Magmatik kayaçları mikrodalgaya maruz bırakmanın Cerchar aşındırıcılığı üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigating the effects of microwave treatment on the Cerchar abrasivity for igneous rocks
Yazar: EGEMEN SAYGIN
Danışman: PROF. DR. SAİR KAHRAMAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Kayaç kazı teknolojilerindeki önemli gelişmelere rağmen, sert ve aşındırıcı kayaçların kazılmasında halen düşük ilerleme hızı ve yüksek keski aşınması gibi bazı problemler bulunmaktadır. Özellikle aşındırıcı kayaç kazısında keski aşınmaları, maliyeti arttırma yanında keski değişimi esnasındaki duraklamalardan dolayı ilerleme hızını da düşürmektedir. Dolayısıyla keski aşınmalarının azaltılması kazı teknolojisi bakımından önem arz etmektedir. Kayaç aşındırıcılığını ölçmede sıklıkla kullanılan ve keski tüketimini tahmin etmeye de yarayan en yaygın yöntemlerden birisi Cerchar aşındırıcılık deneyidir. Bu tez çalışmasında, mikrodalgaya maruz bırakmanın magmatik kayaçların Cerchar aşındırıcılığı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çalışmada magmatik kayaçlar (granit, siyenit ve gabro) üzerinde mikrodalga uygulanmadan önce 9 farklı numune üzerinde Cerchar aşındırıcılık deneyleri yapılmıştır. Sonra 180s süreyle 2 kW ve 6 kW güçte mikrodalgaya maruz bırakılmış numuneler üzerinde Cerchar aşındırıcılık deneyleri tekrarlanmıştır. Daha sonra, mikrodalgaya maruz bırakılmamış ve bırakılmış kayaçların Cerchar aşındırıcılık değerleri karşılaştırılmıştır. Magmatik kayaçları mikrodalgaya maruz bırakmanın aşındırıcılık indeks değerini düşürdüğü görülmüştür. Deneye tabi tutulan kayaçlar için, uygulanan mikrodalga gücü ve aşındırıcılık indeksi arasında ters orantı olduğu saptanmıştır. Ayrıca, mikrodalga enerjisinin kayaca etki derecesinin kayacın mineral içeriğine bağlı olduğu gerçeği dikkate alınarak, elde edilen sonuçlar numunelerin mineralojisi açısından değerlendirilmiştir. Bir kayaç numunesinde metalik mineral yüzdesi (%2 manyetit, %3 pirit) çok az bile olsa mikrodalgaya maruz bırakılan kayacın sıcaklığını çok arttırdığı (~900 °C) ve aşındırıcılığını düşürdüğü (~%60) gözlenmiştir. Sonuç olarak, uygulanan mikrodalga enerjisi ve maruziyet süresine bağlı olarak mikrodalgaya maruz bırakmanın magmatik kayaçların aşındırıcılığı üzerinde önemli etkileri vardır.

Abstract:
Despite the significant advances in rock excavation technologies, the excavation of hard and abrasive rocks has still some problems such as low penetration rate and high tool wear. Especially in the abrasive rock excavation, in addition to the high cost, the tool wear result in low advance rate due to downtimes during the replacement of tools. Therefore, the reduction of cutter wear is important in terms of excavation technology. One of the most common methods used to measure rock abrasiveness and to estimate cutter consumption is the Cerchar abrasiveness test. In this thesis, the effects of microwave treatment on the Cerchar abrasivity of magmatic rocks were investigated. First, Cerchar abrasion tests were performed on the 9 different magmatic rocks (granite, syenite and gabbro) without microwave treatment. Then, Cerchar abrasivity experiments were repeated on the samples exposed to microwave irradiation at 2 kW and 6 kW for 180s. After that the Cerchar abrasivity values of the untreated and treated by microwave were compared. It was seen that the treatment by microwave decreased the abrasivity values.  It was found that there was an inverse relation between the applied microwave power and the abrasiveness index for the tested rocks. Moreover, considering the fact that the degree of influence of microwave energy on the rocks depends on the mineral content of the rock, the obtained results were evaluated by taking into consideration the mineralogy of the samples. It was observed that even if the percentages of metallic minerals in a rock sample are too low (2% magnetite, 3% pyrite), they increase the temperature of the rock (~900 °C) and decrease its abrasivity (~60%). Concluding remark is that microwave treatment has important effect on the abrasivity of igneous rocks depending on the applied power and exposure duration.