Geri Dön

The investigation of the use of marble plant wastes in composite slab production

Mermer tesis atıklarının kompozit plaka yapımında kullanımının araştırılması

PDF İndir

  1. Tez No: 690845
  2. Yazar: SEDANUR TUNÇ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TAKİ GÜLER, PROF. DR. SELÇUK AKTÜRK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 106

Özet

Medeniyetteki hızlı ilerlemeler ve dolayısıyla yapı endüstrisindeki gelişmeler, mermer ve granit gibi doğal taşların tüketiminde kontrolsüz bir artışa neden olmuştur. Mermer genellikle tezgah, yer karosu, duvar karosu (panel), basamak ve masa üstü olarak kullanılmaktadır. Kullanılan testere kalınlığına bağlı olarak mermer bloğun yaklaşık %20-40'ının kaybı nedeniyle ilgili uygulama alanları için plaka üretimi; büyük hacimlerde mermer tozu (~ -100 µm) açığa çıkmasına neden olur. Mermer çamuru, makul derecede reaktif olan yüksek yüzey alanı nedeniyle önemli çevresel riskler içerir. Bölgede kuraklığa neden olabilir, toprak verimliliğini düşürür, tozlaşma nedeniyle solunabilir hava kalitesini olumsuz etkiler ve atılan bölgenin ekosistemini olumsuz etkiler. Bu potansiyel çevresel tehlikeler, günümüzde yetersiz atık geri dönüşümü nedeniyle kabul edilebilir oranlarda azaltılamaz. Günümüzde yüksek mukavemetli kuvars kompozit plaka, mermer döşemeye göre düşük su emme oranının yanı sıra özellikle yüksek eğilme dayanımı ve darbe dayanımı nedeniyle büyük ilgi görmüştür. Kompozit plakalar; hem agrega hem de mikronize boyutta kuvars kullanımı nedeniyle bu tür kayda değer özellikler sergilemektedir. Kompozit plaka üretimi için dolgu malzemesi olarak mikronize kuvars hazırlanması, sertliği nedeniyle yüksek enerji tüketimine neden olan bir işlemdir. Bu tezin amacının tanımlanmasındaki temel fikir, kompozit plaka üretiminde mikronize kuvars dolgu malzemesi yerine mermer tozu kullanma olasılığıdır. Çünkü mermer tozu, mikronize kuvars dolgu malzemesine daha yakın boyut dağılımına sahiptir. Ancak, mermer tozunun ana mineralojik fazı olan CaCO3'ın düşük sertliğinin, kompozit plakanın fiziksel özelliklerini olumsuz etkileyeceği düşünülmüştür. Bu nedenle tezin amacı, mermer tozunun dolgu malzemesi olarak potansiyel kullanım oranının belirlenmesi, kalsitin sertlik dezavantajının giderilmesi için sinterleme kavurmasının yapay dolgu karışımının faz dağılımına etkisinin araştırılması, sinterlenmiş faz dağılımının ortaya konması, ürün ve kompozit plakanın fiziksel özellikleri üzerine farklı sinter fazlarının etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Tez çalışmalarında kullanılan mermer çamuru Ermaş Madencilik A.Ş. Yatağan Mermer İşleme Tesisi'nden temin edilmiştir. Mikronize kuvars dolgu malzemesi de yine aynı firmadan (Ermaş Madencilik Coante Quartz Surfaces Tesisi) temin edilmiştir. XRD, XRF, SEM-EDX yöntemleriyle dolgu malzemelerinin karakterizasyon testi ve boyut analizi çalışmaları, kullanılan dolgu malzemelerinin oldukça saf olduklarını ve birbirine yakın boyut dağılımına sahip olduklarını göstermiştir. SEM görüntüleme, kuvars dolgunun keskin kenarlı parçacıklar içerdiğini, mermer tozu parçacıklarının ise düzensiz, yarı küresel ve iğne benzeri şekilli parçacıklar içerdiğini göstermiştir. Plaka üretimi, dolgu malzemesi olarak mikronize kuvars ile birlikte farklı oranlarda mermer tozu kullanılarak yapılmıştır. İçerdikleri fazların sertliğinin kompozit plakanın fiziksel özelliklerine etkisini araştırmak için dolgu karışımları, doğal haliyle, 3 saat süreyle 900ºC-1100ºC'de kavurulduktan sonra ve 1200ºC'de 1 saat, 3 saat, 5 saat ve 10 saat kavurulduktan sonra plaka üretiminde kullanılmıştır. Dolgu malzemesi karışımını karakterize etmek için SEM görüntüleme uygulanmıştır. SEM görüntü analizi; çubuklu değirmen ile karıştırma işleminin kuvars tanelerinin keskin köşelerinde, karmaşık kalsiyum silikat odakları olarak davranacak kalsit birikmesine neden olduğunu ortaya koymuştur. Farklı sürelerde ve mermer tozu oranlarında farklı sıcaklıklarda uygulanan sinterleme kavurma; bu odaklarda spurrit, larnit, kalsiyo olivin ve vollastonit gibi xCaO.ySiO2 kompleks fazlarının oluşmasına neden olmuştur. Kavrulmamış dolgu karışımıyla üretilen kompozit plakalar, %50'den daha düşük mermer tozu oranında, dikkate değer fiziksel özellikler sergilemiştir. Öte yandan, %25 mermer tozu içeren dolgunun 1200°C'de 10 saat kavrulması, kuvars kompozit plakadan bile daha iyi mekanik veriler sağlamıştır. Bu bulgu, dolgunun kavrulmasıyla sert, yuvarlak şekilli larnit tanelerinin oluşmasıyla açıklanmıştır. Ancak kavurma işleminin, esas olarak kavrulmuş dolgu karışımında serbest kireç bulunması nedeniyle mermer tozu oranının %50'ye çıkması durumunda ürün kalitesini düşürdüğü tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

