y - Afyon Kocatepe Üniversitesi

MERMER TOZU VE
ATIKLARININ KULLANIM
ALANLARI
Doç. Dr
Doç
Dr.İsmail
İsmail DEMİR
AFYON KOCATEPE ÜNİVERSİTESİ
TEKNİK EĞİTİM FAKÜLTESİ
GİRİŞ
Ş
Bilindiği gibi ülkemiz Avrupa Birliği uyum
süreci içindedir ve süreç içinde uyum
taahhüdü verdiği birçok konuda (çevre,
tarım enerji,
tarım,
enerji eğitim
eğitim, sağlık,
sağlık yargı
yargı,
savunma, v.b.) düzenlemeleri yapmak ile
yükümlüdür Uyum süreci içerisinde en
yükümlüdür.
sorunlu olarak görülenlerden “Çevre”
konusu ve alt başlığı olan “Atıklar”
Atıklar
konusunda ülkemizde gerçekleştirilen
bilimsel ve endüstriyel çalışmalar yeterli
düzeyde görülmemektedir.
Bununla birlikte Ülkemiz 23 Ocak 2003 tarihinde
üyeliğimizin kabul edildiği AB-Avrupa Çevre
Ajansının uyguladığı çevre ve atıklarla ilgili
stratejilere de uymak zorundadır. Özellikle
teknolojik ve ekonomik değeri olan mermer
atıklarının değerlendirilmesi maalesef çok düşük
seviyede
se
yede kalmaktadır.
a a tad Uyu
Uyum sü
süreci
ec ve
e Çe
Çevre
e
Ajansına olan üyeliğimiz gereği maden
sektöründe de g
geri dönüşüm
ş
stratejilerini
j
uygulamak ve hayata geçirmek Türkiye’nin
önemli g
görevleri arasındadır.
Atık ürünlerin depolanması ya da doğal çevreye atılması
çevre kirliliğine ve doğal kaynakların kirlenmesi gibi
sorunlara neden olabilmektedir
olabilmektedir.. Günümüzde, atık ve artık
olarak ortaya çıkan malzemelerin yeniden kullanımı ve geri
dönüşümü konusunda yoğun olarak çalışılmaktadır
çalışılmaktadır..
B çalışmalarda
Bu
l
l d atıklardan
t kl d
yenii ürünler
ü ü l elde
ld edilmesi
dil
i
veya bunların katkı maddesi olarak kullanılması
amaçlanmaktadır
amaçlanmaktadır.
ç
. Atıkların yyeniden kullanımı veya
y g
geri
dönüşümü;; sınırlı olan doğal kaynakların kullanımını
dönüşümü
azaltarak, doğanın tahrip edilmesini önlemekte, üretimde
verimliliği artırmakta ve atık depolanması sonucu oluşacak
çevre problemlerini en aza indirmektedir.
indirmektedir.
Mermerlerin düzgün geometrik şekil alabilmesi için
kesilmesi gerekmektedir
gerekmektedir.. Kesme işlemi sonunda
mermer tozu ortaya çıkmaktadır
çıkmaktadır.. Mermerlerin
kesiminde soğutma
ğ
suyu
y kullanıldığından
ğ
ve toz
bastırıcı olarak sulu kesim yapıldığından, mermer
kesiminden çıkan ince şlam boyutundaki
parçacıklar başlangıçta ıslak olarak depo
edilmekte veya doğrudan araziye bırakılmaktadır.
bırakılmaktadır.
Dolayısıyla
y y ççevre kirlenmesi söz konusudur
konusudur..
Mermer
işleme
ş
tesislerinin
yyoğunlaştığı
ğ
ş ğ
bölgelerdeki mermer atık sahaları, kamuoyu
gözünde çevre ve doğal güzelliğe zarar verdiği
gerekçesiyle tepkilere neden olmaktadır
olmaktadır..
Mermerlerin ocaktan çıkarılması, blok mermerin
fabrikada işlenmesi esnasında ortaya çıkan ve
mamul mermer üretiminden geriye kalan bütün
mermer parça ve tozları mermer atığı olarak kabul
edilmektedir.
edilmektedir.
Mermer atıkları, oluşum
ş
yyerlerine g
göre ocaklarda
ve fabrikalarda oluşan atıklar,
boyutlarına göre ise
ise;; molozlar, kapaklar,
paledyenler
l d
l
ve toz
t
atıkları
t kl
olarak
l k adlandırılıp
dl d l
sınıflandırılmaktadırlar
sınıflandırılmaktadırlar..
