Uranyum madeni atık suları için mineral bazlı kompozit filtre araştırması /
Yazar: BERK ÖZER
Danışman: PROF. DR. AHMET ERDAL OSMANLIOĞLU
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Maden Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu tez, Manisa/Köprübaşı-Kasar beölgesinde bulunan uranyum mostralarında biriken yüzey suları baz alınarak, oluşan atık sularının madencilik yöntemlerini ve madencilik verimini etkilemeden çevreye uyumlu bir şekilde deşarj edilmesi için mineral bazlı kompozit filtre çalışması olarak öngörülmüştür.

Araştırma kapsamında, uranyum madeni atık sularının radyoaktivite miktarlarının azaltılması için en uygun yöntemin deşarjdan önce atık suyun filtreden geçirilmesi ve bu filtrenin de yine hem çevresel hem de ekonomik faktörler doğrultusunda mineral bazlı kompozit bir malzemeden elde edilmesi araştırılmıştır.

Çalışma sırasında uranyum oluşumu 1957 yılında MTA bünyesindeki bir ekip tarafından tespit edilen Manisa-Köprübaşı bölgesi incelenmiştir. Bölge hakkında raporlar incelenerek bölgenin jeolojisi araştırılmış ve uranyum madenciliğinin yapıldığı Kasar ve çevre bölgeleri hakkında bilgi toplanarak tezin de konusunu oluşturan ISL ile uranyum madenciliği yapmaya uygun zemin hakkında bilgi toplanmıştır.

Literatür araştırmasının devamında mineral bazlı kompozit filtre araştırması yapılmıştır. Kompozit filtre içerisinde bulunması öngörülen beyaz çimento, kuvars kumu ve katkı 

malzemeleri araştırılmıştır. Filtre içerisinde katkı malzemesi olarak bulunacak minerallerradyoaktiviteyi düşürmedeki önemli bir özellik olan katyon değişim kapasitesi yüksek olan mineraller arasından seçilmiş ve bu seçilen mineraller araştırılarak fiziksel, kimyasal ve ekonomik yönden incelenmiştir.  

Çalışmanın devamında ise filtre sisteminin teorik olarak nasıl çalıştığı incelenerek, filtre sistemleri etüt edilmiş ve mineral bazlı kompozit filtrenin nasıl oluşturulacağı ve oluşturulan filtrenin hangi kriterlere göre test edileceği bu araştırma sonunda kararlaştırılmıştır.

Laboratuvarda yapılan çalışmalar iki ana başlık altında toplanmıştır. Tek eksenli basma deneyleriyle test edilen filtrenin sağlamlığı ve filtrenin içerisindeki katkı malzemelerin radyoaktiviteyi azaltma oranını ölçen süzme deneyleri. Laboratuvar çalışmaları kapsamında literatür çalışmalarında elde edilen bilgiler sonucu Bentonit, Diatomit, Kaolen ve Zeolit olmak üzere 4 adet katkı malzemesinin kullanımına karar verilmiştir. Bu katkı malzemelerini farklı oranlarda içeren filtre örnekleri hazırlanmıştır. Hazırlanan örnekler önce tek eksenli basma dayanımı testi kapsamında kırılarak katkı malzemesinin artışının filtrenin sağlamlığına yaptığı etki gözlemlenmiştir. Deneylerin ikinci bölümünde ise hazırlanan filtre numuneleri süzme düzeneğinde Manisa bölgesinden alınan radyoaktivitesi yüksek uranyum içeren sıvı numunelerine tabi tutularak hem farklı katkı maddelerinin radyoaktiviteyi azaltma oranları incelenerek katkı malzemeleri karşılaştırılmış, hem de katkı maddelerinin filtre içerisindeki değişen yüzdelerinin radyasyonu tutmadaki verimlilikleri ölçülmüştür.

Verilerin yorumlanması ve sonuçlar kısmında ise literatür ve laboratuvar sonuçları derlenmiştir. Derlenen sonuçlar neticesinde filtre içerisinde bulunması gereken katkı malzemeleri ve bu malzemelerin yüzdelerinin filtreye etkisi ile ilgili yorumlar yapılmıştır.

Abstract:
This thesis regarded as a study to a mineral based composite filter study for discharging the waste water without harming the environment after mining operations in accordance with mining methods and mining efficiency. The thesis is based on the uranium mining area in the Manisa / Köprübaşı-Kasar.

In the scope of the research, it was investigated that the most suitable method to decrease the radioactivity amounts of uranium mineral wastewater is filtration of waste water prior to discharge and that this filtrate is obtained from a mineral based composite material in the direction of both environmental and economic factors.

During the study, the formation of uranium was investigated in 1957 by Manisa-Köprübaşı region determined by a team within the MTA. The geology of the region was investigated by studying the reports about the region and the information about the Kasar and the environmental regions where the uranium mining was made was gathered and the information about the ground suitable.

The mineral-based composite filter was investigated during the literature review. The proposed white cement, quartz sand and additive materials in the composite filter were investigated. The minerals to be found as additive materials in the filter were selected from minerals with high ion exchange capacity which is an important feature in decreasing radioactivity and these selected minerals were investigated in physical, chemical and economic aspects.

Continuation of the literature section, it was determined how the filter system worked theoretically, the filter systems were studied and how the mineral based composite filter was to be formed and the filter criteria to be tested were determined at the end of this research.

Studies carried out in the laboratory are grouped under two main headings. Filtration tests that measure the robustness of the filter tested by uniaxial compression tests and the rate of radioactivity reduction of the additives in the filter. Within the scope of laboratory studies, the information obtained in the literature studies has been decided to use the four additive materials which are; Bentonite, Diatomite, Kaolen and Zeolite. Filter samples containing these additives in different ratios were prepared. The prepared specimens were first broken in the context of the uniaxial compressive strength test and the effect of the increase of the additive material on the stability of the filter was observed. In the second part of the experiments, the prepared filter samples were subjected to liquid samples containing high radioactivity from uranium in Manisa region in filtration system and radioactivity reduction ratios of different additives were examined to compare the additives and the efficiency of irradiating the varying percentages of additives in the filter was measured.

Literature and laboratory results were collected in the commentary of the data and the results part. As a result of the compiled results, comments were made about the additive materials that should be included in the filter and the filtering effect of the percentages of these additive materials.