde gerçekleşmesini sağladığı görülmüştür. Ayrıca karbotermik indirgeme proseslerinde, karbonize çay tesisi atığının redüksiyon işlemlerinde kullanılabileceği anlaşılmıştır.
Anahtar Kelimeler: Ferromangan, Mekanik aktivasyon, Karbonizasyon, Çay tesis atığı, Karbotermik redüksiyon

Abstract:
Effect of Carbonized Tea Plant Wastes to Production of Ferromanganese by Carbothermal Method from Ferrous Manganese Oxide Ores Subjected to Mechanical Activation
In this study, obtained from Karaman region manganese ore, Elazığ-Keban region magnetite ore and carbonization product is obtained from located in the Karadeniz ÇAYKUR plants' tea wastes were examined by mixing reducibility.
As a result of the carbonization process of tea plant wastes, the most suitable fixed carbon 70.63 % and sulfur content 0.32 % were obtained at 400 C for 2 h treated in the samples. 8.67 % ash and 20.38 % volatile were determined in the Proximate Analysis of the carbonization product.
Manganese ore, magnetite ore mixed with used as a carbon source in stoichiometric proportions carbonized the tea plants' waste have been subjected to mechanical activation in the range of 10-120 h. The resulting activated sample pelletized using molasses binder. The pellets were subjected to the reduction process 1000-1400 C in the temperature range from 30 to 120 minutes.
The samples obtained as a result of the reduction process, the XRD, DTA, TGA, SEM, EDX studies are carried out. XRD analysis performed, the activated and unactivated peaks compared, in all the diffraction peaks decreased due to the increased activation time.  Changes occurring in the height of peak is understood to be due to the structure of the mixture amorphization and structural irregularities transferred from the mechanical energy.  Increasing time of activation that was the start of a partial formation of alloys.
In the experimental studies, samples of 120 h subjected to mechanical activation process, as a result of reduction processes at different temperatures and times, at 1400 ° C temperature for 2 hours on the samples treated with the reduction rate of 62.22% has been found to occur.
Mechanical activation process applied carbothermic reduction of ferrous oxide ores of manganese was performed less time and at lower temperatures. The activation process was influenced reducibility feature positively. Also in the carbothermic reduction process, carbonized tea plant's wastes were found to be used in the reduction process.
Keywords: Ferromanganese, Mechanical activation, Carbonization, Tea plants' waste, Carbothermic reduction