Geri Dön

Kiremit hammadde sahasının madencilik modelinin oluşturulması

Design of mining model of roof tile clay

PDF İndir

  1. Tez No: 948036
  2. Yazar: BERAT HİLAL ZİNCİRKIRAN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. CÜNEYT ATİLLA ÖZTÜRK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Maden Mühendisliği ve Madencilik, Mining Engineering and Mining
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Maden Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 103

Özet

Kiremit, seramik yapı malzemeleri arasında en yaygın kullanılan ürünlerden biri olup özellikle çatı kaplamalarında önemli bir yer tutmaktadır. Dayanıklılığı, estetik görünümü, ısı ve su yalıtım özellikleri sayesinde hem kırsal hem de kentsel alanlarda tercih edilmektedir. Türkiye'de yıllık kiremit üretim miktarı yaklaşık 500.000.000 adet olup, bu üretim için kullanılan kil hammaddesinin niteliği üretim kalitesini doğrudan etkilemektedir. Dolayısıyla kaliteli kiremit üretimi için uygun özelliklere sahip hammaddelerin belirlenmesi ve sürdürülebilir şekilde işletilmesi büyük önem arz etmektedir. Bu çalışmada, Eskişehir ili Mihallıççık ilçesi sınırları içerisinde yer alan bir kil sahasının kiremit üretimine yönelik madencilik modeli oluşturulmuştur. Saha, toplamda 33,42 hektarlık bir alanı kapsamakta olup, yaklaşık 550 m genişliğinde, 600 m uzunluğunda ve ortalama 30 m kalınlığında bir kil yatağına sahiptir. Çalışma kapsamında sahadan alınan 10 adet temsili kil numunesi üzerinde X-Işını Floresans (XRF) ve X-Işını Difraksiyon (XRD) analizleri gerçekleştirilmiştir. XRF analizleri ile kilin kimyasal bileşimi; XRD analizleri ile mineralojik yapısı belirlenmiştir. Bulgular, sahadaki kilin kiremit üretimi için gerekli olan; kaolinit, illit ve montmorillonit gibi başlıca mineralleri içerdiğini göstermiştir. Ayrıca sahada kuvars, feldspat ve hematit gibi ikincil minerallerin varlığı da tespit edilmiştir. Bu mineraller, kilin şekillendirilebilirlik, kuruma davranışı ve pişme sıcaklığı gibi üretim süreçlerine doğrudan etki etmektedir. Sahada çevre ve orman izinleri kapsamında 5 hektarlık bir alanda üretim planlanmış olup, yıllık 40.000 ton üretim hedeflenmektedir. Bu üretim, yıllık 10.000.000 adet kapasiteli bir kiremit fabrikasının hammadde ihtiyacını karşılamayı amaçlamaktadır. Üretimin yapılacağı alanda bitkisel toprak kalınlığı 0–50 cm arasında değişmektedir. Açık ocak yöntemiyle yapılacak kazıda, şev tasarım parametreleri saha koşullarına göre belirlenmiştir: basamak şev açısı 60°, basamak genişliği 18 m, basamak yüksekliği ise 6 m olarak belirlenmiştir. Tüm tasarım süreci NETPROMine madencilik yazılımı ile modellenmiş ve rampaların konumu bu modele entegre edilmiştir. Sahanın tamamı işletilebilir kil içeriğine sahiptir, buna bağlı olarak üretim planlanan alandaki toplam rezerv miktarı 1.160.953 m3 olarak hesaplanmıştır. Bu miktar, bölgedeki hammadde ihtiyacını karşılamaya yeterli olup, Eskişehir ve çevresindeki kiremit üreticileri açısından önemli bir kaynak teşkil etmektedir. Kiremit sektörünün yerli hammaddelere olan bağımlılığı ve nakliye maliyetlerinin yüksekliği düşünüldüğünde, bu tür lokal sahaların işletilmesi ekonomik açıdan avantaj sağlamaktadır. Sonuç olarak, bu çalışma, yerel hammadde kaynaklarının bilimsel ve mühendislik temelli yaklaşımlarla değerlendirilerek madencilik modeline dönüştürülmesine örnek teşkil etmektedir. Kiremit üretiminde kullanılacak hammaddelerin kalite kontrolü ve rezerv güvenilirliği açısından yapılan analizler, bu tür sahaların planlı ve verimli bir şekilde işletilmesinin önemini ortaya koymaktadır.

Özet (Çeviri)

