Zonguldak taşkömürü yıkama tesis atıklarından karbonun geri kazanımı ve atıkların tarım toprağı olarak değerlendirilmesi
Recovery of combustible material from coal wastes of enrichment plant and evaluation of wastes as agricultural soil
Yazar: GÖKHAN SARIHAN
Danışman: PROF. DR. SAİT KIZGUT
Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Bu çalışmada, Zonguldak taşkömürü yıkama tesis atıklarının bulunduğu sahalardan kepçe yardımıyla 10 tona yakın yerinde numune alınmıştır. Alınan bu atık numunesi kepçe yardımıyla konileme ve dörtleme işlemi yapılarak yaklaşık 2 ton civarına düşürülmüştür. Daha sonra çuvallanarak laboratuvar ortamına taşınmıştır. Kömür zenginleştirme tesisi atıkları deneysel analizler için örnek boyut gruplarına ayrılmıştır. Her boyut grubu kimyasal analize tabi tutulmuştur. Elek analizi sonuçlarına göre kömür zenginleştirme tesisi atıkları 10 mm elekten elendiğinde 902-1009 cal/g arasında üst ısıl değerine sahip elek altı ürün elde edilmektedir. 
Gravite ayırmasına yönelik yüzdürme – batırma testleri yapılmıştır. Kömür zenginleştirme tesisi atıkları 1mm elenmiş ve elek altı ürün flotasyona tabi tutulmuştur. Flotasyon sonuçlarına göre en düşük kül içeriği (%40,1) kolektör olarak 1000 g/ton gazyağı ve köpürtücü olarak MIBC kullanılarak gerçekleştirilen flotasyon ile elde edilmiştir. Flotasyon sonuçlarına göre en fazla ürün miktarı kolektör olarak 1500 g/ton gazyağı ve köpürtücü olarak 2-Etilhegzanol kullanılarak gerçekleştirilen flotasyon ile elde edilmiştir. Flotasyon sonuçlarına göre en yüksek yanabilir verim (%86,2) kolektör olarak 1500 g/ton gazyağı ve köpürtücü olarak Dowfroth250 kullanılarak gerçekleştirilen flotasyon ile elde edilmiştir. Flotasyon sonuçlarına göre atıklar için en iyi kolektör gazyağı ve köpürtücü olarak ise Dowfroth250 belirlenmiştir.
Ağır ortam siklonunda yapılan deneyde yaklaşık olarak 20 kg 1-4mm boyut grubundaki kömür zenginleştirme tesis atığı kullanılmıştır. Besleme külü %80,61'dir. Ağır ortam manyetit tozu kullanılarak, ortam yoğunluğu 1.70 g/cm3 yoğunluğuna ayarlanmıştır. Ayırma sonrasında ağırlıkça %11,18 oranında %44,48 küllü temiz kömür elde edilmiştir.
Kömür zenginleştirme tesis atıklarının tarımsal üretim yapılan alanlarda kullanılabilirliği ile ilgili bir fikir edinilmesi için bu atığın hangi oranlarının kullanılabilir olduğunun saksı çalışması ile belirlenmesi hedeflenmiştir. Bu çalışma, 2 mm'den elenmiş Kömür zenginleştirme tesis atığını %0, %5, %10, %20 ve %40 oranlarında toprakla karıştırarak ve bitki gelişimini arttıran kök bakteriler (PGPR) ile aşılanmış ve aşılanmamış olarak İza buğdayı kullanarak yürütülmüştür.
Kömür zenginleştirme tesis atığının tarımsal alanlarda kullanımı olumlu ve faydalı bulunmuştur. Ancak bu atığın belli bir dozda katılarak uygulanması önerilmektedir. Yaptığımız çalışma sonucunda ideal doz olarak %5 ve %10 dozlarını önermekteyiz. Ayrıca bitki gelişimini arttıran kök bakteri (PGPR)  uygulamalarının yetiştirilecek bitkilerinin kömür zenginleştirme tesis atıklarının (KZTA) uygulanmış alanlarda verim ve besin elementi içerikleri üzerine daha olumlu ve önemli etkide bulunacağı belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, approximately 10 tons of on-site samples were taken with the help of a wheel loader from the fields where the Zonguldak hard coal washing plant tailings are disposed. This tailings sample was reduced to about 2 tons by coning and quartering. Afterwards, it was bagged and transported to the laboratory. Coal preparation plant wastes were divided into sample size groups for experimental analysis. Each size group was subjected to chemical analysis. According to the results of the sieve  analysis, when the wastes of the coal preparation plant were sieved through a 10 mm sieve, a product with an upper heating value of 902-1009 cal/kg is obtained. Float-sink tests were carried out for gravity separation. Coal preparation plant wastes were sieved through a 1mm sieve and subjected to flotation. According to the flotation results; i. the lowest ash content (40,1%) was obtained by flotation using 1000 g/ton kerosene as collector and MIBC as frother, ii. the highest amount of product (88,6%) was obtained by flotation using 1500 g/ton kerosene as collector and 2-ethylhexanol as frother, iii. the highest combustion efficiency (86,2%) was obtained by flotation using 1500 g/ton kerosene as collector and Dowfroth250 as frother and iv. the best collector for the tailings recovery was KEROSENE and the frother was Dowfroth250.  
In the experiment carried out in the heavy medium cyclone, approximately 20 kg of coal preparation plant tailings from 1-4 mm size group was used. The feed ash is 80,61%. Using heavy media magnetite powder, the media density was adjusted to 1.70 g/cm3. After separation, clean coal with ash content of 44,48% was obtained 11,18% by weight.
In order to get an idea about the usability of coal preparation plant final tailings in agriculture as soil conditioner, it was aimed to determine which proportions of this tailings can be used via plant growth test. This study was carried out using uninoculated iza wheat and iza wheat that was inoculated with plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR).  Coal preparation plant tailings that was sieved through 2 mm sieve was mixed with 0%, 5%, 10%, 20% and 40% of field soil.
The use of coal preparation plant tailings in agricultural areas has been found to be positive and beneficial. However, the application of a certain dose of this tailings should be recommended. As a result of our study, we recommend 5% and 10% doses as the ideal dose. In addition, it has been determined that plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) will have a more positive and significant effect on the yield and nutrient content of the plants to be grown in the areas where the coal preparation plant tailings/wastes  have been applied.