Termik santral atığı yapay alçı-uçucu kül-taban külü esaslı yapı malzemesi geliştirilmesi
Development of a power plant by-products (FGD gypsum-fly ASH bottom ASH) based construction material
Yazar: HALİT YAZICI
Danışman: PROF.DR. BÜLENT BARADAN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: İnşaat Mühendisliği = Civil Engineering

Özet:
Kömür ile çalışan elektrik santralleri toprağı ve havayı kirleten, çevresel sorunlara yol açan tesislerdir. Bu santrallerde kömürün yanması ile başlıca üç atığın meydana geldiği görülür. Bunlar; uçucu kül, taban külü ve kazanaltı cürufudur. Bu atıklara ek olarak baca gazı arıtma sistemi kurulmuş olan santrallerde, FGD ile simgelenen, baca gazı temizleme ürünü olan yapay alçı da açığa çıkar. Söz konusu atıklar Türkiye'deki endüstriyel katı atıkların çok büyük bir bölümünü oluşturmaktadır. Kömür yanma ürünlerinin özellikle inşaat sektöründe kullanımı, termik santrallerin çevresel etkilerinin azaltılmasını, elektrik üretim maliyetinin azaltılmasını, katı atıkların depolanma miktarının, atmosferdeki gaz emisyonunun azaltılmasını ve doğal kaynakların korunmasını sağlamaktadır. Çevre koruma kanunları, kömür ile elektrik üreten tesislerin atmosfere bıraktıkları sülfür dioksit gazı miktarmı kısıtlamaktadır. Türkiye'de üç termik santralde (Çayırhan, Orhaneli, Yatağan) baca gazı temizleme sistemi kurulmuş ve işletmeye alrnmıştrr. Yeniköy ve Kemerköy santrallerinde ise sistemin inşası sürmektedir. Sistemin diğer termik santrallere de yaygudaştırılması planlanmaktadır. Diğer atık maddelerin, özellikle uçucu külün inşaat sektöründe kullammı oldukça yaygın olmasına rağmen; kimyasal alçı veya yapay alçı adıyla da anılan baca gazı temizleme ürünü için aynı şeyi söylemek pek mümkün değildir. Bu madde ülkemiz açısından oldukça yenidir ve özellikleri tam anlamıyla bilinmemektedir. Bu deneysel çalışmanın ilk kısmında, Orhaneli termik santrali baca gazı temizleme ürünü olan yapay alçı (FGD çamuru), yine aynı santrale ait uçucu kül, kireç ve çimento değişik oranlarda kullanılarak bağlayıcı bir madde elde edilmiştir.m Daha sonra bu bağlayıcıya taban külü ve kazanalü cürufu katılarak daha fazla miktarda atığın değerlendirilmesi ve malzemenin hafifletilmesi amaçlanmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında; bu karışıma eğilme ve basınç ckyanımının geliştirilmesi amacıyla ısıl işlem uygulanmış, ayrıca, polipropilen lif katkısının etkisi, polikarboksilat bazlı hiper akışkanlaştuıcı kimyasal katkı maddesi ilavesiyle birlikte incelenmiştir. Çalışmanın üçüncü kısmında geliştirilen karışınım farklı kür koşullan altındaki mekanik özellikleri, yüksek sıcaklığa ve suya dayanıklılığı incelenmiştir. Çalışmanın son kısmında, seçilen karışımın dolu ve boşluklü blok eleman üretiminde kullamlabilirliği araştırılmıştır. Geliştirilen karışım % 90 oranında atık malzeme esaslıdır ve deney sonuçlan, Ülkemizde açığa çıkan termik santral atığı yapay alçıların, diğer termik santral atiklanyla birlikte taşıyıcı olmayan kompozit bir malzeme üretiminde kullanılabileceğini göstermesi açısından cesaret vericidir. Anahtar sözcükler : Yapay alçı çamuru, uçucu kül, taban külü, kazanalü cürufu

Abstract:
Coal burning electric power plants may cause several environmental problems, such as air and land pollution. During coal-fired electric power generation three types of coal combustion by-products (CCBs) are obtained. These by-products; fly ash, bottom ash and boiler slag are the largest sources of industrial waste in Turkey. Coal burning electric power plants equipped with flue gas desulfurization systems also have an additional 4th by-product called FGD (flue gas desulfurization wastes). Utilization of CCBs in construction industry, reduces technical and environmental problems of plants and decreases electric costs besides reducing the amount of solid waste, greenhouse gas emissions and conserves existing natural resources. Environmental legislation rules have forced coal combustion electricity producers to reduce the quantities of sulfur dioxide emitted into the atmosphere. In Turkey, three power plants (Çayırhan, Orhaneli and Yatağan ) have been equipped with flue gas desulfurization system and FGD systems in Yeniköy and Kemerköy power plants have been under construction. Installation of FGD systems in other power plants have also been planned. Although, utilization of other by-products of power plants, especially fly ash, in civil engineering applications is quite common, FGD material which can also be defined as a chemical gypsum, is a relatively new material for Turkey and its properties are not well known. In the first stage of this experimental study, a binder has been developed using by-products of Orhaneli power plant (FGD gypsum, fly ash), cement and lime.V Bottom ash and boiler slag of Orhaneli power plant were also added to this binder to decrease the bulk density and increase utilization efficiency. Li the second stage; to improve the mechanical properties (compressive and flexural strength) of this new material, thermal treatment has been applied and polypropylene fibers were added with a chemical admixture (high water reducing agent). In the third stage, the mechanical properties of this material was determined under different curing conditions. High temperature and water resistance of the mix also has been investigated. Finally, to produce construction elements, prototypes of block elements were manufactured by using this binder. The developed composition utilizes 90% of electric power plant wastes (FGD sludge, fly ash, bottom ash and boiler slag) and seems to be a promising material for composite construction elements such as building blocks. Key words : FGD sludge, fly ash, bottom ash, boiler slag