Boraks Üretiminde Ortaya Çıkan Kil Pestili Atık Malzemesinin Çimentoda Değerlendirilmesi

Doç. Dr. Mine ÖZDEMİR, Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik Mimarlık Fakültesi
Dr. Ali UĞURLU, DSİ, TAKK Dairesi Başkanlığı

Özet: Türkiye 803 milyon ton bor cevheri rezervi ile dünyadaki bor cevheri rezervinin yaklaşık %63 üne sahiptir. Türkiye’deki en önemli bor cevherleri kolemanit, üleksit ve tinkaldir. Bu bor cevherlerinden konsantre tinkal, boraks pentahidrat, boraks dekahidrat, susuz boraks, borik asit ve sodyum perborat üretilir. Türkiye dünya bor rezervlerinin yaklaşık %63’ne sahip olup yıllık 1.72 milyon ton boraks minerali ve bileşikleri üretimiyle ABD’den sonra dünya ölçeğindeki en büyük bor üreticisidir, [1]. Her yıl Etibank Kırka Boraks Tesislerinde bor bileşikleri üretimi sırasında büyük miktarlarda kil pestili atığı (KPA) ortaya çıkmaktadır. Değerlendirilmeyen bu malzeme ekonomik bir kayıp olmanın yanı sıra ciddi çevre sorunlarına da yol açmaktadır. İçerisinde kil minerallerinin olması dolayısıyla kil pestili malzemesi hafif bir puzzolanik karakter de taşımaktadır. Bu nedenle son yıllarda çimento, harç ve beton üretiminde kullanılarak incelenmiştir. Etibank Kırka tesislerinde tinkalden, her yıl 800 000 ton konsantre tinkal, 160 000 ton boraks pentahidrat, 60 000 ton susuz boraks ve 17 000 ton boraks dekahidrat üretilmektedir, [1,2]. Tinkalin konsantre hale getirilmesi sırasında her yıl konsantre tinkal ve boraks pentahidrat ünitelerinde tesiste 120 000 ton kil pestili atık malzemesi ortaya çıkmakta, bunlar 1. ve 2.kil pestili atığı olarak adlandırılmaktadır. Tesiste ortaya çıkan kil pestili atık malzemesi %9-20 B2O3, Na2O, CaO, SiO2 ve bazı küçük bileşikler içermektedir. Bu atıklardan özellikle bor bileşikleri çevre açısından bazı problemlere neden olmaktadır. Yüksek sayılabilecek bir miktarda B2O3 içeren bu atıkların değerlendirilememesi ülke ekonomisi için bir kayıptır. Bu atıkların değerlendirilmesi çevrenin korunması açısından da önemlidir. Son yıllarda atık içerisindeki boraksın geri kazanılması ile ilgili bazı çalışmalar yapılmıştır, [3,4]. Bunun yanısıra, kil pestili atık malzemesinin çimento, harç ve beton içerisinde kullanılması ile ilgili çalışmalar da yapılmıştır. Bu çalışmalarda, reaktör atıklı borik asit atığı, kolemenit konsantratörü atığı borlu jips ve bulamacı ve boraks pentahidrat atığı portland ve traslı çimentoya ve klinkerine değişik oranlarda katılarak kullanılmıştır. Bu çalışmalarda atığın çimento özelikleri üzerindeki fiziksel ve mekanik etkisi araştırılmıştır, [5, 6, 7, 8]. Bu çalışmanın amacı ise borakslı kil pestili atık malzemesinin (1.KPA ve 2.KPA) çimento ve harç içerisinde katkı malzemesi olarak değerlendirilmesidir. Bu amaçla; 1.KPA ve 2.KPA kullanılarak % 0, 1.0, 1.5, 2.5, 5.0, 7.5, 10, 15 ve 20 oranlarındaki atık içeriklerinde numuneler hazırlanmıştır. Kil pestilinin etkisi harçların mekanik özelikleri ile basınç dayanımı, eğilme dayanımı, ultrasese geçiş süresi, priz süresi, hacim değişimi gibi deneyler gerçekleştirilerek test edilmiştir.

Evaluation of Clay Pestil Waste Material From Borax Production In Cement
Abstract: Turkey has 803 million tons of boron reserves, which consist of 63% of the total world boron reserves. The most important boron ores in Turkey are colemanite, ulexite and tincal. Products obtained from the ores are concentrated tincal, borax pentahydrate, borax decahydrate, anhydrous borax, boric acid and sodium perborate. Turkey is the second producer following the United States with 1.72 million tons of boron minerals production per year. In Etibank Kırka Borax Plants, 800 000 tons/year of concentrated tincal, 160 000 tons/year of borax pentahydrate, 60 000 tons/year of anhydrous borax, 17 000 tons/year of borax decahydrate are obtained from tincal. Every year, 120.000 tons clay wastes (CW), known as the first clay waste (CW1) and the second clay waste (CW2), are formed in the concentrated tincal unit and the borax pentahydrate unit during the production. CW containing about 920% B2O3, Na2O, CaO, SiO2 and some impurities are discharged to the plant area. Especially boron compounds cause some environmental problems. Furthermore, not using these wastes containing B2O3 in a quite ratio is an economical loss. The utilization of various industrial wastes is important to saving the environment from degradation. Thus, some studies on the boron recovery from boron wastes by solid-liquid extraction were carried out. In other studies performed in recent years, the use of CW as additives in the production of cement, mortar and concrete were examined. In these studies, boric acid wastes including reactor waste, borogypsum and sludges as well as colemanite concentrator wastes, tincal concentrator wastes and borax pentahydrate wastes were added to Portland and trass cements, clinker and concrete in various ratios. The effects of wastes on the physical and mechanical properties of cement were investigated. The aim of the present study is to investigate the use of clay wastes (CW1, CW2) containing boron as cement additive in mortar. For this purpose, cement samples were produced by adding CW1 and CW2 to ordinary Portland cement (OPC) at the various proportions (0%, 1.0%, 1.5%, 2.5%, 5.0%, 7.5%, 10%, 15%, and 20%). The effects of CW on the mechanical properties of mortar were evaluated by conducting the following tests: compressive strength, şexural strength, ultrasonic pulse transmitting time, setting time, volume change and durability.