Tesislerde işlenen mermerlerden toz ve kırıntı
artıkları, işlenen mermerlerin yaklaşık olarak %
30’unu
30
’unu
oluşturmaktadır.
oluşturmaktadır.
Değişik
sanayi
kollarında kullanım alanı bulabilen kırıntı mermer
atıkları, alternatiflerinin yerine kullanıldığı takdirde
çok daha ucuz bir girdi olabilmektedir
olabilmektedir.. Mermer
fabrikalarında üretim atığı olarak çıkan toz atıklar
genellikle değerlendirilememekte ve çevre kirliliği
açısından da sorunlar yaratmaktadır
yaratmaktadır..
Mermer Oluşum Yerlerine Göre Mermer
Atıkları Atıklarının Çeşitleri
•
A)-Ocaklarda Oluşan Atıklar
Mermer ocaklarında bulunan arızalar (fay, çatlak,
yarık)) blok üretimi sırasında;; blok elde
y
edilmemesine,dolayısıyla da irili ufaklı molozların
açığa çıkmasına sebep olmaktadır.
•
Bu tür mermer atıklarına
atıklarına, ocağın jeolojik yapısına
ve kristal yapısına uygun üretim yöntemi seçmemek,
yani yanlış üretim metodu uygulamak artıkların
oluşumuna sebep olur
olur.
•
Ocaklarda mermer atıklarının oluşmasına diğer bir
etken de sayalama
y
işlemidir
işlemidir.
ş
. Ocakların tektonik
yapısına uygun olarak elde edilen çok büyük ve
şşekilsiz p
parçalar,
ç
ççeşitli
ş
amaçlar
ç
için
ç
farklı
yöntemlerle istenilen ebatlarda alt, üst ve
yyanlardan kesilirler
kesilirler.. Bu atıklara g
genel olarak
pasa adı verilir
verilir.. Ocak üretim miktarının
yaklaşık
y
ş
% 50
50’sini
’sini oluşturan
ş
bu atıkların
tamamının
değerlendirilmesi
mümkün
olmamakta, mermer ocak işletmelerinin
etrafında bir taş toprak yığını halinde
bekletilmektedir..
bekletilmektedir
•
B)-Fabrikalarda Oluşan Atıklar
• Fabrikalarda kesilen bloklardan belirli ebatlarda plakalar
elde edilmektedir. Elde edilen bu plakaların baş kesme
ve yan kesmelerde uygun ölçülerde ebatlandırma yapılır
yapılır.
Parlatma ve cilalama işlemlerine tabi tutulur. Bu işlemler
sırasında çok küçük boyuttaki mermer tozu atıkları
oluşmaktadır.
l
kt d
• Bu işlemler sulu olarak yapıldığında açığa çıkan artıklar
su ile birlikte taşınmakta ve genellikle havuz yöntemi
uygulanarak
yg
toplanmaktadır.
p
Bu suyun
y g
geri kazanılması
sonucunda artık tozlar elde edilmektedir.
•
Şekil 1
1. Mermer işleme tesislerinde oluşan mermer atıkları
(a. çökeltme havuzu solda ve b. paledyen atıklar sağda).
Boyutlarına Göre Mermer Atıkları
Molozlar:: Mermer ocaklarının jjeolojik
Molozlar
j ve teknik yyapısından
p
kaynaklanan fay, kırık ve çatlaklardan dolayı blok üretimi
sırasında ortaya çıkan şekilsiz ve çeşitli boyutlardaki
parçalarıdır
p
ç
. Küçük
ç
molozlar mozaik ve karo
mermer parçalarıdır.
üretimi için kullanılmaktadır
kullanılmaktadır.. Köşeleri kırık, delik kanallı,
geometrik bozukluğu gibi görünür kusurları olan bloklarda
molozlar sınıfına girer
girer..
Kapaklar: Bunlar mermer işletme tesislerinde kesim
Kapaklar:
sırasında
d alt
lt ve yan kısımlarda
k
l d kalan
k l artıklar
t kl ile
il monolama
l
ve monotel kesme sonucu oluşan atıklardır
atıklardır.. Bu tip mermer
atıklarının bir yüzeyleri düzgün olup iri boyutlu mermer
parçalarıdır.
parçalarıdır
l d . Ayrıca
A
ocaklarda,
kl d büyük
bü ük blokların
bl kl
sayalanması
l
sırasında alt, üst ve yan yüzeylerde açığa çıkan parçaları
da kapak olarak isimlendirilir.
isimlendirilir.