This study presents a comprehensive investigation into the geological, mineralogical, and mining parameters necessary for the development of an open-pit operation intended for clay extraction, specifically for tile and brick manufacturing. The case study is based on a clay deposit located in Güce, a rural district of Mihalıççık in Eskişehir Province, Turkey. This region is known for its abundance of high-quality clay resources and has historically served as a source of raw material for the national ceramics industry. The aim of the study is to establish a technically optimized and economically viable mine plan by incorporating interdisciplinary data including geochemical analyses, geotechnical assessments, and industrial material specifications. The clay deposit under examination consists of Neogene and Quaternary sedimentary units that host industrial-grade clay. Geological field mapping and drilling studies confirm that the clay-bearing formation spans approximately 33.4 hectares, with the initial production phase covering an area of 5 hectares. The average thickness of the clay seam is about 30 meters, with a consistent lateral continuity. The topsoil thickness varies between 0.3 and 0.8 meters and is planned to be stripped and preserved for environmental rehabilitation after the mining phase. Mineralogical characterization of the deposit was conducted using X-ray diffraction (XRD), while its geochemical properties were determined through X-ray fluorescence (XRF). The XRD results reveal that the dominant clay minerals include kaolinite, illite, and smectite (montmorillonite), each contributing uniquely to the plasticity, thermal behavior, and mechanical strength of the final ceramic products. Kaolinite, known for its excellent firing stability and low shrinkage, is particularly favorable for tile production. Illite provides structural integrity and improves drying behavior, whereas smectite contributes to plasticity but can lead to excessive shrinkage and cracking if not properly balanced (Murray, 2007). XRF analyses showed that the clay contains major oxides such as SiO₂ (silicon dioxide), Al₂O₃ (aluminum oxide), Fe₂O₃ (iron oxide), CaO (calcium oxide), MgO (magnesium oxide), and K₂O (potassium oxide). The ideal oxide composition for tile production typically includes 50–60% SiO₂, 10–25% Al₂O₃, and low levels of CaO and MgO. Fe₂O₃ contents between 5–8% are desirable as they contribute to the reddish coloration of fired tiles, but values exceeding this range may lead to bloating and loss of mechanical strength during sintering (Baccour et al., 2008). Notably, modern adaptations of the Augustinik diagram now include Fe₂O₃ as a flux oxide alongside CaO, MgO, K₂O, and Na₂O to reflect its technological importance in ceramic applications (Szczerba et al., 2020). The clay extracted from this deposit is intended to supply a tile manufacturing plant located in the Muttalip Organized Industrial Zone in Eskişehir, with an annual production capacity of 10 million tiles. Accordingly, the mine is planned to produce 40,000 tons of raw clay per year, which matches the factory's consumption requirements and ensures logistical and economic efficiency. Open-pit mine design for this operation has been tailored to suit the characteristics of the deposit and the equipment selected. The mine will use a single hydraulic excavator and dump truck system, with ramps and benches designed for this equipment scale. Bench heights vary between 5 and 8 meters, with bench widths of 20 meters and an overall inter-ramp angle of 60°. These parameters are compliant with open-pit design guidelines for clay deposits, which typically do not require deep pit excavation or complex slope stability considerations (Hartman & Mutmansky, 2002). Haul roads have been designed with a gradient not exceeding 8%, as per international recommendations to ensure safe and efficient material transport. Ramp widths were calculated using the turning radius and dimensions of the dump trucks, ensuring safe maneuvering and adherence to occupational safety regulations. The short haul distances and shallow pit depth support low operating costs and reduced environmental disturbance. One of the crucial aspects of mine planning in this study involves material selectivity and impurity management. Although the deposit is considered largely homogeneous and suitable for direct use, the presence of certain undesirable minerals such as calcite, dolomite, gypsum, pyrite, chlorite, free quartz, and mica has been identified in minor quantities. These minerals can negatively affect product quality by causing bloating, warping, efflorescence, or microcracking during the drying and firing stages (Grim, 1968; Worrall, 1986). Therefore, blending and beneficiation strategies may be employed as needed to reduce impurity levels, and periodic testing of incoming feedstock will be performed to monitor composition. Economically, the project benefits from its low stripping ratio, minimal overburden handling, and the absence of mineral processing requirements, making it highly cost effective. The proximity of the deposit to the processing plant significantly reduces transportation costs. Moreover, environmental impacts are mitigated by a planned rehabilitation strategy that includes progressive backfilling, topsoil replacement, and revegetation following the cessation of mining activities. These practices align with Turkish mining regulations and sustainability principles. To evaluate the industrial suitability of the raw material, the Augustinik diagram was applied. The oxide data from XRF analysis were converted to weight percentages and plotted within the triangular diagram comprising SiO₂, Al₂O₃, and RO (sum of fluxing oxides: Fe₂O₃, CaO, MgO, K₂O, Na₂O). The clay samples fall within the recommended zone for roof tiles and common bricks, confirming their compatibility for ceramic production. In conclusion, this study demonstrates that the clay deposit in Güce, Mihalıççık, possesses the necessary mineralogical and chemical characteristics for high-quality tile production. The integration of field data, laboratory analyses, and engineering design principles has resulted in an open-pit mining model that is both technically sound and economically feasible. The study also emphasizes the importance of detailed material characterization and site-specific design in ensuring sustainable resource development for the ceramics industry.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    206394

    Burdur ili mermer sektörünün kurumsal ve ekonomik yapısı

    İnstitutional and economic structure of marble sector in burdur

    AHMET SARITAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    EkonomiAkdeniz Üniversitesi

    İşletme Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. AYŞE KURUÜZÜM

  2. Tez No

    24008

    Turgutlu yöresinde tarım topraklarının amaç dışı kullanımının çevresel ve ekonomik etkileri üzerine bir araştırma

    Başlık çevirisi yok

    AHMET TOMAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1992

    ZiraatEge Üniversitesi

    Tarım Ekonomisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ RIZA KARACAN

  3. Tez No

    960668

    Yapı tuğlası üretiminde şistlerin kullanılabilirliği ve son ürün özelliklerine etkilerinin araştırılması

    Investigation of the usability of shales in building brick production and their effects on the final product properties

    OSMAN ÖZTÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Seramik MühendisliğiAfyon Kocatepe Üniversitesi

    Malzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TANER KAVAS

  4. Tez No

    697516

    Eskişehir ili'nde taş ve toprağa dayalı sanayiler ve mekânsal etkileri

    Stone and soil-based industries and its spatial effects in Eskisehir province

    AHMET FATİH BİLEN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    CoğrafyaÇanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi

    Türkçe ve Sosyal Bilimler Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OKAN YAŞAR

  5. Tez No

    692485

    Investigation of the rheological and workability properties of construction and demolition waste based geopolymer mortars

    İnşaat yıkıntı atıkları kullanılarak tasarlanan jeopolimer bağlayıcılı harçların reolojik ve işlenebilirlik özelliklerinin incelenmesi

    HÜSEYİN İLCAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    İnşaat MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA ŞAHMARAN

Geri Dön