ÇİMENTO ÜRETİMİNDE KİL HAM MADDESİNE ALTERNATİF OLARAK ÇAMURTAŞININ KULLANILABİLİRLİĞİ

Madencilik, 2019, 58(1), 7-15 Mining, 2019, 58(1), 7-15 Orijinal Araştırma / Original Research ÇİMENTO ÜRETİMİNDE KİL HAM MADDESİNE ALTERNATİF OLARAK ÇAMURTAŞININ KULLANILABİLİRLİĞİ USABILITY OF MUDSTONE AS ALTERNATIVE CEMENT CLAY RAW MATERIAL IN CEMENT PRODUCTION Abdul Vahap Korkmaz,a,* a İstanbul Üniversitesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Avcılar/İstanbul, TÜRKİYE Geliş Tarihi / Received : 12 Şubat / February 2018 Kabul Tarihi / Accepted : 13 Eylül / September 2018 ÖZ Anahtar Sözcükler: Çimento, Çamur Taşı, Kil Taşı, Klinker, Alternatif ham madde. Türk çimento sektörü ekonomik, sosyal ve çevresel koşulları gözeterek ve teknolojik imkânları kullanarak, sürdürülebilirliğe katkı sağlamayı hedeflemektedir. Kaynakların her geçen gün daha da azalmaya başladığı ve pahalılaştığı bir ortamda çevresel kaynakları korumadan, sürdürülebilir bir ekonomik kalkınma yaratılması çok zordur. Enerji ve hammadde kullanımı yoğun olan çimento sektöründe, fosil yakıtların ve doğal ham maddelerin alternatifleriyle ikame edilmesi son zamanlar da çimento sektörünün en önemli konularından biri haline gelmektedir. Bu süreçte; kömür, petrol koku, linyit gibi birincil fosil yakıtlar ile kireçtaşı, marn, kil gibi doğal ham maddeler fazlasıyla kullanılması madencilikte sürdürülebilir ham madde problemini ortaya çıkarmış ve alternatif ve yeni ham madde arayışları hız kazanmıştır. Bu amaçla çimento kiline alternatif olarak çamurtaşının çimento sektöründe ham madde olarak kullanılabilirliği araştırılmıştır. ABSTRACT Keywords: Cement, Mudstone, Claystone, Clinker, Alternative raw material. The Turkish cement sector aims to contribute to sustainability by considering economic, social and environmental conditions and by using technological facilities. It is very difficult to create a sustainable economic development in an environment where resources are becoming more and more diminishing and expensive, while preserving environmental resources. In the cement sector, where energy and raw materials are used heavily, replacing fossil fuels and natural raw materials with alternatives has become one of the most important issues in the cement sector in recent times. In this process; primary fossil fuels such as coal, petroleum coke, lignite and natural raw materials such as limestone, marl and clay have been used extensively to solve the problem of sustainable raw materials in mining and to accelerate the search for alternative and new raw materials. For this purpose, as an alternative to cement clay, the use of mudstone as a raw material in the cement industry has been investigated. * Sorumlu yazar / Corresponding author: • https://orcid.org/0000-0001-8691-1937 7 A. V. Korkmaz / Scientific Mining Journal, 2019, 58(1), 7-15 GİRİŞ Çimento sanayisi yüksek yatırım sermayesi gerektirdiğinden dolayı sektörde gerekli yatırımın başlatılabilmesi için yüksek kaliteli (tenörlü) ve rezervli maden yataklarına ihtiyaç duyulmaktadır. Çimento üretiminde kullanılan maden yataklarının ömürlerinin yanı sıra kimyasal özellikleri, fabrikaya yakınlığı, sökülebilirliği, kırılabilirliği, öğütülebilirliği ve pişebilir nitelikte olması, düşük nem içermeleri ve homojen olmaları üretim maliyetini etkileyen en önemli faktörlerdir. Bunun yanı sıra alternatif ham maddelerin kullanımı mevcut maden ömürlerini ve maden kalitesini daha da arttırılabilir. İkame etme potansiyeli büyük oranda tükenmiş ham maddeler ve gelecekte çimento üzerine konulan yüksek