Boyutlarına Göre Mermer Atıkları
Paledyenler:
Paledyenler
y
: Mermer işleme
ş
tesislerinde,, ocaklardan
getirilen bloklar katraklar ve S/T Makinesi yardımıyla
plakalar halinde kesilirler
kesilirler.. Kesilen bu plakalar yan kesme
ve başş kesme makinelerinde maksimum alan edilecek
şekilde ebatlanır
ebatlanır.. Bu ebatlama esnasında geriye kalan ve
düzgün geometrik şekilde elde edilemeyen plakalara denir
denir..
Tozlar: Mermer tozu, en küçük boyutlu mermer atıklarıdır
Tozlar:
atıklarıdır..
Mermer işleme tesislerinde blokların ve plakaların kesilmesi
sırasında
d oluşan,
l
öğüt
öğütme
i l i tabi
işlemine
t bi tutulmadan
t t l d kolloidal
k ll id l
yapıda bulunan ve büyük çoğunluğu da 250 µm’nin altında
olan mermer tanecikleridir
tanecikleridir.. Kesme işleminde su
k ll l
kullanılması
nedeniyle
d i l suyla
l birlikte
bi likt çökeltme
ök lt
h
havuzlarına
l
taşınır.. Havuzlarda çökelen mermer tozu daha sonra atık
taşınır
sahalarına alınmaktadır
alınmaktadır..
Mermer Atıklarının Değerlendirme
ğ
Alanları
İnşaat Sanayi
Sanayi::
Mermer atıkları inşaat sektöründe aşağıdaki
uygulamalarda kullanılmaktadır
kullanılmaktadır;;
•
•
•
•
•
•
•
•
Sıva harcı karışımlarında,
Dolgu
g malzemesi olarak,,
Mozaik üretiminde,
Kaplama
p
ve döşemelerde,
ş
,
Kireç üretiminde,
Mıcır olarak,,
Paledyen olarak,
Karayolu
y
ve demir yyollarında,, kullanım alanları
bulmaktadır..
bulmaktadır
Kireç
ç üretiminde Mermer tozu kullanımı
CaCO3 + ısı → CaO + CO2
CaO + H2O → Ca(OH)2 + ısı
Ca(OH) + CO2 → CaCO3 + H2O
Beton üretiminde;
Beton karışımına
ş
ince malzeme olarak belli
oranlarda katılır.
• Betonun geçirimliliğini azaltır
azaltır.
• İşlenebilirliğini artırır.
• Donma-çözünme direncini artırır.
Gazbeton üretiminde;;
Kalsine edildikten sonra,
2Al + 3Ca(OH)2 + 6H2O
3CaO Al2O3
6H2O + 3H2 (gaz)
Seramik Sektöründe
Sektöründe::
Seramik
üretiminde
%
5-6
oranında
mermer
kullanılmaktadır.
y ve sırlarında CaO olarak
kullanılmaktadır. Seramik bünye
bünyeye alınan hammadde kaynakları genel olarak
olarak;; kalsit,
dolomit ve mermerdir.
mermerdir. Karışık ve kalsitli akçini çamurlarının
mineralojik bileşiminde % 5-20 arasında CaCO3 kullanılır
kullanılır..
Bu CaCO3 çok ince öğütülmüş mermer halinde bileşime
katılır.. İri taneli ve iyi dağılmamış kalsit, çamur içinde
katılır
h t l
hatalara
yoll açar
açar.. Özsüz
Ö ü seramik
ik hammaddesi
h
dd i olan
l
kalsit
k l it
türleri, seramik çamurlarında artan sıcaklık ile birlikte
gözenekliliği azaltır
azaltır..
CaO sırdaki SiO2 ile reaksiyona
y
girerek bir ara tabaka
g
oluşturur.. Bu ara tabaka seramik teknolojisinde çok
oluşturur
önemlidir.. CaO sır içindeki diğer oksitlerle birleşerek cam
önemlidir
oluşumuna yardımcı olmaktadır
olmaktadır..
Çimento İmalat Sanayi
Sanayi::
Çimento;; CaO, SiO2, Al2
Çimento
Al2O3, Fe2
Fe2O3 ve eser halde MgO
y kalker ve kil karışımı
ş
olan,
ihtiva eder, esas itibariyle
klinkerleşme
sıcaklığına
kadar
ısıtıldıktan
sonra,
gerektiğinde alçı, vb.
vb. katkı maddeleri karıştırılıp öğütülerek
toz halinde elde edilen bir malzemedir
malzemedir.. En önemli özelliği
%1111-15 su ile karıştırıldığı zaman belli bir süre sonra
sertleşerek karışımdaki diğer malzemelerin birbirine
b ğl
bağlanmasını
sağlar.
sağlar
ğl .
