Mineral ve kimyasal katkı maddelerinin macun dolgu performansına etkisi
Effect of pozzolanic mineral and chemical admixtures on paste backfill performance
Yazar: BAYRAM ERÇIKDI
Danışman: PROF. DR. AYHAN KESİMAL
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Cevher zenginleştirme işlemleri sonucu açığa çıkan tesis atıklarının tamamına yakını, son yıllarda önemi giderek artan macun dolgu teknolojisi ile yeraltı üretim boşluklarında güvenli bir şekilde depolanabilmektedir. Böylece yerüstü atık depolama ve rehabilitasyon maliyetleri azaltılarak madencilik faaliyetlerinin çevreye duyarlı hale gelmesi sağlanmaktadır.Macun dolgu; atık malzeme, bağlayıcı ve karışım suyunun başarılı bir karışımı olarak ifade edilmektedir. Macun dolguyu oluşturan her bir bileşenin fiziksel, kimyasal ve mineralojik özelliği dolgunun dayanım ve durabilitesini etkilemektedir. Sülfür içeriği yüksek olan atıkların macun dolgu malzemesi olarak kullanılması durumunda, uzun dönemde durabilite açısından bazı problemlerle karşılaşılmaktadır.Bu tez kapsamında, farklı bağlayıcı tipi, oranı, su/çimento oranı ve mineral ve kimyasal katkı maddelerinin, sülfür içeriği yüksek tesis atıkları kullanılarak hazırlanan macun dolgunun mekanik performansına ve reolojik özelliklerine etkisi incelenmiştir. 7-360 günlük kür süreleri sonunda, farklı karışım özelliklerinde hazırlanan macun dolgu numuneleri tek eksenli basınç ve deformasyon testlerine tabi tutulmuştur.Yapılan deneysel çalışmalar sonucunda, %5 çimento oranında bağlayıcı olarak Portland çimento (CEM I 42,5), Portland kompoze çimento (CEM II/A 42,5) ve sülfata dayanıklı çimento (SDÇ 32,5) kullanımının uygun olmadığı, ancak SDÇ 32,5'in uzun dönemde dayanım kaybını engellediği gözlenmiştir. Bağlayıcı oranının artırılması veya su/çimento oranının azaltılması, macun dolgunun dayanım ve durabilitesine olumlu yönde etki etmiştir. CEM I 42,5 yerine mineral katkı maddesi olarak %10-30 oranında Fatsa Tras (FT), Akkuş Tras (AT) ve Atık Cam Malzeme (ACM) ikamesinin dayanım kaybını artırdığı, %5-60 oranında Yüksek Fırın Cürufu (YFC), Uçucu Kül (UK), Kayseri Pumis (KP) ve Silis Dumanı (SD) kullanımının ise dayanım kaybını azalttığı belirlenmiştir. Kısa ve uzun dönemli testlerden akışkanlaştırıcı olarak Normal, Süper ve Hiper Akışkanlaştırıcı (NA, SA ve HA) kullanımının macun dolgu dayanım ve durabilitesi üzerinde pozitif bir etki yaptığı gözlenmiştir. Mikroyapı analizlerinden, numunelerde oluşan dayanım kaybının ikincil alçıtaşı minerali oluşumundan kaynaklandığı anlaşılmıştır.

Abstract:
In recent years, paste backfill (CPB) has gained importance since all the mill tailings produced in mineral processing operations can be placed safely into the underground openings created due to ore production. This reduces the tailings disposal and rehabilitation costs, and renders the mining operations more environmentally friendly.CPB is an engineered mixture of mill tailings, a hydraulic binder and mixing water. The physical, chemical and mineralogical properties of each components of CPB affect its strength and stability. Some problems in long-term stability of CPB are known to be often experienced in practice when the mill tailings with high sulphide content are used.In this study, the effects of binder type and dosage, water-to-cement ratio and, mineral and chemical admixtures on the mechanical performance and rheological properties of CPB prepared from sulphide rich-mill tailings were investigated. The CPB specimens prepared under the different test conditions were subjected to the uniaxial strength and deformation tests over 7-360 days of curing periods.Ordinary Portland cement (CEM I 42.5), Portland compose cement (CEM II/A 42.5) and sulphate resistant cement (SDC 32.5) at 5% binder dosage were found to be not suitable binders for use; albeit, only SDC 32.5 alleviated the loss of strength of CPB samples in the long term. Increasing binder dosage or decreasing water-to-cement ratio appeared to produce a beneficial effect on the strength and stability of CPB samples. The addition of FT, AT and ACM (10-30 wt%) as a partial replacement of CEM I 42,5 were observed to aggravate further the strength losses of CPB samples. However, YFC, UK, KP and SD (5-60%) appeared to improve the long-term performance of CPB samples. In the short and long term tests, NA, SA and HA as water-reducing admixtures have produced a positive effect on the paste backfill strength. SEM analysis of CPB samples revealed that the strength losses in the long term could be attributed to the formation of secondary gypsum.