Taban külünün karıştırmalı bilyeli değirmende öğütülerek puzolanik aktivitesinin artırılması ve çimento üretiminde kullanımının incelenmesi
The investigation of increasing pozzolanic activity of bottom ash by grinding in a stirred ball mill and its use in cement production
Yazar: BARIŞ AKKAYA
Danışman: PROF. DR. İHSAN TOROĞLU
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu çalışmada, karıştırmalı bir bilyeli değirmende kuru öğütme ile taban külünün öğütülerek, çimento ikame malzemesi olarak kullanım olanakları incelenmiştir. Taban külü örnekleri Eren Enerji Termik santralinden temin edilmiş ve karıştırmalı değirmende (KD) öğütme için gerekli hazırlık işlemlerinin ardından her bir öğütme deneyinde kullanılacak miktara göre tasnif edilerek öğütme işlemleri gerçekleştirilmiştir. 
KD'de öğütme işlemlerinde, öğütme süresi ve karıştırma hızının öğütme ürününün tane boyutu ve özgül yüzey alanı gibi özellikleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Ayrıca, bu öğütme koşullarında harcanan özgül enerji miktarları araştırılmıştır. 
Farklı öğütme koşullarında öğütülen taban külü ürünlerinin, değişen tane boyutları ve özgül yüzey alanlarına göre, çimento ikame malzemesi olarak kullanımlarının incelenmesi için puzolanik aktivite testleri gerçekleştirilmiştir. Ancak, taban külünün aşırı öğütülmesinin, hem yüksek enerji sarfiyatı, hem de üretilecek betonun özelliklerini olumsuz etkilemesi gözönüne alınarak, uygun tane boyutu ve buna bağlı öğütme şartlarının tespit edilmesine çalışılmıştır. Bu çalışmada, birim hacimde yüksek enerji sağlayabilme performansı nedeniyle laboratuar ölçekli dikey pinli bir KD kullanılmıştır. 
Genel olarak taban külünün çimento ikamesinde kullanılması ile mevcut çimento değirmenlerinde öğütülen klinker malzemesi için gerekli olan hammaddelerin azaltılması hedeflenmektedir. Dolayısıyla bu hammaddelerin hazırlanması aşamasındaki çevresel ve enerji tüketimi ile ilgili olumsuzlukları hafifletme olanaklarının değerlendirilmesi yapılmıştır.
Deney sonuçlarına göre Taban külünün inceliğinin artması çimento ikame malzemesi olarak kullanılabilirliğini olumlu yönde etkilemektedir. Taban külünün istenen puzolanik özellikleri göstermesi için Portland çimentosunun tane incelliğine ve özgül yüzey alanınına ulaşılıncaya kadar öğütülmesi yeterli olmuştur. Taban külünün çimento ikamesi için, çok ince öğütülmesinin gerekli olmaması, umut verici bir sonuç olarak değerlendirilebilir. Ayrıca, öğütme için giderek artan önemi ile KD kullanılmasının, taban külünün çimento ikamesi olarak kullanım imkanını arttıracağı gösterilmeye çalışılmıştır.

Abstract:
In this study, the usability of bottom ash as a cement replacement materials was investigated through using its dry grinding in a stirred ball mill. The bottom ash samples were obtained from Eren Enerji Thermal Power Plant and After the preparation process, bottom ash was prepared  it is allocated according to amount of the materials used for each grinding test. I In grinding tests, some grinding parameters were evaluated such as grinding period and stirrer speed. In addition to that, the specific energy consumptions were investigated in these grinding conditions. 
To investigate the usage of bottom ash products from different grinding conditions in the replacement of cement, the Strength activity index tests were performed. However, it was made a proper particle size and relevant grinding conditions to that by considering of high energy consumption and some negative effects of excesive grinding of bottom ash. In this study, A lab scale verticle pinned stirred mill was used since its high performance of ability to supply high energy density in unit volume. 
In general, ıt is aimed that a decreasing of raw materials used for ground clinker by replacement of bottom ash in cement. Hence, ıt was evaluated the opportunity of mitigating the negative effects occured in duration of the preparation process of the raw material, which is in related to problem about environmental and energy consumption According to the tests results, an icreasing of the bottom ash fineness has a positive effect on its usability of  cement replacement. The bottom ash grinding to reach the fineness and specific surface area of Portland cement is adequate for the required pozzolanic traits. the low neccesity of bottom ash to be ground for utility as a cement replacement material can be considered as a hopeful result. Additionally, it is presented that the usage of stirred mill by its getting more imporatance has positive effect on the utilability of bottom ash as cement replacement.