kalite hedeflerinin gerçekleştirilmesi alternatif ham maddelerin ya da endüstriyel yan ürünlerin bulunmasına bağlıdır. Türkiye taş, çimento ve seramik endüstrisinde birincil ve ikincil ham maddeler talebine bağlı olarak, ham madde gereksiniminin 2030 yılına kadar artması beklenmektedir (Korkmaz, 2017). Çimento üretiminde gerekli olan hammaddeler kalker, kil ve demir cevheridir. Ayrıca çimentoya bir miktar alçıtaşı da ilave edilmektedir. Tüm bu maddeler maden ocaklarından temin edilmektedir. Üretimleri ve nakliyeleri esnasında enerji ve yakıt tüketilmektedir. Bir diğer önemli husus da kaynakların hızla tükenmesidir. Doğal kaynakların azalmaması için çimento hammaddesine ek olarak; pirit külü, demir çelik sanayisi atığı olan yüksek fırın cürufu, mermer atıkları, döküm kumu, demir tozu, tufal, alçı kırığı, uçucu kül, demir cürufu ve hafriyat toprağı yaş arıtma çamuru, boya çamurları, grit, alüminyum çamuru, alçı atıkları, ağartma toprağı vb. malzemeler çimento ana ham maddelerine alternatif olarak kullanılmaktadır. Bu alternatif hammaddeler çimentonun ham karışımına belli oranlarda katılarak çimentonun kompozisyonunu oluşturmaktadır (Öztürk, 2016). 1. LİTERATÜR TARAMASI 1.1. Çamur Taşının Genel Tanımı Çamur taşı kil ve çamurdan oluşan ince taneli parçalanabilir tortul kayaçtır. Çamur taşı ya da kil taşı da denen şeyller, milyonlarca yıl önce, yağmur 8 sularının ve ırmakların aşındırdığı yaşlı bir kaya kütlesinden kopan çok küçük kil parçacıklarının çökelip birikmesiyle oluşmuştur. Zamanla üstte biriken yeni çökeltilerin yaptığı basınçla alttaki tortullar sıkışarak katı bir kayaç haline gelmiştir. Sahadaki çamur taşı cevherinin yoğunluğu ortalama 2,0 g/cm3 olarak kabul edilmiştir. Çamur taşı cevherleşmesi sert bir yapıda olduğu için ocaklarda üretim faaliyetleri esnasında açık işletme yöntemi kullanılarak basamaklarda delme-patlatma ve boyut küçültme işlemleri yapılarak üretim gerçekleştirilebilmektedir (Sarı, 2008). Çalışma alanında çamur taşı cevherinin kalınlığı yer yer değişmekle birlikte ortalama 60 m civarındadır. Sahada yapılan çalışmalar ve cevher yayılımı ile çalışılması planlanan alan dikkate alınarak rezerv miktarı yaklaşık 11.987.760 ton olarak belirlenmiştir (Sarı, 2008). Çamurtaşı çoğunlukla mil (4-62 mikron) ve kil (4 mikron) boyu tanelerden ibarettir. Kil taşı genelde çok ince taneli ve homojen olması ile mil taşından (silt taşı) ayrılır. Şeyller, yapraklanma çoğunlukla tabakalanmaya paralel düzlemler boyunca ayrılma özelliği ile karakteristiktir. Birçok şeyl laminalıdır. Çamur taşları yapraklanma göstermez ve kırılırken blokumsu kırılır ve masif yapılıdır. Marn kireçli bir çamur taşıdır (Sarı, 2008). 1.2. Çamur Taşının Genel Jeolojisi Formasyon kırmızı-bordo renkli mikritik kireç taşı ve kireç taşlı çamur taşı ardalanmasından oluşmaktadır (Şekil 1). İnceleme alanının KB kesiminde yer alan İnözü antiklinali ve Kavak ilçesi, Sarıalan ve Belalan köyleri arasında kalan antiklinal ve senklinallerin kanatlarında yüzeylemektedir. Formasyon Kapıkaya Tepe dolayında tipik izlenmektedir. Birim ince-orta tabakalı, kırmızı-bordo renkli biyomikrit ve pelajik kireçli çamur taşı ardalanması şeklindedir. Kireç taşları içerisinde pembe-bej renkli çört yumruları, yer yer de ince tabakalı volkanik ara bantlar görülmektedir. Kalınlığı 53-106 m arasında değişmektedir. Kapan boğazı formasyonu Globotruncana faunasına dayanılarak Santoniyen-Kampaniyen olarak saptanmıştır. Formasyon sakin ve derin denizel bir ortamda çökelmiştir (Gültekin vd., 2009). A. V. Korkmaz / Bilimsel Madencilik De (...truncated)