Karbonatlı kayaçların mikrodalga destekli kesilebilirliğinin araştırılması
Investigating the microwave assisted cuttability of carbonate rocks
- Tez No: 1004550
- Danışmanlar: PROF. DR. SAİR KAHRAMAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Maden İşletme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Geleneksel mekanik kazı yöntemleri, sert ve dayanıklı kayaçların kazılmasında ilerleme hızı düşüklüğü ve keski aşınması gibi teknik ve ekonomik sınırlamalara sahiptir. Bu sınırlamaların aşılması amacıyla, kayaçların mikrodalga enerjisi ile zayıflatılması üzerine yapılan araştırmalar son yıllarda giderek artmaktadır. Ancak mevcut literatürdeki çalışmaların büyük bölümü mikrodalga uygulamasının kayaçların fiziko-mekanik özellikleri üzerindeki etkilerine odaklanmış olup, doğrudan spesifik enerji (SE) parametresi üzerindeki etkisini inceleyen araştırmalar oldukça sınırlıdır. Bu tez çalışmasında, farklı ocaklardan temin edilen sekiz farklı karbonatlı kayaç numunesi üzerinde mikrodalga destekli doğrusal kesme deneyleri gerçekleştirilmiştir. Numuneler hem mikrodalga uygulanmadan hem de 5, 10 ve 15 kW gücünde mikrodalga enerjisi uygulanarak kesilmiştir. Her iki durumda da optimum spesifik enerji değerleri hesaplanmış ve mikrodalga desteğinin kazı verimliliği üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, mikrodalga uygulamasının SE değerlerinde belirgin düşüş sağladığını ve bu yöntemin kazı performansını artırma potansiyeline sahip olduğunu göstermiştir. Karbonatlı kayaçların mikrodalga desteği ile verimli ve ekonomik bir şekilde mekanize kazı ile kazılabilirliğinin gösterilmesi, bu alanda önemli bir gelişme olarak değerlendirilebilir. Çalışmanın bir diğer boyutunda, kayaç süreksizlik yüzeylerinde gözlenen alterasyon zonlarının mikrodalga ile ısıtma sürecine etkileri araştırılmıştır. Bu kapsamda, altere ve taze yüzeylere sahip örnekler üzerinde yapılan mikrodalga uygulamaları sonrası yüzey sıcaklıkları ölçülmüş, X-Işını fotoelektron spektroskopisi (XPS) analizleri ile kimyasal bileşimler belirlenmişi ve bu veriler doğrultusunda sıcaklık artışıyla ilişkileri ortaya konmuştur. Sonuçlar, altere yüzeylerin mikrodalga enerjisini daha etkin absorbe ettiğini ve daha yüksek sıcaklıklara ulaştığını göstermiştir. Mikrodalga uygulamasının yalnızca kazı aşamasında değil, madencilik sürecinin devamı olan kırma ve öğütme işlemlerinde de kayaçların zayıflatılması yoluyla enerji tüketimini azaltma potansiyeli bulunmaktadır. Bu kapsamda, mikrodalga destekli kazı teknolojisinin, entegre madencilik uygulamalarında ekonomik ve çevresel açıdan önemli katkılar sağlayabileceği değerlendirilmektedir.
Özet (Çeviri)
Conventional mechanical excavation methods face significant technical and economic limitations when applied to hard and competent rock formations, primarily due to low advance rates and excessive cutter wear. In recent years, the application of microwave energy for rock weakening has gained increasing attention as a potential solution to overcome these limitations. However, the majority of existing studies have focused on investigating the effects of microwave treatment on the physico-mechanical properties of rocks, while only a limited number of researchers have examined its direct impact on the specific energy (SE) required for excavation. In this doctoral study, microwave-assisted linear cutting tests were performed on eight different carbonate rock samples collected from various quarries. The samples were subjected to cutting both with and without microwave exposure to power levels of 5, 10, and 15 kW. Optimum specific energy values were calculated for each test condition to assess the effect of microwave assistance on excavation performance. The results clearly demonstrate that microwave treatment leads to a significant reduction in SE values, indicating that it can effectively enhance the excavability of carbonate rocks. Proving that these rocks can be excavated efficiently and economically by mechanical means with microwave assistance would represent a noteworthy advancement in the field. Another focus of this study was to investigate the effect of alteration zones along joint surfaces on microwave heating behavior. For this purpose, samples with both weathered and fresh joint surfaces were subjected to microwave exposure, and their surface temperatures were recorded. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses were conducted to determine the elemental composition of these surfaces, and the relationship between chemical content and temperature increase was evaluated. The findings indicate that weathered surfaces absorb microwave energy more efficiently, resulting in higher surface temperatures. Importantly, microwave applications may not only improve excavation efficiency but also contribute to energy savings in downstream processes such as crushing and grinding, due to the induced weakening of the rock mass. Therefore, microwave-assisted excavation technology is expected to offer considerable benefits for integrated mining operations, both economically and environmentally.
Benzer Tezler
- Mikrodalgaya maruz bırakılan karbonatlı kayaçların dayanımında meydana gelen değişimlerin araştırılması
The investigation of the changes in the strength of carbonate rocks treated with microwave
MUHAMMED ÖZBEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Maden Mühendisliği ve MadencilikHacettepe ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SAİR KAHRAMAN
- Genesis of polymetallic (Pb-Zn-Cu±Ag±Au) mineralization at Yayladali and its environs (Manisa), Turkey
Manisa Yayladalı (Pb-Zn-Cu±Ag±Au) polimetalik cevherleşmesinin jenezi
KABIRU MOHAMMED
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA KUMRAL
- Yangına maruz kalan kireçtaşı ve mermerlerin mikro-yapısal, fiziksel, dayanım özelliklerindeki değişimlerin belirlenmesi
Determination of changes in the micro-structural, physical, strength properties of limestone and marbles exposed to fire
SEDA İNALTUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Jeoloji MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ERSOY
- Ordu ili ve yakın çevresindeki üst kratese-paleosen yaşlı karbonatlı ve kırıntılı kayaçların sedimatolojik ve mineralojik incelenmesi
Sedimentological and mineralogical investigation of late cretaceous-paleocene age carbonate and siliciclastic rocks in Ordu and close area
ÖVÜNÇ GÜNGÖR
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Jeoloji MühendisliğiNiğde ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ALİ GÜREL
- Niğde Bölgesi kalsiyum karbonatlı kayaçların fiziko-mekanik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of physico-mechanical properties of calcium carbonate rocks in Nigde religion
NESLİHAN TUĞÇE TURGUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Maden Mühendisliği ve MadencilikNiğde Ömer Halisdemir ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNER YUSUF TORAMAN