Sülfürlü tesis atığından üretilen çimentolu macun dolgu malzemesinin çevresel etkilerinin araştırılması
Investigation of the environmental effects of cemented paste backfill made from sulfuric mill tailing
Yazar: ERCÜMENT KOÇ
Danışman: DOÇ. DR. FERDİ CİHANGİR
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining
Dizin: Asidik maden drenajı = Acid mine drainage ; Endüstriyel atık su = Industrial waste water ; Endüstriyel atıklar = Industrial wastes ; Kazı dolgu madenciliği = Cut and fill mining ; Metal sülfür = Metal sulfur ; Otoksidasyon = Autoxidation ; Portland çimentosu = Portland cement ; Tehlikeli atıklar = Hazardous wastes ; Tehlikeli atıklar kontrolü yönetmeliği = Hazardous wastes control regulation

Özet:
Bu tez çalışmasında, sülfür içeren (%28,7 S) cevher zenginleştirme tesisi atığından üretilen çimentolu macun dolgu (ÇMD) malzemesinin çevresel etkisini değerlendirmek amacıyla; atık ve iki farklı yapısal formda (bütün ve taneli) hazırlanan ÇMD numuneleri üzerinde kimyasal, fiziksel karakterizasyon analizleri, statik modifiye asit baz hesabı (ABH) ve kinetik nem hücresi testi (NHT) yapıldı. Bu tez çalışması ÇMD malzemesi üzerinde NHT yapılan ülkemizdeki ilk çalışmadır. Dayanım özelliklerinin belirlenmesi amacı için üretilen ÇMD malzemesi üzerinde ayrıca tek eksenli basınç dayanımı testleri yapıldı. Yapılan deneysel çalışmalar ile atık ve ÇMD numunelerinin asit maden drenajı (AMD) oluşturma potansiyelleri ve ağır metal salınımları araştırıldı. Bu kapsamda 40 hafta boyunca numunelerin oksidasyon ve metal salınım karakteristikleri gözlemlendi. ÇMD numunelerine ait pH değerleri deney süresince nötr seviyelere (pH 7) yakın seyrederken, atık numunesine ait pH değerlerinin 12. haftadan itibaren asidik karakter kazandığı görülmüştür. Deney süresince atık malzemede gerçekleşen ortalama SO42- salınımlarının taneli yapıdaki ÇMD (ÇMD(R)) numunelerinden 4,3 kat, bütün yapıdaki ÇMD (ÇMD(B)) numunelerinden ise 10,8 kat yüksek olduğu görülmüştür. Bununla birlikte, atık numunesine ait metal salınımlarının 10-14. haftadan itibaren artan bir trend izlediği, ancak ÇMD numunelerine ait metal salınımlarının ise deney süresince çok daha düşük seviyelerde ve stabil bir seyir izlediği görülmüştür. Sonuçlar incelendiğinde; iyi tasarlanmış ÇMD malzemesinin AMD oluşumunun ve metal salınımlarının önlenmesinde oldukça etkili olduğu, sülfür içeren atıkların yönetimi açısından ÇMD teknolojisinin kullanılmasının çevresel ve teknik açıdan önemli faydalar sağlayabileceği görülmektedir.

Abstract:
In this study, in order to investigate the environmental effects of cemented paste backfill (CPB) material produced from sulfide-containing (28,7 %) mill tailings; chemical, physical characterization analyzes, static modified acid base accounting (ABA) and kinetic humidity cell tests (HCT) were performed on tailings and CPB samples prepared in two different structural forms (monolitic and granular). The HCT test was performed on CPB for the first time in our country in this study. In order to determine its strength properties, uniaxial compressive strength tests were also performed on CPB materials. Owing to the experimental studies, acid mine drainage (AMD) potentials of the tailings and CPB samples and heavy metal releases were investigated. In this context, the oxidation and metal release characteristics of the samples were observed for 40 weeks. While the pH values of the CPB samples were close to neutral levels (pH 7) throughout the experiment, it was observed that pH values of the tailings gained an acidic character after the 12th week. During the experimental studies, average SO42- releases in the tailings material were observed to be 4.3 times higher than the granular CPB (CPB(G)) samples, and 10.8 times higher than the monolitic CPB (CPB(M)) samples. On the other hand, it was observed that the metal releases of the tailings followed an increasing trend after the 10-14th week, but the metal releases of the CPB samples were at much lower levels and remained stable throughout the experiment. According to the obtained findings well-engineered CPB material is very effective on the inhibition of AMD formation and metal releases. From this point of view, CPB technology enables environmentally friendly mining operations for the management of sulfidic mill tailings providing great technical and environmental benefits.