Ağır metaller içeren çelik sanayii atıklarının stabilizasyonu ve solidifikasyonu
Stabilization and solidification of heavy metals containing steel foundry wastes
Yazar: GÜRAY SALİHOĞLU
Danışman: PROF. DR. VEDAT PINARLI
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2007
Konu: Çevre Mühendisliği = Environmental Engineering
Dizin: Tehlikeli atıklar = Hazardous wastes ; Çevre = Environment ; Çimento = Cement

Özet:
Çelik endüstrisinin en büyük çevresel problemlerinden biri de yüksek miktarlardaürettiği baca tozlarının bertarafıdır. Baca gazı arıtma sistemlerinde toplanan bu tozlar,içerdikleri ağır metallerin sızma potansiyeli nedeniyle Türk, Avrupa Birliği ve ABDyönetmeliklerince tehlikeli atık olarak sınıflandırılmaktadır. Bu çalışmanın amacı çeliksanayi atık baca tozlarını (ABT) tehlikesiz hale getirmektir. Çalışmada ABT'yetehlikelilik özelliği kazandıran çinko ve kurşun oksitlerin stabilizasyonu vesolidifikasyonu (S/S) araştırılmıştır.Deneyler Bursa'daki bir çelik fabrikasından alınan baca tozu üzerindegerçekleştirilmiştir. Deneysel süreçte X ışını floresansı (XRF), X Işını difraksiyonu(XRD), tarama elektronu mikroskobu (SEM) teknikleri kullanılmış, priz süresi, basınçdayanımı (UCS), granülometre ve asit nötralizasyon kapasitesi (ANC) deneyleriyapılmış, Toksisite Özelliklerini Sızdırma Prosedürü (TCLP) ve Sentetik YağışlaSızdırma Prosedürü (SPLP) ekstraksiyon testleri uygulanmış ve ağır metal okumalarıyapılmıştır. ABT %5-90 arasında değişen oranlarda Portland Çimentosu ve/veya çeşitlikatkılarla karıştırılarak harç veya pasta örnekleri hazırlanmış, örnekler 0-360 günarasında değişen periyotlar boyunca su ve/veya hava kürüne tabi tutulmuşlardır. Kürsürelerinden sonra örneklerin (S/S ürünlerinin) tehlike özellikleri belirlenmiştir.ABT'nin stabilizasyonunda uçucu kül, çimento fırını tozu ve tufalin Portlandçimentosu kadar etkili olmadığı, Portland çimentosunun ana bağlayıcı olarak tek başınauygulanmasının daha olumlu sonuçlar verdiği görülmüştür. Örneklerdeki kumuygulaması stabilizasyonu olumsuz etkilemiş, yüksek miktarlardaki ABT'nin beton yapımalzemesi olarak kullanımı mümkün olmamıştır. Portland çimentosuyla yapılandenemelerde atık yüzey alanının artırılmasının dahi depolanabilirlik sınır değerlerininsağlanması için yeterli olmadığı görülmüştür. Kireç ABT içindeki ağır metalstabilizasyonunu sağlamak için gerekli pH şartlarını sağlamaya yardımcı olmuştur.Nihai pH'ın stabilizasyonda önemli ve belirleyici bir faktör olduğu ve depolanabilirliksınır değerlerinin sağlanması için S/S sisteminin pH'ının, ağır metallerin çözünürlükaralığına göre ayarlanması gerektiği bulgulanmıştır. ABT stabilizasyonu için kireç vePortland çimentosu kombinasyonunun uygun bir seçenek olduğu belirlenmiş, arıtmametodu formüle edilmiştir.Anahtar Kelimeler: Tehlikeli Atıklar, Çimento, TCLP, Baca Tozu, Kireç

Abstract:
One of the most serious environmental problems of steel industry is the disposalof the flue dust generated. The dust collected at baghouse filters at foundries arecategorized as hazardous waste according to Turkish, European and United Statesregulations because of the leaching potential of the heavy metals it contains. Thepurpose of this study was to detoxify the waste flue dusts of the steel industry.Stabilization and solidification (S/S) of zinc and lead oxides in the dust was investigatedin this study.The experiments were carried out on the dust of a steel foundry in Bursa. X-Rayfluorescence (XRF), X-Ray Diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM)techniques were used, setting time, unconfined compressive strength (UCS),granulometre, and acid neutralization capacity tests were carried out, ToxicityCharacteristics Leaching Procedure (TCLP), Synthetic Precipitation LeachingProcedure (SPLP) extractions were conducted, and heavy metal leachings weremeasured during the experimental process. The dust was mixed with Portland cementand/or other binders with different ratios, and mortar and paste samples were prepared.The samples were air and water cured during different periods varying between 0-360days. The toxicity characteristics were determined after the curing periods.Fly ash, cement kiln dust and rust scale were not found as efficient as Portlandcement in dust stabilization. Use of sand in the samples adversely effected thestabilization, and recycling of high amounts of dust as construction material was notfound to be possible. The experiments conducted by using Portland cement showed thateven the increase in the waste surface area was not sufficient to achieve the landfillingcriteria. Lime used in the samples assisted to obtain the necessary pH conditions tostabilize the heavy metals in the dust. The final pH was found to be one of the mostdeterminative factors in the dust stabilization. It was seen that the pH of the S/S systemshould be adjusted according to the solubility range of the heavy metals. The bindercontaining lime and Portland cement was found to be the optimum combination for duststabilization, and a formulation was provided as a treatment option.Key Words: Hazardous Waste, Cement, TCLP, Baghouse Dust, Lime