Otomotiv endüstrisi fosfat çamurlarının bertaraf ve geri kazanım yöntemlerinni araştırılması
Research on recovery and disposal methods of phosphate sludge from automotive industry
Yazar: ÖZGÜR DOĞAN
Danışman: PROF. DR. MEHMET KARPUZCU
Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2010
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Tehlikeli atıklar kontrolü yönetmeliği = Hazardous wastes control regulation

Özet:
Tehlikeli atıkların bertarafı ve geri kazanımı konusundaki sıkıntıları ortadan kaldırmak veya azaltmak için ?Tehlikeli Atık Yönetimi? kapsamında doğru atık tanımlamasının yapılması buna bağlı olarak sektörel bazda tehlikeli atık bertaraf ve geri kazanım yöntemlerinin belirlenmesi, yapılması gereken çalışmaların başında gelmektedir.Ülkemiz açısından öneminin büyüklüğü dikkate alındığında otomotiv sanayinin daha rekabetçi bir yapıya kavuşması ve Türkiye'nin kalkınmasında itici bir güç olabilmesi için sektörün önünde yer alabilecek sorunlarından biri olan çevre sorunlarının da çözüme kavuşturulması önem arz etmektedir. Bu bağlamda otomotiv sektörünün vazgeçilmez prosesleri arasında yer alan fosfatlama prosesi sonucunda oluşan ve tehlikeli atık olarak sınıflandırılan fosfat çamurunun bertaraf edilmesi ve geri kazanılması, sektörün önünde bulunan önemli bir çevresel engeli ortadan kaldırma adına büyük önem taşımaktadır.Bu nedenle çalışmada fosfat çamurunun uygun yöntemler ve solidifikasyon/stabilizasyon prosesi ile geri kazanılması araştırılmıştır.Solidifikasyon/stabilizayon yöntemiyle fosfat çamurunun geri kazanılması için; karakterizasyon, uygun bağlayıcı seçimi, solidifikasyon/ stabilizasyon işlemi ve katılaşmış ürünün performans ve çevresel etkilerinin belirlenmesi çalışmalarına yer verilmiştir. Buna göre portland çimentosu ile yapılan % 1 fosfat çamuru/çimento karışım oranlarındaki ürüne ait kalite değerleri ve çevre etkileri açısından olumlu sonuçlara ulaşılmış ve parke taşı yapımında kullanılmasının uygun olduğu ve bu uygulamanın çevresel etkiler açısından bir sakıncası olmadığı belirlenmiştir.Kimyasal yöntem olarak kullanılan çözünürleştirme yöntemiyle fosfat çamurunun geri kazanılması için karakterizasyon, uygun çözücünün seçimi, çözünme şartlarının belirlenmesi ve çözelti ve çökeltinin ayrılması çalışmaları yapılmıştır. Buna göre fosforik asit ile yapılan pH 1.70 değerinde, 95 C sıcaklıkta ve 2 saat reaksiyon süresinde gerçekleştirilen çözündürme işleminde çinko fosfatın % 78 oranında fosfat çamurundan ayrılması gerçekleştirilmiştir.Çinko fosfatın sıvı gübre olarak geri kazanımı amacıyla yürütülen çalışmalarda farklı fosfat çamuru/H2SO4 oranları ve reaksiyon sürelerinde çözündürme işlemi gerçekleştirilmiş çözeltiye geçen miktarlara bağlı olarak geri kazanım oranları tespit edilmiştir. Fosfat çamurunun geri kazanılması sonucu elde edilen çözelti asidik özellikte olup su ve bazik bir bileşik ile karıştırılıp pH değeri 2.0 olarak ambalajlanarak kullanılması düşünülmüştür. Bunun için % 34 lük NH4OH bileşiği kullanılarak çözeltinin aynı zamanda azot konsantrasyonu bakımından da zengin hale gelmesi sağlanmıştır. Çinko, fosfor ve azot besin elementlerince zengin olan bu çözeltinin çevresel kirliliğe sebebiyet vermemesi için yönetmeliklerde yer alan kısıtlayıcı parametreleri de dikkate alarak tarım alanlarında uygulanabilmesi araştırılmış, bunun için gerekli dozlarda bileşim hazırlanması önerilmiştir. Bu dozlar uygulanılması düşünülen tarım arazisinin toprağına ait pH değerine ve tarım bitkisine göre değişken olarak hazırlanabilmektedir. Elde edilen çözeltinin 1/100 oranında sulama suyuna karıştırılarak sıvı gübre olarak uygulama yapılması uygun görülmüştür.

Abstract:
One of the priority works that has to be done in order to eliminate or reduce serious problems within the scope of ?Hazardous Waste Management?, is to make correct definition of wastes and to determine hazardous waste disposal and recovery methods in the different kinds of sectors accordingly. When the importance of the automotive industry for our country is taken into account, it is important to solve the environmental problems which may constitute an obstacle for the automotive industry to become more competitive and driving force for the development of Turkey. In this context, recovery of the phosphate sludge which is generated in the indispensable phosphate process of the automotive sector and classified as hazardous waste is vital to eliminate an environmental barrier against the sector.In this study, experimental studies are aimed for the recovery of phosphate sludge by using appropriate chemical methods and solidification/stabilization process.Characterization, binder selection, solidification/stabilization process and determination of the performance and environmental impacts of the final product were included within the study of recovery of phosphate sludge by solidification and stabilization method. Accordingly, the product prepared by portland cement with 1% phosphate sludge / cement mixing ratio has given positive results in terms of quality and environmental impacts. Moreover, it has been identified that there is not any objection or adverse consequences in terms of environmental impacts for utilization of the final product in construction as paving stone.Characterization, selection of appropriate resolving reagent, determination of dissolution conditions and separation of solution and precipitate studies have been conducted by the chemical method of dissolution and separation for the recovery of phosphate sludge. Accordingly, 78 % of the zinc phosphate has been separated from the phosphate sludge by using phosphoric acid having a pH of 1.70, at 95 ? temperature and 2 hours of reaction time.Furthermore, different phosphate sludge/H2SO4 rates and reaction times were performed and the recovery rates were determined depending on the amount of zinc concentration in solution within the studies carried out for the recovery of zinc phosphate as a liquid fertilizer. As a result of recovery processes, property of the solution was found to be acidic. The solution was arranged to the pH value of 2.0 by adding a base compound mixed with water. As the base compound, 34 % NH4OH solution was used in order to obtain high level nitrogen concentration in the solution as well as increasing the pH level to 2.0. To avoid environmental pollution, a solution that is rich in zinc, phosphorus and nitrogen as nutrients is prepared in appropriate doses by considering the parameters allowed to be applied to agricultural fields in the restrictive regulations. The dosage can be arranged according to the pH level requirement of the agricultural land and agricultural crops to be used. It is considered that utilization of the final product as liquid fertilizer by 1/100 proportional mixture with the irrigation water is appropriate for implementation.