Orhaneli Termik Santralı'nda yanan kömürlerin ve katı atıkların mineralojisi, petrografisi ve element içeriği, Bursa-Türkiye
Mineralogy, petrography and elemental contents of feed coals and combustion residues from Orhaneli Thermal Power Plant, Bursa-Türkiye
Yazar: SERHAN ESENLİK
Danışman: PROF. DR. ALİ İHSAN KARAYİĞİT
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2005
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering

Özet:
Orhaneli linyit havzasi, Güney Marmara bölgesinde olusmus önemli kömür havzalarindanbiridir. Havzada, kömür içeren 3 sektör (Gümüspinar, Sagirlar ve Çivili) bulunmakta ve kömürüretimi açik-ocak isletme yöntemiyle sadece Gümüspinar sektöründe yapilmaktadir. Yilda 1,4Mt linyit üretilmekte ve tümü 1x210 MW kurulu güce sahip, kömür yakan termik santraldakullanilmaktadir. Kömür damari, Üst Miyosen yasli kömür içeren gölsel çökeller içinde yeralmaktadir. Termik santralda yanan kömürlerden, uçucu küllerden ve taban küllerinden 8 haftaboyunca toplam 51 adet örnek alinmis, tez kapsaminda mineralojisi, petrografisi ve elementiçerigi degerlendirilmistir. Santralda yanan kömürlerden alinan örneklerin laboratuvara geldigidurumda sirasiyla yüksek nem içerigine (ort. %25,97), havada kuru bazda çok yüksek küliçerigine (ort. %52,71), nispeten yüksek kükürt içerigine (ort. %2,14) ve düsük üst isil degere(ort. 1775 kcal/kg) sahip oldugu saptanmistir. Uçucu ve taban küllerinin ortalama kül içerikleri%99,71 ve %92,46'dir. Alinan uçucu ve taban küllerinin ortalama tane boyu araligi sirasiyla 9-600Âµm ve 9 Âµm-1cm arasindadir. Termik santralda yanan kömürlerden seçilen örneklerin X-isinlari toz difraktogramlari (XRD), kömürlerde, amorf madde (organik madde) disinda,kuvars, kalsit, kil mineralleri (kaolinit, illit, smektit), pirit, jips ve iz oranda da feldispat vearagonit saptanmistir. XRD çalismalariyla uçucu ve taban küllerinde amorf maddenin (cam) enönemli kismi olusturdugu saptanmistir. Uçucu kül örneklerinde anhidrit, kuvars, kireç, feldispatve hematit, taban külü örneklerinde kuvars, kalsit, feldispat ve etringit önemli mineralleriolusturdugu XRD çalismalariyla belirlenmistir. Petrografik çalismalar, yanan kömürörneklerinde iki farkli tipte (Orhaneli ve Tunçbilek) kömür oldugunu göstermektedir. Orhanelive Tunçbilek kömürlerinin yüzde rastgele hüminit yansitmalarinin ortalamalari sirasiyla 0,29ve 0,46 (%Rr, yagda)'dir. Termik santralda yanan kömürlerde hüminit grubu en önemlimaseral grubunu olusturmaktadir. Orhaneli termik santralinda yanan kömürlerin ortalamadegerlere göre önemli esas element bilesimlerini Al, Ca, Fe ve S olusturmaktadir. Eserelement konsantrasyonlarina ait ortalama degerlerin çogu, Dünya'daki çogu kömüre ait sinirdegerleri arasinda kalmaktadir. Ancak, incelenen örneklerde Cr, Cs, Ni ve U'un ortalamadegerleri Dünya'daki çogu kömüre ait sinir degerlerini asmaktadir. Kütle-denge hesaplari,özellikle As, B, Bi, Cd, Ga, Ge, Mo, Pb, Sb, Sn, Tl ve W'in önemli oranda uçucu küldezenginlestigini göstermektedir. Diger taraftan, Be, Cr, Mn, Ni, Sc, U, V ve Zr'da olusan katiatiklarda zenginlesmektedir, ancak bunlar uçucu kül ve taban külünde neredeyse esit orandapaylasilmaktadir.Anahtar Kelimeler : Beslenen kömür/yanan kömür, uçucu kül, taban külü, mineraloji, eserelement, Orhaneli, TürkiyeDanisman : Prof. Dr. Ali Ihsan Karayigit, Hacettepe Üniversitesi, Jeoloji MühendisligiBölümü, Maden Yataklari-Jeokimya Anabilim Dalii

Abstract:
The Orhaneli lignite basin, which is one of the most important coal basins of Türkiye, is locatedsouthern Marmara. The basin includes 3 coal-bearing sectors (Gümüspinar, Sagirlar andÇivili), and lignite production is only performing from Gümüspinar sector by open-cast method.Annual coal production is about 1,4 Mt, and whole coal production is being used to feedOrhaneli coal-fired power plant with 1x210 MW capacity. Lignite seam is located within coal-bearing lacustrine deposits of Late Miocene age. A total of 51 samples, feed coals, fly ashesand bottom ashes were systematically collected once a week over an eight-week period fromthe boiler unit, and their petrography, mineralogy and elemental contents have been evaluatedin this study. The feed coal samples have high moisture (av. 25,97%) on an as-received basis,very high ash yield (av. 52,71%), relatively high total sulfur content (av. 2,14%), low grosscalorific value (av. 1775 kcal/kg) on an air-dried basis. Mean values of ash yields of the flyash and bottom ash samples on an air-dried basis are 99,71% and 92,46%, respectively.Particle size distributions of the fly ash samples are between 9-600 Âµm, and bottom ashsamples 9 Âµm-1 cm. X-ray powder diffraction (XRD) studies show that, beyond amorphous(organic) matter, quartz, calcite, clay minerals (kaolinite, illite, smectite), pyrite, gypsum andminor/trace amounts of feldspar and aragonite were determined in selected samples of thefeed coals. XRD studies indicate that amorphous matter (glass) is the main constituent of thefly ash and bottom ash samples. Anhydrite, quartz, lime. feldspar and hematite in the fly ashsamples, and quartz, calcite, feldspar and ettringite in the bottom ash samples are the mainminerals determined. Petrographic investigations imply that two types of coals (Orhaneli andTunçbilek) were identified in the feed coals. Mean random huminite reflectances of theOrhaneli and Tunçbilek coals are 0,29% and 0,46 % (%Rr, oil), respectively. Huminite groupmacerals are abundant in the feed coal samples. Major elements, Al, Ca, Fe and S, are themain elemental concentrations in the feed coal samples. Mean values of trace elementalconcentrations in a number of samples fall within the ranges of most world coals, but meanvalues of Cr, Cs, Ni and U of the feed coal samples exceed the range values. Mass-balancecalculations indicate that As, B, Bi, Cd, Ga, Ge, Mo, Pb, Sb, Sn, Tl and W concentrations areenriched in the fly ashes. Beside this, Be, Cr, Mn, Ni, Sc, U, V and Zr are enriched in thecombustion residues and are shared as nearly equal with the fly ashes and bottom ashes.Keywords : Feed coal, fly ash, bottom ash, mineralogy, trace element, Orhaneli, TürkiyeAdvisor : Prof.Dr. Ali Ihsan Karayigit, Hacettepe University, Department of GeologicalEngineering, Ore Deposits-Geochemistry Sectionii