Çimento sanayinde çok miktarda CaCO2 bileşimli
hammaddeler kullanılır,
kullanılır mermer atıkları hem NPÇ klinkeri
üretiminde hem de Beyaz Portland çimentosu üretiminde
kullanılmaktadır.. Normal portland çimentosu bileşimindeki
kullanılmaktadır
kalker
k lk
yerine
i
h
hammadde
dd olarak
l k mermer, kil yerine
i
d
de
kaolen kullanılmasıyla beyaz portland çimentosu elde
edilmiş olur
olur..
Kireç
ç üretiminde Mermer tozu kullanımı
CaCO3 + ısı → CaO + CO2
CaO + H2O → Ca(OH)2 + ısı
Ca(OH) + CO2 → CaCO3 + H2O
MERMER TOZU KİMYASAL YAPISI
SİO2 MgO CaO
Fe2O3 Kızd
Kızd. Topl.
Topl
Kay.
4 67 0,80
4,67
0 80
0 03
0,03
51 80
51,80
CaO+MgO ≥90-80
41 16 98,06
41,16
98 06
•
•
•
•
•
•
•
•
Parça mermer atıklar;
Beton agregası,
Döşeme plağı agregası,
Sıkıştırılmış yol zemini
zemini,
Baraj ve İnşaatlarda dolgu malzemesi,
Demir yolu zemin malzemesi,
Paledyen yer döşeme malzemesi,
Paledyen-yer
malzemesi
Diğerleri.
• Toz mermer atıklar;
• Zirai kireçtaşı-Zirai toprak ve zemin
ayarlayıcı
l
,
• Yem ve mineralli besinler,
• Sıva katkı malzemesi,
• Çimento üretimi,
• Kireç üretimi
üretimi,
• Kalsine dolomit üretimi,
• Cüruf yapıcı malzeme,
•
•
•
•
•
•
•
Refrakter malzeme
malzeme,
Asit nötrleştirmede,
Cam üretiminde,
Kağıt üretiminde,
üretiminde
Şeker rafinasyonunda,
Baca gazından kükürdün gideriminde,
Diğerleri
Diğerleri.
Plastik Sanayi
Sanayi::
Plastik malzemelere, kalınlık ve tokluk vermesi amacıyla
ççeşitli
ş dolgu
g maddeleri katılmaktadır
katılmaktadır.. Bu dolgu
g maddeleri
maddeleri;;
mermer tozu, odun tozu ve asbest tozudur
tozudur..
Kağıt
ğ Sanayi
S
Sanayi:
:
CaCO3
CaCO
3, özellikle sigara kâğıdı başta olma üzere gazete
kâğıdı
kâğıdı, kaliteli dergi kâğıtları üretiminde kullanılmaktadır
kullanılmaktadır..
Yağ emme özelliğinden dolayı matbaa mürekkebinin hızlı
kurumasını sağlamaktadır
sağlamaktadır.. Kâğıt sektöründe dolgu veya
kaplama malzemesi olarak kullanılmaktadır
kullanılmaktadır.. CaCO3
CaCO3 veya
MgCO3
MgCO
3, kullanılması kâğıdın daha düzenli yanmasını
sağlamaktadır.
sağlamaktadır. Bununla birlikte CaCO
CaCO3
3 ile yapılan kâğıtlar
daha dayanıklı olmaktadır
olmaktadır.. Kâğıt imalatında selülozun
pişirilmesi sırasında sıvının hazırlanmasında mermer
kullanılmaktadır.. Pişme sıvısı,
kullanılmaktadır
sıvısı kireç taşı ile SO
SO2
2 arasında
oluşan reaksiyon sonucu meydana gelir
gelir..
Tarım ve Gübre Sanayi
Sanayi::
Toprağın fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikleri,
üzerinde yyetişen
ş
ürünler açısından
ç
büyük
y
önem
taşır.. Toprağın katı kısmı %1,5–5 oranında organik
taşır
madde ve %95–
95–99 oranında mineral maddeleri
ihtiva eder
eder.. Kalsiyum oranı toprağın yapısı
bakımından etkili olduğu kadar, kimyasal nitelikleri
üzerinde de etkili olduğundan
ğ
toprağa
p ğ yyeterli bir
kalsiyum düzeyi sağlaması gerekir
gerekir..
Doğal olarak sularla yıkanma yüzünden durmadan
kireç kaybettiği için toprağa zaman zaman (3–6
yılda bir) kireçli madde vermek gerekir
gerekir.. Kireçle
toprak ıslahı için, kalsiyumlu maddeler kullanılır
kullanılır..
Bunlar; kalsiyum
Bunlar;
y
karbonat,, kalsiyum
y
oksit ve
hidroksil veya dolomit gibi maddeler kullanılır
kullanılır..
