Farklı öğütme mekanizmalarının, fiziksel ve mineralojik parametrelerin çimento servis özellikleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of different grinding mechanisms, physical and mineralogical parameters on cement service properties
Yazar: İLKAY BENGÜ ÇELİK
Danışman: PROF. DR. MUAMMER ÖNER
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu çalışmada, farklı öğütme mekanizmalarına sahip yüksek basınçlı merdaneli değirmen(YBMD) ve bilyalı değirmenden alınan ürünler ile bilyalı değirmen açık ve kapalı öğütmedevre ürünlerinin fiziksel, kimyasal, mineralojik ve morfolojik parametreleri karakterizeedilmiş; bunların çimento servis özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir.Deneylerde, hem YBMD, hem de bilyalı değirmen ürününün dar tane boyu fraksiyonlarıve farklı inceliklerdeki dağılım örnekleri hazırlanmıştır. Tüm örneklerin tane boyudağılımları, yüzey alanları ve kimyasal bileşimleri belirlenmiş, dar tane boyufraksiyonlarının, klinker mineralleri serbestleşme durumlarını da içeren mineralojik vemorfolojik analizleri yapılmıştır. Klinkere alçı taşı eklenerek oluşturulan çimentoörneklerinin priz süresi, hacimsel sabitlik, standart kıvam ve basınç dayanımı gibi servisözellikleri belirlenmiştir. PÇ 42.5 R çimentosu ile incelik, tane boyu dağılımı, dağılımeğrisinin eğimi gibi fiziksel parametrelerin servis özellikleri üzerindeki etkileriaraştırılmıştır. Açık ve kapalı öğütme devre ürünlerinin farklı incelik ve tane boyudağılımındaki fiziksel özellikleri belirlenmiş; öğütme devresi farklılığının servis özellikleriüzerindeki etkisi incelenmiştir.Dar tane boyu fraksiyonlarının kimyasal bileşimlerinde bir değişim olmamasına rağmenmineralojik bileşimin inceliğe bağlı olarak farklılık gösterdiği, özellikle YBMDfraksiyonlarındaki alit mineralinin bilyalı değirmen fraksiyonlarına göre daha fazlaserbestleştiği belirlenmiştir. Morfolojik açıdan da farklılık gösteren YBMD ve bilyalıdeğirmen ürünlerinin basınç dayanımı testi sonucunda, bilyalı değirmen örneklerinindayanım değerlerinin az da olsa daha yüksek olduğu görülmüştür. Aynı kimyasal bileşimve tane boyu dağılımına sahip bilyalı değirmen ve YBMD dağılım örneklerinin dayanımdeğerlerinde de farklılıklar görülmüş, bilyalı değirmen ürünleri için daha yüksek dayanımdeğerleri elde edilmiştir.Çimento servis özellikleri üzerinde fiziksel parametrelerin oldukça etkili olduğu veözellikle yaklaşık 5-30 Î¼m fraksiyonunun dağılım içindeki miktarının artmasıyla dayanımdeğerlerinin arttığı belirlenmiştir. Tane boyu dağılım eğrisinin dik olduğu durumda, özgülyüzey alanı değeri düşmekte, buna karşılık basınç dayanımı artmaktadır. Yaklaşık 30Âµm'dan daha iri taneler dayanımı azaltmış ve en iyi çimento dayanım değeri iri ve incetanelerin uzaklaştırıldığı -30+5 Î¼m örneğinde elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Öğütme, çimento, görüntü analizi, serbestleşme, çimento servisözellikleriDanışman: Prof. Dr. Muammer ÖNER, Hacettepe Üniversitesi, Maden MühendisliğiBölümü, Cevher Hazırlama Anabilim Dalı

Abstract:
In this study, physical, chemical, mineralogical and morphological parameters ofproducts of different grinding mechanisms such as high pressure grinding rolls (HPGR)and ball mill grinding and the products of open and closed ball mill grinding circuits werecharacterized, and their effects on cement service properties were examined.In the experiments, narrow size fractions and samples of different size distribution ofboth HPGR and ball mill products were prepared. Particle size distributions, surfaceareas and chemical compositions of all samples were determined and also themineralogy involving the liberation state of clinker minerals and morphological analysesin narrow size fractions were performed. Service properties such as setting time,soundness, normal consistency and compressive strength of the cement samples whichwere constituted by adding gypsum to clinker were determined. The effects of physicalparameters such as fineness, particle size distribution and the uniformity of thedistribution curve on service properties were investigated by using PC 42.5 R cement.Physical properties of open and closed grinding circuit products were determined, andthe effect of difference in grinding circuit design on service properties was examined.Despite having no variation in chemical compositions, mineralogical composition of thenarrow size fractions indicated variations depending on fineness; alite for instance wasmore liberated in HPGR products than that of ball mill fractions. As a result ofcompressive strength test of HPGR and ball mill products also showing differentmorphology, it was seen that the strength values of ball mill products were sligthly higherthan HPGR samples. The differences were also seen in strength values of ball mill andHPGR distribution samples having same chemical composition and particle sizedistribution; higher strength values for ball mill products were obtained.It was seen that the physical parameters were highly effective upon cement serviceproperties and the strength was improved with increasing the amount of 5-30 Î¼mfraction in distribution. The compressive strength was improved when the distributioncurve got steeper despite the decrease in specific surface area. The particles coarserthan approximately 30 Î¼m reduced the strength and the highest strength value wasobtained for -30+5 Î¼m sample in which fine and coarse particles were removed.Keywords: Grinding, cement, image analysis, liberation, cement service propertiesAdvisor: Prof. Dr. Muammer ÖNER, Hacettepe University, Mining EngineeringDepartment, Mineral Processing Division