Termik santral uçucu küllerinin seramik üretiminde kullanılabilirliğinin araştırılması
Investigation of the usability of thermal power plant fly ashes in ceramic production
Yazar: İBRAHİM ERDOĞAN
Danışman: DOÇ. DR. HÜLYA KURŞUN
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Metalurji Mühendisliği = Metallurgical Engineering ; Seramik Mühendisliği = Ceramic Engineering

Özet:
Uçucu kül, cüruf ve baca gazı gibi atık ürünler, büyük kapasiteli termik santrallerde kömürün yakılması sonucu üretilmektedir. Çevresel sorunlara ek olarak, atıklar birçok durumda depolanması gerektiğinden ekstra maliyete neden olmaktadır. Bununla birlikte, atık maddelerin bazıları değerlidir ve katma değerli ürünlerin üretiminde kullanılabilmektedirler. Uçucu küller endüstriyel atık olarak geri kazanılmaya elverişli bir malzeme olduğundan farklı sektörlerde değerlendirilme olanaklarına sahiptirler. 
Bu çalışmada, farklı bölgelerde ki termik santrallerden (Zonguldak Çatalağzı Termik Santrali, Afşin-Elbistan A Termik Santrali, Ankara Çayırhan Termik Santrali, Sivas Kangal Termik Santrali) temin edilen uçucu küllerin kimyasal, fiziksel, morfolojik gibi özellikleri de göz önünde bulundurularak seramik üretiminde (tuğla, karo, sağlık gereçleri, porselen vb) kullanılabilirliği araştırılmıştır. Temin edilen bu uçucu küller, seramik ürününe farklı oranlarda ilave edilerek, üretilmiş numunelerde meydana getirdiği değişimler incelenmiştir.
Çalışmamızda,  işletmelerden alınan seramik ürünlerin çamur hammaddelerinin kimyasal analizleri (XRF), termik santrallerden temin edilen uçucu küllerin kimyasal analizleri (XRF), mineralojik analizleri (XRD) ve taramalı elektron mikroskobu (SEM)  analizleri tespit edilmiştir. Uçucu kül ve çamur hammaddelerinin her birinin ayrı ayrı öğütme işlemlerinin ardından, belirlenen uçucu kül katkı oranları ile            (%0, %15, %30)  karıştırılıp preslendikten sonra şekillendirme işlemi yapılmıştır. Elde edilen seramik ürünler, belirlenen sıcaklıklarda (tuğlalarda 800  ℃ , 900 ℃ , 1000 ℃ , diğer ürünlerde 1000 ℃ , 1050 ℃ , 1150 ℃ ) sinterlenmiş ve sırlama işlemi yapılmıştır (karo, porselen, vitrifiye). Sinterlenen numunelere fiziksel testler (kuruma, pişme ve toplu küçülme, ağırlık kaybı, porozite ve yoğunluk testleri, su emme testleri), mekanik testler, ısı iletkenlik katsayısı belirleme testi, donma çözülme testi, renk analiz testleri, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve enerji yayılımlı X-ışını analizi (EDX), termogravimetrik ve diferansiyel termal analizleri (TG-DTA) yapılmıştır. 
Dünyada uçucu kül, termik santraller tarafından önemli bir ekonomik ve çevresel sorun oluşturan atık olarak üretilmektedir. Çalışmamızda, uçucu kül kullanımının çevre ve sanayinin sürdürülebilirliği için uzun vadede önemli olduğu görülmüştür. Seramik sektöründe kullanılması ile de ülke ekonomisine yüksek katma değerler temin edeceği düşünülmektedir.

Abstract:
Waste products such as fly ash, slag and flue gas are produced by burning coal in large capacity plants. In addition to environmental problems, wastes cause extra costs as they must be stored in many cases.    However, some of the waste materials are valuable and can be used in the production of In value added products. As fly ash is a material that can be used as industrial waste, it has the possibility to be evaluated in different sectors.
In this study, considering the chemical, physical and morphological characteristics of fly ash, which are obtained from thermal power plants in different regions (Zonguldak Çatal Ağzı Thermal Power Plant, Afşin Elbistan A Thermal Power Plant, Ankara Çayırhan Thermal Power Plant, Sivas Kangal Thermal Power Plant), in ceramic production (brick, tile, sanitary ware, porcelain, etc). These fly ash was added to the ceramic product in different proportions and the changes in the produced samples were examined. Chemical analyzes of the sludge raw materials (XRF), chemical analysis of fly ash (XRF), mineralogical analysis (XRD) and scanning electron microscopy (SEM) analysis were obtained. After separate grinding operations of each fly ash and sludge raw materials, with the determined fly ash addition rates (0%, 15%, 30%) were mixed and pressed after the forming process was made. The ceramic products obtained were sintered at the determined temperatures (800℃  , 900℃  , 1000℃ in bricks, 1000℃ in other products, 1050℃ , 1150℃ ) and glazing (tile, porcelain, sanitary ware). Physical tests for sintered samples (drying, cooking and bulk shrinkage, weight loss, porosity and density tests, water absorption tests), mechanical tests, thermal conductivity coefficient determination test, freeze dissolution test, color analysis tests, scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive x-ray spectroscopy (EDX), thermogravimetric and differential thermal analyzes (TG-DTA) were performed.
In the world, fly ash is produced by thermal power plants as an important economic and environmental problem. In our study, the use of fly ash has been found to be important in the long term for the sustainability of the environment and industry. It is thought that it will provide high added value to the national economy in the use in the ceramic sector.