Drastic advances in civilization, and therefore developments in building industry have caused uncontrollable increase in the consumption of natural stones like marble and granite. Marble is generally consumed as countertops, floor tiles, wall tiles (panels), steps and table tops. Slab production for those application areas causes generation of huge volume of marble dust (~ -100 µm), which refers to about 20-40% of marble block depending on the thickness of used saw. Marble sludge contains significant environmental risks due to high surface area which is reasonably reactive. It may cause aridity in the region, reduces soil fertility, adversely affects the breathable air quality due to pollination, and affects negatively the ecosystem of disposed region. These potential environmental hazards could not be mitigated at acceptable rates due to insufficient waste recycling todays. Nowadays, high strength quartz composite slabs have taken great interest especially due to its high flexural strength and impact resistance in addition to its low water absorption rate compared to marble slabs. Engineered stones exhibit those appreciable properties due to usage of quartz both in aggregate and micronized sizes. Preparation of micronized quartz as filler component of composite slab production is an energy intensive process due to its high hardness. The underlying idea in defining the objective of this thesis was the possibility of marble dust usage over micronized quartz filler in composite slab production. Because marble dust has closer size distribution to that of micronized quartz filler. However, low hardness of CaCO3, the main mineralogical phase of marble dust, was thought to affect adversely the physical properties of composite slab. Therefore, aim of the thesis was stated as to determine potential usage rate of marble dust as filler material, to investigate the effect of sintering roasting on phase distribution of artificial filler mixture to overcome the hardness drawback of calcite, to clarify the phase distribution of sintered product, and to determine the different sinter phases on the physical properties of composite slab. Thesis works were held by supplying marble sludge from Yatağan Marble Processing Plant of Ermaş Mining Company. Micronized quartz filler was also supplied from the same company (Coante Quartz Surfaces Plant of Ermaş Mining Company). Characterization test of filler materials held by XRD, XRF, SEM-EDX and size analysis revealed that they were highly pure, and had closer size distribution. SEM imaging has shown that quartz filler contained sharp edged particles while marble dust particles were irregular, semi spherical, and needle like shaped ones. Slab production was performed by using marble dust as filler material at different rates in addition to micronized quartz. Filler mixtures were either used in its natural form and after roasting at 900ºC-1100ºC for 3 h and at 1200ºC for 1 h, 3 h, 5 h and 10 h to investigate the effect of hardness of phases present in filler material on the physical properties of slab. SEM imaging was applied to characterize filler mixture. SEM image analysis clarified that mixing by rod milling helped for accumulation of calcite on the sharp edges of quartz particle as centers for complex calcium silicate formation. Applied sintering roasting at different temperatures for different times and marble dust ratios caused the formation of xCaO.ySiO2 complex phases in those centers as spurrite, larnite, calcio olivine and wollastonite. Composite slabs produced by unroasted filler mixture exhibited appreciable physical properties at lower marble dust rate than 50%. On the other hand, roasting of 25% marble dust containing filler at 1200ºC for 10 h resulted in excellent mechanical data, even better than those of quartz composite slab. This finding was explained with the formation of hard-rounded larnite particles by roasting the filler. However, roasting was determined to reduce the product quality when marble dust rate is increased up to 50% due mainly to presence of free lime in the roasted filler mixture.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    701458

    Mermer artıkları hammadde hazırlama tesisinde sürdürülebilirlik ölçütlerinin incelenmesi ve analizi

    Investigation and analysis of sustainability criteria in the marble residuals processing plant

    FURKAN BÜYÜKBAYRAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    Maden Mühendisliği ve MadencilikZonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET ÖZARSLAN

  2. Tez No

    609481

    Tokat ili mermer işletmelerinde ortaya çıkan atık mermerlerin ve kentsel dönüşüm beton atıklarının bitümlü sıcak karışımlarda kullanımının incelenmesi

    Investigation of the usage of waste marbles and urban transformation concrete wastes of marble factories in Tokat province in bituminous hot mixtures

    ERDİNÇ HALİS ALAKARA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    İnşaat MühendisliğiTokat Gaziosmanpaşa Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ MELİH NACİ AĞAOĞLU

  3. Tez No

    547631

    An investigation of fresh and hardened properties of cementitious grout made with combined use of waste marble powder and fly ash

    Atık mermer tozu ve uçucu külün birlikte kullanımıyla üretilen çimento esaslı enjeksiyon harcının taze ve sertleşmiş özelliklerinin araştırılması

    MUHAMMET ÇINAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    İnşaat MühendisliğiHasan Kalyoncu Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET KARPUZCU

  4. Tez No

    477888

    Endüstriyel atıkların çimento yerine ikame edilmesi ile oluşturulan beton numunelerinin mühendislik özelliklerindeki değişimin incelenmesi

    Investigation of engineering properties for concrete specimens produced with industrial wastes used in stead of some cement

    İLKER TULGA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    İnşaat MühendisliğiKırklareli Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. KADİR KILINÇ

  5. Tez No

    882471

    Burdur Gölü Havzası mermer ocaklarının çevresel etkilerinin ve atık yönetimi uygulamalarının incelenmesi

    Investigation of environmental impacts and waste management practices of Burdur Lake Basin marble quarries

    TURGUT ERDEM

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Çevre MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞEHNAZ ŞULE KAPLAN BEKAROĞLU

Geri Dön