Bakır endüstrisi flotasyon atıkları ve zeolitlerin beton üretiminde kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of utilization possibilities of copper industry flotation waste and zeolite in concrete production
Yazar: BAŞAK MESCİ
Danışman: PROF. DR. OSMAN NURİ ERGUN
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering ; İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Sürdürülebilir ve yaşanabilir bir çevre oluşturmak, diğer pek çok faktörünyanında çeşitli endüstrilerden oluşan ikincil ürünlerin rasyonel olarak kullanımınabağlıdır. Yapı materyallerinin özelliklerinin pek çoğu, endüstriyel atıkların doğalve/veya yapay katkı malzemeleri olarak kullanımı ile geliştirilebilmektedir.Bakır flotasyon atıkları, bakır endüstrilerinden oluşan ve Zn, Co ve Pb gibitoksik metallerin eser miktarları yanında önemli miktarda Cu içeren atıklardır. Proseste1 ton bakır üretiminden yaklaşık 2.2 ton bakır flotasyon atığı oluşmaktadır. Büyükmiktarlarda oluşan bakır atıkları genellikle herhangi bir ön işleme tabi tutulmaksızıntesis çevresindeki alanlara gelişigüzel bir şekilde depolanmaktadır. Çoğu zamanatıkların depolandığı arazi zemininde sızdırmazlık sağlayabilecek herhangi bir örtütabakası kullanılmadığından, atıkta bulunan ağır metaller zamanla yağış sularının daetkisiyle toprak, yeraltı ve yüzey sularına karışarak insan sağlığını ve çevreyi olumsuzyönde etkilemektedir.Zeolitler mikrogözenekli kristal yapısı, yüksek iyon değiştirme kapasitesi,moleküler elek ve adsorbsiyon özellikleri nedeni ile su ve hava filtrasyonu, kirlilik,koku problemi, su kültürü, toprak iyileştirme ve hayvan yemi katkı maddesi gibi pekçok alanda başarı ile kullanılmaktadırlar.Bu çalışmada, Samsun Eti Bakır şletmeleri zabe Tesisi flotasyon atıkları veManisa-Gördes klinoptilolitlerinin çimento katkı maddesi olarak kullanılabilirliğiaraştırılmıştır. lk aşamada çimentoya, % 2.5, % 5, % 7.5, % 10, % 12.5 ve % 15oranlarında flotasyon atıkları, klinoptilolit ve flotasyon atıkları-klinoptilolit ilaveedilerek çimentonun kıvam suyu, priz süresi, hacim genleşmesi, elek bakiyesi, özgülyüzey, özgül ağırlık ve basınç dayanımı gibi fiziksel ve mekanik özellikleriincelenmiştir. kinci aşamada, karışımlar beton üretiminde kullanılmış ve elde edilensonuçlar, Türk Standartları ve referans değerle karşılaştırılmıştır. Son aşamada ise farklısızdırmazlık (leaching) testleri uygulanarak bakır endüstrisi flotasyon atığı katkılıçimentodaki bakır salınımları incelenmiştir. Sonuç olarak, bakır endüstrisi flotasyonatıklarının çimento hammaddesi olarak % 5 oranlarında klinoptilolit ile birliktekullanıldığında beton performansı yönünden daha iyi sonuçlar verdiği ve klinoptilolitiniyon değiştirme özelliği ile flotasyon atığındaki bakır konsantrasyonunu önemli ölçüdeazalttığı görülmüştür. Aynı zamanda, bakır flotasyon atıkları klinoptilolit ile birliktekullanıldığında bakır atığının çimentoda oluşturduğu olumsuz etkileri azalttığıgözlenmiştirAnahtar Kelimeler: Klinoptilolit, bakır flotasyon atığı, çimento, beton,stabilizasyon/solidifikasyon.

Abstract:
The existence of sustainable and ecologically clean environment depends on therational utilization of the secondary mineral by-products from different industrialbranches as well as on a number of other factors. Many of the properties of the buildingmaterials can be improved by including in its composition of various types of industrialwaste mostly as active admixtures and/or artificial admixture materials.The copper flotation waste is one of the by-products, which are produced fromthe copper industry generally contains significant amounts of Cu together with traceelements of other toxic metals such as Zn, Co and Pb. Every ton of metal productionabout 2.2 ton of copper flotation waste is generated. Furthermore, approximately 24.6million tons of copper flotation waste is generated each year from world copperproduction. Because of this excess, the flotation waste is generally disposed of withoutany prior solid waste treatment in areas around the industry. Due to leaching into watersources disposed hazardous waste containing Cu and other toxic metals is a highlydangerous pollutant affecting human health and the surrounding physical environment.Zeolites are crystalline hydrated aluminosilicates of alkali and alkaline earthcations that poses a three-dimentional structure. The microporous crystalline structureof zeolites is able to adsorb species that have diameters that fit through surface entrychannels, while larger species are excluded, giving rise to molecular sieving propertiesthat are exploited in a wide range of commercial applications. These include the use ofnatural zeolites in water and air filtration, pollution, and odour control, animal hygiene,aqua-culture, pond filtration, soil amendment, and as an industrial filler and dietarysupplement in animal feeds.In this study, utilization possibilities of the flotation waste from the Samsun EtiCopper Industry Flash Smelting Plant and zeolite tuff in the tertiary sediments of theManisa-Gördes as admixtures in cement were investigated. In the first stage, flotationwaste, clinoptilolite and flotation waste-clinoptilolite rates of 2.5%, 5%, 7.5%, 10%,12.5% and 15% were added to cement and, physical and mechanic properties such asdensity, specific surface area, setting time, volume expansion and compressive strengthwere examined. In the second stage, the mixtures were used in concrete production. Theresults obtained from these applications were compared to Turkish Standards andreference values. The last stage copper releases in cement containing copper flotationwaste were examined by using leaching tests. It was shown that copper flotation andclinoptilolite rates of 5% effected concrete efficiency positively. Also, copperconcentration of the flotation waste was significantly decreased due to the ion exchangeproperties of clinoptilolite. Moreover, the mixture of copper flotation waste andclinoptilolite could reduce negative effects originated from copper wastes.Key Words: Klinoptilolite, copper flotation waste, cement, concrete,stabilization/solidification.