Yüksek fırın curuflarından yapı malzemesi üretim koşullarının araştırılması ve özelliklerinin incelenmesi

Abstract

ÖZET Anahtar Kelimeler: Yüksek firın cürufu, kil, sır Bu tez çalışmasında, birinci aşama olarak demir-çelik sanayisinde önemli bir atık olan yüksek firın cürufun, seramik bir hammadde olan kil malzemesi ile değişik oranlarda karıştırılıp seramik yapı malzemesi üretim imkanları araştırılmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında ise, yüksek fırın cürufunun diğer sır hammaddeleri (kuvars, üleksit, kil, albit, ortoklas) ile karıştırılıp sır yapımında kullanılabilirliği incelenmiştir. Deneysel çalışmaların her iki aşamasında da yüksek firın cürufu oranı maksimum seviyeye kadar çıkarılıp, malzemeye kattığı özellikler incelenmiştir. Birinci aşamada yüksek firın cürufu oram % 0-20-40-60-80-100 olarak kullanılmıştır. Numuneler, % 5 oranında su ilave edilip, kuru presleme yöntemiyle silindirik olarak şekillendirilmiştir. Sinterleme sıcaklıkları ise 1150-1175 ve 1200 °C olarak üç değişik sıcaklıkta değişmektedir. Sinterleme süresi ise 1 saattir, ikinci aşamada yüksek firın cürufu % 50' ye varan oranlara kadar diğer sır hammaddeleriyle karıştırılarak, 1200-1250 ve 1300 °C de sır pişirimi yapılarak, özellikleri incelenmeye alınmıştır. Sır süspansiyonu % 60 katı, % 40 sıvı esasına göre hazırlanmıştır. Elde edilen deneysel sonuçlar irdelenmiştir. Seramik yapı malzemelerinin önemli özelliklerinden olan pişme küçülmesi, ağırlık kaybı, gözenek ve su emme miktarları gibi değerler hesaplanıp çeşitli değrlendirmeler yapılmıştır. Cüruf miktarının artmasıyla pişme küçülmesi, ağırlık kaybı ve bulk yoğunluk değerlerinde artma, porozite ve su emme miktarlarında ise azalma gözlemlenmiştir. Aynı özelliklerin sinterleme sıcaklığının artması sonucundaki değişimleri de incelenmiştir. Sinterleme sıcaklığındaki artışla pişme küçülmesi, ağırlık kaybı ve bulk yoğunluk miktarlarında artma, gözenek miktarı ve su emme miktarlarında ise azalma gözlemlenmiştir. Mikroyapı ve X-ışınlan analizleri sonuçlarına göre baskın olan fazlar tespit edilmiştir. Wollostonit, akermanit, enstatit, müllit, gehlenit ve anortit fazlan gözlemlenmiştir. Sır çalışmalarıyla ilgili olarak harkort testi yapılmış ve herhangi bir çatlak tespit edilmemiştir. Sonuç olarak cürufun seramik yapı malzemesi olarak kullanılabileceği ortaya konmuştur. Sır çalışmalarının sonucunda ise laboratuar ve fabrika gibi alanlarda yer karolarının sırlanmasında yüksek firm cürufu içeren sırların kullanılabileceği düşünülmektedir. xnı

THE INVESTIGATION OF PRODUCTION CONDITIONS AND PROPERTD2S OF BWLDING MATERIALS OBTAINED FROM BLAST FURNACE SLAG SUMMARY Keywords: Blast furnace slag, clay, glaze This study has two stage. The first aim of this study is to investigate the usage of granulated blast furnace slag in the production of ceramic tile. The second one is to research the usage of granulated blast furnace slag as a glaze raw material for glazing. Granulated blast furnace slag was used at maximum ratio in each study. Clay is used with blast furnace slag at first study. Blast furnace slag and clay were milled and mixed followed by dry pressing to produce cylindiricial ceramic specimens. Compositions of specimens are ranging 0-100 wt.% clay and blast furnace slag. Specimens were dried at 100 °C for 24 hours, and sintered at 1150, 1175, 1200 °C for one hour. The characterization of samples was performed by using classical metallographic technics. Then blast furnace slag was used as glaze raw material. It was mixed with the others glaze raw materials. About sixteen glaze compositions were prepared. These compositions were sintered at 1200, 1250 and 1300 °C for one hour. After the experimental studies, some properties of the samples were examined. Such as firing shrinkage and weight loss values were both reduced with raising blast furnace slag ratio for all compositions. Also bulk density and porosity values were investigated for each sample at the same conditions. Bulk density values were decrased, porosity ratio and water absorbtion were increased with increasing blast furnace slag ratio. Firing shrinkage, weigth loss and bulk density were increased, porosity ratio and water absorbtion were decrased with increasing the sintering temperature. According to microstructure examination and XRD analysis, dominant phases detected mullite, anortite, enstatite, gehlenite, akhermanite and wollostonite. Crystal structure of these phases were examined. After the glazing study harkort test of the samples were performed and no cracking was detected. Results showed that blast furnace slag could be used in the production of building materials and glazing as a raw material. xiv