Atık döküm kumu ve mermer tozu kullanılarak seramik malzeme üretilmesi
Production of ceramic materials using waste foundry sand and marble powder
Yazar: MEHMET YILMAZ
Danışman: PROF. DR. GÜREL ÇAM
İskenderun Teknik Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering

Özet:
Ülkemiz için önem arz eden sektörlerden biri olan döküm sektöründeki üretim sonucu oluşan 
yaklaşık 1 milyon ton atık döküm kumunun (ADK) tekrar kullanılarak değerlendirilmesi
gerekmektedir. Son yıllarda, bu konuda çok sayıda bilimsel araştırmalar yapılmıştır. Yapılan 
araştırmalar neticesinde atık döküm kumunun seramik, inşaat, karayolu gibi sektörlerde 
yardımcı katkı maddeleriyle birlikte tekrar değerlendirilmesi sağlanmıştır. Döküm sektörünün 
ülke ekonomisine katkısı olumlu bir değer olarak nitelendirilirken, atık döküm kumu 
depolama alanlarının kısıtlı olması ve çevreye verebileceği zararlar olumsuzluk arz 
etmektedir. Bunun yanında sektör her geçen yıl daha da büyümektedir. 
Bu çalışmada 50 gr'lık atık döküm kumuna inorganik bağlayıcı ailesinden olan çimento ve 
%5, %10, %15 ve %20 oranlarında MT ilave edilerek, halkalı değirmende öğütülmüş ve 
seramik karışımlar elde edilmiştir. Bu işlem sonrasında elde edilen karışımlar, 25x25 
ebatlarında ve 3 cm derinliğe sahip 12 bölmeli silikon plastik kalıba dökülüp 
şekillendirilmişlerdir. Numuneler her sınıftan 3'er adet üretilerek sinterlenmiş ve 
sinterlenmemiş (800°C' de 9 saat) olarak iki gruba ayrılmıştır. Elde edilen seramik 
karışımların karakterizasyonu laboratuvar ortamında SEM, basma testi ve Arşimet yoğunluk 
testleri ile gerçekleştirilmiştir.
Sinterlenmemiş numunelerde, %0 MT katkılı olanlarda ortalama basma dayanımı 5,21 MPa 
iken, %20 mermer tozunda ise, 4,08 MPa'a kadar düşmüştür. Yoğunluk açısından ise, su 
emme değeri %0 numunede %13,7191 iken %5 numunede %16,6760 olup, diğer 
numunelerde ise kademeli artmış ve %18,6054 olmuştur. Görünür katı yoğunluk ise, %5 
mermer tozunda 2,3860 gr/cm3
iken %20 katkılıda 2,7023 gr/cm3
olmuştur. Sinterlenen 
numunelerde ise, %0 MT katkılı numuneler yüzeysel ve kütlece bir değişiklik olmazken, MT 
katkılı numunelerde yüzeysel değişim ve kütlesel olarak çatlak ve dağılmalar oluşmuştur. Bu 
numunelerden basma testi %0 MT katkılı olanlara yapılmış ve ortalama basma dayanımı 
1,37MPa olarak bulunmuştur. MT katkısının atık döküm kumu (ADK) içerisinde oranın 
artırılması yoğunlukta bir artışa yol açmıştır. Buna paralel olarak, MT'nin artırılmasıyla 
basma dayanımı azalmaktadır.

Abstract:
Approximately 1 million tons of waste foundry sand (WFS), which is formed as a result of 
production in the casting sector, which is one of the sectors that are important for our country, 
needs to be reused. In recent years, many scientific studies have been carried out on this 
subject. As a result of this research, it was ensured that the waste foundry sand was reused 
together with auxiliary additives in sectors such as ceramics, construction, and highway.
While the contribution of the foundry industry to the country's economy is considered a 
positive value, the limited waste foundry sand storage areas and the damages it may cause to 
the environment are negative. In addition, the sector is growing every year.
In this study, cement from the inorganic binder family and various amounts of marble 
powder, namely 5%, 10%, 15%, and 20% were added to 50 g of waste foundry sand and 
ground in a ring mill, and ceramic mixtures were obtained. The mixtures obtained after this 
process were poured into a 12-section silicone plastic mold with 25x25 dimensions and 3 cm 
depth and shaped. The samples were divided into two groups namely unsintered and sintered 
(9 hours at 800°C) by producing 3 pieces of each class. The characterization of the obtained 
ceramic mixtures was carried out in the laboratory by SEM, compression test, and 
Archimedean density tests.
While the average compressive strength of the unsintered samples was 5.21 MPa in the 0% 
MP-containing sample, it decreased to 4.08 MPa in the 20% marble powder containing one. 
In terms of density, while the water absorption value was 13,7191% in 0% MP sample, it was 
16,6760% in 5% sample, and it further increased gradually and became 18,6054% in other 
samples. The apparent solid density was 2.3860 gr/cm3
in 5% marble powder sample and 
2.7023 gr/cm3
in 20% MP-containing sample. In the sintered samples, while 0% MP added 
samples did not exhibit any change in surface appearance and in mass, variation in the surface 
appearance and massive cracks and dispersions occurred in the samples containing MP
additives. Compression test of these samples was performed on those with 0% MP containing 
sample and the average compressive strength was found to be 1.37MPa. Increasing the ratio 
of MP additive in waste foundry sand (WFS) led to an increase in density. In parallel with 
this, the compressive strength decreased with increasing MP.