Yem Sanayi
Sanayi::
Özellikle yumurta yemlerinde CaO veya CaCO3
CaCO3 olarak
y
2mm altında olan toz katılmaktadır.
katılmaktadır. Bu oran % 10
10–
–
boyutu
12 arasındadır
arasındadır.. Düşük kalsiyum oranlı yemler tavuklarda
yumurta verimini önemli ölçüde etkilemektedir
etkilemektedir.. Türk
Standartları Enstitüsünün TS
TS60
60 standartlarına göre mermer
tozu hayvan yemi olarak kabul edilmektedir.
edilmektedir. Buna göre
bileşiminde en az % 92 CaCO3
CaCO3 bulunan mermerler bu
amaç için
i i kullanılırlar
k ll l l .
kullanılırlar.
Boya Sanayi
Sanayi::
Boya imalatında katkı maddesi olarak kullanılan kalsit
(CaCO3
(CaCO
3), özellikle sulu boyalar için önemlidir
önemlidir.. Bunun için
10 mikronun altında ve çok saf kalsit kullanılmaktadır.
kullanılmaktadır.
Kalsitin içindeki demir oksit oranı % 0,03’den
03’den az olması
istenir..
istenir
Yol Yapımında
Yapımında::
Stabilizasyon malzemesi olarak yollarda kullanılır.
kullanılır. Yol
ş
plastisite, g
p
genleşme
ş
zeminindeki kil mineralleri ile birleşerek
ve kabarma katsayılarına etki eder.
eder. Ayrıca mıcır olarak da
yol yapımında kullanılır.
kullanılır.
Demiryolu Zemin Malzemesi
Malzemesi::
Demiryoluna sağlam bir zemin oluşturmak için öncelikle
zemine
balast
denilen
yeterli
sağlamlıkta
ve
boyutlandırılmış granül taş döşenir
döşenir.. Böylece demiryolu
üzerindeki yükler rahat bir şekilde karşılanırken,
demiryolları yapım malzemeleri olan travers ve raylar
suyun etkisinden korunmuş olur
olur..
Cam Sanayi
Sanayi::
M
Magnezyum
ve kalsiyumca
k l i
zengin
i kireçtaşları
ki t l
k ll l .
kullanılır.
kullanılır
Kalsiyumca zengin olan malzeme şişe ve pencere camı,
Mg’ca
g
zengin
g olanlar özel cam imalinde kullanılır
kullanılır..
Kimya Sanayi
Sanayi::
Karpit yapımında kullanılır
kullanılır.. Karpit, elektrik fırınlarında
kireçtaşı ve kok kömürlerinin şarjı sonucu elde edilir
edilir.. Kok
ile kireçtaşı % 40
40–
–60 arasındadır
arasındadır.. Bu işlem için kullanılacak
kireçtaşı saf ve yüksek kalsiyumlu olmalıdır
olmalıdır..
Diğer Kullanım Alanları
Alanları::
Bu alanlar dışında;
dışında
ş
; soda imalinde,, refrakter malzeme
imalinde, oto lastiği imalinde, patlayıcı malzeme imalatında,
temizlik malzemeleri, haşere öldürücü ilaçlarda kullanılır
kullanılır..
Ayrıca madencilikte
madencilikte;; Yeraltı işletmeleri,
işletmeleri cüruf yapıcı,
yapıcı
flotasyon, kalsine dolomit üretiminde kullanılır
kullanılır..
Sonuç
ç
Mermer atıklarının taşınma ve depolanma problemlerinin
ve bununla birlikte ççevreye
y verdiği
ğ zararların da en aza
indirgenebilmesi için kullanım alanları tespit edilmiş ve bu
atıkların kullanılabileceği alanların oldukça geniş olduğu
görülmüştür
görülmüştür..
Mermer atıklarının belirlenen alanlarda kullanıldığı takdirde
olumsuz yyönlerinin ççok düşük
ş
bir düzeye
y g
gerileyeceği
y
ğ ve
mermer sektörüne büyük faydalar sağlayacağı ve bununla
birlikte ekonomik kazanımları da beraberinde getireceği
düşünülmektedir..
düşünülmektedir
Bununla birlikte hem toz ve hem de parça atıkların büyük
bölümünün g
geri kazanımının yyapılamadığı
p
ğ anlaşılmaktadır
anlaşılmaktadır.
ş
.
Söz konusu atık ve artıkların daha yüksek oranda geri
kazanımı için bu alanda yapılacak Ar
Ar--Ge çalışmaları önem
taşımaktadır
taşımaktadır..