Sustainable utilization of chromium mining waste in sodium borosilicate glass-ceramic coating systems
Sodyum borosilikat cam-seramik kaplama sistemlerinde krom madencilik atığının sürdürülebilir kullanımı
- Tez No: 893498
- Danışmanlar: DOÇ. DR. BUĞRA ÇİÇEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Metalurji Mühendisliği, Metallurgical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Malzeme Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Atıkların endüstriyel süreçlerde yeniden kullanılabilirliğin artırılması hem çevresel hem de ekonomik faydalar sunmaktadır. Bu çalışma, endüstriyel atıklar arasında hacmen büyük bir sınıfı oluşturan madencilik atıklarının endüstride kullanılabilirliği, kullanımı esnasında açığa çıkabilecek problemler ve ikame hammadde özelliği taşıyıp taşımadığını incelemek için ülkemizde açığa çıkan kromit madeni işleme kalıntılarının (KMİK) ile bağdaştırılıp bu atık sınıfının cam seramik endüstrisinde kullanımına odaklanmaktadır. KMİK'in sodyum borosilikat cam-seramik kaplamalarda alternatif bir hammadde olarak potansiyel kullanımını araştırmakta ve ayrca doğaya salınabilecek Cr+6 gibi potansiyel olarak tehlikeli bileşenlerin yapıya uyarlanmasını amaçlamaktadır. Cam seramik kaplama üretiminde ara aşamalardan biri olan öncü cam üretimi yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilmiştir. Bu ısıtma işleminin KMİK atığı üzerindeki etkisini incelemek amacıyla TG-DTA analizi yapılmış ve ardından atık, kritik sıcaklık noktalarında kalsine edilmiştir. Çalışma, KMİK'in TG-DTA analizinin kritik noktalarını göz önünde bulundurarak kalsine numuneleri analiz etmekte; kompozisyon, fazlar, mikro yapılar, kimyasal bağlar ve yüzey alanlarını incelemektedir. 550°C'de tespit edilen reaksiyon noktası, XRF analizinde gözlenen yapıdan karbonun uzaklaştırılmasıyla açıklanabilirken, 819°C ve 1135°C'deki noktalar ise lizardit fazının oluşumu ve polimorfik dönüşümleri ile açıklanabilir. XRD analizine göre, düşük sıcaklıklarda (200-400-500°C) kalsine edilen numunelerde ortak fazlar krizotil ve lizardit iken, kalsinasyon sıcaklığı arttıkça bu yapılar forsterit ve enstatit fazlarına dönüşmektedir. 1300°C'de 1 saat süreyle eritilen ve söndürülen öncü camların erime performansı, kimyasal bileşim değişiklikleri, amorf yapılar ve kaplama arayüzleri arasındaki termal davranış uyumluluğu açısından incelenmiştir. Çelik yüzeylere yapışmayı kolaylaştıran yapışma maddeleri (NiO ve CoO) araştırılarak atık ve kaplama özelliklerine uygunluğu değerlendirilmiştir. Cam yapının çelik yüzeylere elektrostatik kaplama ile uygulanıp 860°C'de pişirildiği çalışmada, cam-seramik kaplamaların mikroyapısal değerlendirilmesi yapılarak kristal yapıları belirlenmiştir. KMİK'in hammadde olarak başarılı kullanımı, tamamen amorf yapı olan birincil cam yapıdaki atığın yapısında fazların bulunmaması ile kanıtlanmaktadır. Cam-seramik kaplama yapısının ana fazlarının floro-tremolit, kuvars ve kristobalit olduğu da kanıtlanmıştır. Ayrıca, XPS analiz sonuçları, KMİK'deki Cr+6'nın cam yapı içinde immobilize edildiğini ve Cr+3'a dönüştüğünü göstermektedir
Özet (Çeviri)
Increasing the reusability of waste in industrial processes offers both environmental and economic benefits. Chromite ore processing residues (COPR) released in our country are studied in order to examine the usability of mining wastes in the industry, the problems that may arise during their use, and whether they have the feature of being a substitute raw material. It investigates the potential use of COPR as an alternative raw material in sodium borosilicate glass-ceramic coatings and also aims to adapt to the structure potentially hazardous components such as Cr6+ that can be released into nature. Precursor glass production, one of the intermediate stages in glass ceramic coating production, was carried out at high temperatures. To examine the effect of this heating process on the COPR waste, TG-DTA analysis was performed and the waste was then calcined at critical temperature points. The study analyzes calcined samples considering the critical points of TG-DTA analysis of COPR; examines composition, phases, microstructures, chemical bonds and surface areas. According to the melting performance of precursor glasses melted and quenched at 1300°C for 1 hour was examined in terms of chemical composition changes, amorphous structures and thermal behavior compatibility between coating interfaces.Adhesive substances (NiO and CoO) that facilitate adhesion to steel surfaces were investigated and their suitability for waste and coating properties was evaluated. In the study, where the glass structure was applied to steel surfaces by electrostatic coating and fired at 860°C, the crystal structures of glass-ceramic coatings were determined by microstructural evaluation. The successful use of COPR as a raw material is evidenced by the absence of phases in the structure of the waste in the precursor glass structure, which is a completely amorphous structure. Moreover, XPS analysis results show that Cr6+ in COPR is immobilized in the glass structure and turns into Cr3+ .
Benzer Tezler
- Krom ve molibden içerikli mezogözenekli alümina destekli katalizörlerin etan dehidrojenasyonunda mikrodalga reaktörde incelenmesi
Investigation of mesoporous alumina supported chromium and molybdenum catalysts in dehydrogenation of ethane in microwave reactor
PINAR ÇİTLİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Kimya MühendisliğiGazi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NURAY OKTAR
- Atık'tan ürün'e demir çelik cürufu
From waste to product iron-steel's slag
ASLAN ÜNAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Metalurji MühendisliğiMarmara ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÖKSÜZ
PROF. DR. ONURALP YÜCEL
- Çiftlik hayvanları genetik kaynaklarının korunması ve sürdürülebilir kullanımı küresel stratejilerinin ve Türkiye örneğinin değerlendirilmesi
Assessment of farm animal genetic resources conservation and sustainable utilization global strategies and evaluation of Turkey case study
AYŞE OYA AKIN
- Utilization of boron mining and enrichment wastes in the production of ceramics and frits
Bor maden ve zenginleştirme atıklarının seramik ve frit üretiminde değerlendirilmesi
EMİRHAN KARADAĞLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Metalurji MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BUĞRA ÇİÇEK
- Antep fıstığı (Pistacia vera L.) atıklarından elde edilen özütün sürdürülebilir kullanım potansiyelinin belirlenmesi
Determination of sustainable use potential of product extracted from pistachio (Pistacia vera L.) wastes
BURAK ÖZBEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Veteriner HekimliğiKastamonu ÜniversitesiSürdürülebilir Tarım ve Tabii Bitki Kaynakları Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OSMAN SABRİ KESBİÇ