Dairesel testereli doğal taş kesme makinelerinin kesme parametrelerinin kayaç özellikleri ile ilişkilendirilmesi
Cutting parameters of circular saw naturel stone cutting machines associated to rock properties
Yazar: SERTAÇ DÜNDAR
Danışman: DOÇ. DR. NİYAZİ BİLİM
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Maden Mühendisliği ve Madencilik = Mining Engineering and Mining

Özet:
Doğal taş bloklarının, son ürün elde edilmesi için işlendiği yerler olan doğal taş işleme tesislerinde amaç, mümkün olan en düşük maliyetle piyasa tarafından ihtiyaç duyulan miktarda ve istenen kalitede ürünün üretilmesinin sağlanmasıdır. Bu amaç doğrultusunda doğal taş işleme tesislerinde verimli bir biçimde işlemlerin sürdürülmesi gerekmektedir. Doğal taş işleme tesislerinde, dairesel testereli makinalarla plaka (levha) üretiminde karşılaşılan en önemli iki sorun; yüksek elektrik enerjisi tüketimi ve plaka kayıplarıdır. İşletme maliyetlerinin başında tüketmiş oldukları elektrik enerjisi gelmektedir. Bu işletmelerde doğal taş kesme işlemleri genelde çalışan işçilerin kendi tecrübeleri doğrultusunda yönlenmektedir. Doğal taş işleme tesislerinde plaka üretim maliyetlerinin düşürülmesi ihracat gelirlerinin artmasına da katkı sağlayacaktır.
Bu tez çalışması kapsamında elmas soketli dairesel testereli blok kesme makinelerinin performans analizleri yapılmış ve spesifik enerji değerleri hesaplanmıştır. Tez çalışması üç ana çalışma kısımlarına ayrılabilir. Bu kısımların ilki arazi ölçümleridir. Arazi ölçümleri kapsamında iki farklı doğal taş işleme tesisinde ve 3 farklı elmas soketli dairesel testereli blok kesme makinesinin doğal taş kesim işlemleri esnasında elektrik tüketim değerleri anlık olarak kaydedilmiştir. İlerleme hızı ve kesme derinliği parametreleri değiştirilerek enerji tüketimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışmanın ikinci kısmı olan laboratuvar deneyleri kısmında kesimi yapılan 10 farklı doğal taş numunesinin fiziko-mekanik ve mineralojik-petrografik özellikleri tayin edilmiştir. Tek eksenli basınç dayanımı, nokta yükleme dayanımı, Schmidt çekici sertliği, yoğunluk, gözeneklilik ve su emme deneyleri yapılarak belirlenmiştir. XRF ve ince kesitler yardımıyla kayaçların mineralojik-petrografik özellikleri de belirlenmiştir. Çalışmanın üçüncü kısmında ise elde edilen arazi ölçüm sonuçları ve laboratuvar deney sonuçları arasında ki ilişkiler incelenmiştir. Bu tez çalışmasında toplam 262 adet plaka kesim deneyi izlenerek analizler gerçekleştirilmiştir. 
Kesim işlemleri sırasında elektrik tüketimi ile kayaçların fiziko-mekanik ve mineralojik-petrografik özellikleri arasında güçlü ilişkiler olduğu gözlemlenmiştir. Kayaçların endirekt (Brazilian) çekme dayanımı ve Schmidt çekici sertliği değerleri ile elektrik tüketimleri arasında kuvvetli ilişkiler olduğu görülmüştür. Kayaçların fiziko-mekanik özelliklerinin girdi olarak kullanıldığı elektrik tüketiminin önceden tahminine yönelik modeller geliştirilmiştir. Geliştirilen modeller sayesinde, kayaçlara ait bazı fiziko-mekanik özelliklerin bilinmesi sayesinde elektrik tüketiminin önceden tahmin edilmesi sağlanacaktır. Ayrıca ülkemizde sıklıkla kullanılan 10 farklı doğal taşın spesifik enerji değerleri belirlenerek plaka kesim maliyetlerinin tahmin edilebilmesine imkan sağlanmıştır.

Abstract:
Natural stone processing plants aim to provide strips that is needed amount and wanted quality by market demand. In accordance with this purpose, it is necessary to keep on a productive manufacturing process in natural stone processing plants. In natural stone processing plants there are two main problems with obtaining strips from natural stone by circular diamond saw. One of the problem is high consumption of electricity and the other one is waste of strips. Electricity consumption is major component of operating expense. Reducing strip production costs in natural stone processing plants will also contribute to the increase in export revenues.
Within the scope of this thesis, performance analyzes of diamond segmented circular saw block cutting machines have been analyzed and specific energy values have been calculated. Thesis study can be divided into three main study sections. First section of thesis is field studies. Within the scope of field studies electricity consumption values of three different diamond segmented circular saw machines were recorded instantaneously during the natural stone cutting operations in two different natural stone processing plants. The effects on energy consumption were examined by changing the feedrate and cutting depth parameters. Second section of study is laboratory studies. Physical-mechanical and mineralogical-petrographical properties of 10 different natural stones samples were determined. Uniaxial compressive strength, point load strength, Schmidt hammer strength, density, porosity and water absorption values were determined by conducting experiments. Mineralogical and petrographical properties also were determined by XRF and thin section analyses. In the third section of thesis, relations between laboratory results and field study's results were analyzed.
It has been observed that there is a strong relationship between electricity consumption and physico-mechanical and mineralogical-petrographic properties of the rocks during the cutting process. The uniaxial compressive strength of the rocks and the Schmidt hammer strength values were found to be strongly related to electricity consumption. Models have been developed for predicting the electricity consumption of the rocks as inputs to physico-mechanical properties. These models can predict electricity consumption. In addition, specific energy values of 10 different commonly used natural stones were determined. Thus, production costs of natural stones can be predicted.