Altın madeni atıklarının çimento harcında değerlendirilmesi
Evaluation of gold tailings in the cement mortar
Yazar: FATMA DUR
Danışman: DOÇ. DR. EMEK DERUN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Çimento sanayinde endüstriyel katı atıkların değerlendirilmesi sayesinde, hammadde, enerji maliyetleri ve çevresel kirlilikte azalma sağlanmaktadır. Yapılan çalışmada, endüstriyel atık olarak Bergama altın madeni atığı kullanılmıştır ve çimento üretiminde değerlendirilmesi üzerine araştırmalar yapılmıştır. Bu doğrultuda, Bergama altın madeninin atık tesisinden temin edilen atığın, çimento harcının özelliklerine olan etkileri araştırılmıştır. 
Çalışmada, öncelikle literatür bölümünde, beton ve çimento hakkında detaylı bilgi verilmiştir. Ardından, altın madeni ve üretim proseslerinden bahsedilip, altın madeni atıklarının çimento ve beton endüstrisinde kullanımıyla ilgili yapılan literatür çalışmalarına değinilmiştir. Çalışmanın deneysel bölümünde, hammaddelere karakterizasyon analizleri ve diğer agrega deneyleri uygulanmıştır. Karakterizasyon analizleri olarak, XRD (X-Işını Kırınımı), XRF (X-Işını Flüoresans Spektrometresi), FT-IR (Fourier Dönüşümlü Kızıl Ötesi Spektrometresi), SEM (Taramalı Elektron Mikroskobu) ve DTA-TG (Diferansiyel Termal Analiz) analizleri yapılmıştır. Karakterizasyon sonuçlarına göre, altın madeni atığının ana bileşeninin SiO2 olduğu bulunmuştur. Referans olarak hazırlanan çimento harcında, standard Portland çimentosu, standart kum ve karıştırma suyu kullanılmıştır. Diğer harç karışımları ise, altın madeni atığı, çimento, kum ve karışım suyu kullanılarak hazırlanmıştır. Altın madeni atığının etkilerini belirlemek için farklı oranlarda (%5, 10, 15, 20 ve 25) atık oranı seçilmiştir. 3 farklı su/(çimento+atık) oranı (0.50, 0.45 ve 0.40) belirlenmiştir. Deney sonuçlarına göre, optimum atık oranı (%10) belirlendikten sonra, sonuçları iyileştirmek için süper akışkanlaştırıcı ve hava sürükleyici kimyasal katkıları kullanılmıştır. Son ürünlere, yayılma, birim hacim, priz süresi, su emme, XRD, basma ve eğilme dayanım testleri yapılmıştır. Deney sonuçlarına göre, su/(çimento+atık) oranı 0.5 için, atık oranı %5'den %25'e arttıkça priz başlangıç süresi azalmıştır. 28 günlük basınç dayanımı sonuçlarına göre, referans karışımın basma dayanımına, en fazla yaklaşan karışım, su/(çimento+atık) oranı 0.5 için %10 altın madeni atığı içeren karışım olmuştur. Su/(çimento+atık) oranı 0.45 için referans karışımın basma dayanımına, en fazla yaklaşan karışım %5 altın madeni atığı içeren karışım olmuştur. Su/(çimento+atık) oranı 0.40 için referans harcın (%0) basma ve eğilme dayanımları, atık katkılı olan haçların (%5, 10, 15, 20 ve 25) basma ve eğilme dayanımlarından düşük çıkmıştır. Su/(çimento+atık) 0.40 için, %10 altın madeni atığı içeren hava sürükleyici ve süper akışkanlaştırıcı katkı ile hazırlanan harçların eğilme ve basınç dayanımları, kimyasal katkısız karışıma göre (BG-0.40-10) yüksek çıkmıştır. Sonuç olarak,  altın madeni atığının  %10 oranında çimento harcına katılarak değerlendirilebileceği düşünülmektedir.

Abstract:
With evaluation of industrial solid wastes in the cement industry, reduction is provided on raw materials, energy costs and environmental pollution. In this study, Bergama gold tailings was used as an industrial waste and investigations were made about in the cement industry. Accordingly, tailings was obtained from plant of Bergama gold tailings and effect of gold tailings on properties of cement mortar was investigated. 
In the study, at the literature chapters, general information about concrete and cement were given. Then, gold mine and its production processes were mentioned, also the use of gold tailings in cement mortar and concrete industry were given at literature studies. In the experimental part of this study, the characterization of the raw material analysis and other experiments were carried out. The analysis of the characterization of the raw materials such as XRD (X- Ray Diffraction), XRF (X-Ray Fluorescence Spectrometer), FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectrometer), SEM (Scanning Electron Microscope), and the DTA-TG (Differential Thermal Analysis) analys were performed. Characterization of gold tailings showed that major content of tailings is SiO2. Cement mortar was prepared as reference, standard Portland cement, aggregate and mixing water was used. Other cement mortars were prepared with gold tailings, cement, aggregate and mixing water. Dried gold tailings were added to cement in ratios of 0, 5, 10, 15, 20 and 25% (wt/wt). The amounts were chosen to determine the effects of gold tailings addition. 3 different water/(cement+tailings) ratios (0.50, 0.45 and 0.40) were determined. According to experimental results, after the identification optimum ratio of tailings (10%), air entraining and super plasticizer additives were used to improve the results. The fresh and hardened mortars were tested for setting time, consistency, unit volume, XRD (X- Ray Diffraction), compressive and flexure strength. When the setting time test results of fresh mortars with ratio of water/(cement+tailings):0.5 were analyzed, it was observed that an increase in the amounts of tailings in cement from 5 to 25% caused a decrease in the initial settting time of the mortars. According to the results of compressive strength, with ratio of water/(cement+tailings):0.5, the gold tailings mixture containing 10% got closest to compressive strength value of the reference mixture. For ratio of water/(cement+tailings):0.45, the gold tailings mixture containing 5% got most close to compressive strength value of the reference mixture. For ratio of water/(cement+tailings):0.40, it was found that compressive strength values of the reference mixture were lower than gold tailings mixture (containing 5, 10, 15, 20 and 25%). For ratio of water/(cement+tailings):0.40, compressive and flexure strength values of gold tailings (10%), air-entraining and super plasticizer additives containing mortars were higher than mortar that didn't containing air entraining and super plasticizer additives (BG-0.40-10). As a result, it is suggested that gold tailings containing 10%  can be used as cement additives.