Elektirik ark ocağı baca tozlarının sinterlenme özellikleri ve plazma kaplamada değerlendirilmesi

Abstract

Elektrik Ark Ocağı (EAO) baca tozları bileşimlerinde önemli ölçüde Fe, Zn, Pb ve diğer Cd, Cl, F vb. gibi elementleri içerir. Bu baca tozları çevre korumacıları ve dünya çapında geliştirilmeye çalışılan çevre koruma yasaları tarafından zehirli atık olarak kabul edilmekte, çevre ve insan sağlığı açısından tehdit edici olarak değerlendirilmektedir. Türkiye'deki EAOTı tesislerde yılda 15 milyon ton çelik üretildiğine göre ton çelik başına 15 kg EAO baca tozu oluştuğu ve bu tozun da (225000 ton) % 20 Zn içerdiği varsayılacak olursa, tozdaki Zn potansiyeli 45000 tondur. Bu da Türkiye çinko ihtiyacının önemli bir kısmını karşılamaktadır. Bu bilgiler ışığında EAOTı özel bir tesisten temin edilen baca tozlarının geri dönüşümü amacıyla yapı malzemesi olarak değerlendirilip değerlendirilemeyeceği konusunda bir çalışma yapılmıştır. Çalışma 2 ayrı proje şeklinde yapılmıştır. İlk projede bu tozların plazma kaplama tozu olarak değerlendirilmesi araştırılmış olup, 2 ayrı çelik türüne yapılan kaplamalarda EAO baca tozunun bir plazma kaplama tozu olarak kullanılabileceği tespit edilmiş, optik mikroyapıları incelenmiş ve kaplamaların bağ mukavemeti ölçülmüştür. Tez çalışmasının 2. aşamasında ise baca tozlarının seramik bir malzeme olarak değerlendirilmesi hedeflenmiş olup bu amaçla tozlar şekillendirilerek sinterlenip sinterlenemeyeceği araştırılmıştır. Çalışma sonucunda tozların katkısız sinterlenebildiği görülmüş olup farklı sıcaklıklarda sinterleme sonrası elde edilen malzeme bulk yoğunluk, porozite, su emme, sertlik testleri ile karakterize edilmiştir. Ayrıca optik mikroskop ile yapılan mikroyapı incelemesi ile sinterlemenin sıcaklık ve süre arttıkça ilerlediği tespit edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre EAO baca tozlarının sinterlenerek diğer seramik ürünlere göre (özellikle seramik yapı malzemeleri) karşılaştırılabilir sonuçlar elde edilebileceği tespit edilmiştir.

Keywords: EAF, Filter Dust, Recycling, Plasma Coating, Sintering Filter dust is one of the Electric Arc Furnace's (EAF) wastes, which contains considerable amount of Fe, Zn, Pb and other elements such as Cd, CI, F. This waste is considered as hazardous material all over the world by the environmental agencies. Besides it is also classified as treating waste against human health and the environment. Steelmaking plants with EAF produce 1 5 millions tons of steel per year in Turkey of which 15 kg waste (equals to 225.000 ton) dust extracted per ton of steel from the EAF' s operation. This filter dust contains 20 % of zinc. Considering the steelmaking figures it may be said that zinc potential of filter dust as is around 45.000 tons that meets most of the domestic zinc demand. In the light of all this facts, the aim of this study is to evaluate the possibility of utilisation and recycling of steel fly ash waste in the manufacturing of ceramic material and as a plasma coating starting powder. Filter dust was supplied from a domestic steel plant producing steel with EAF. In the first work, it was attempted to utilise steel fly ash as plasma coating powder on two different steel substrate. The result was satisfactorily and coating was accomplished. Plasma coated samples were characterised by bonding strength and microstructure was investigated by optical microscopy In the second step, waste powder was pressed into pellets without any sintering promoters and fired at various sintering temperatures and sintering soaking time. Characterisation of the sintered pellets were performed including XRD, apparent porosity, bulk density, water absorption, hardness tests and microstructural features after firing were also examined by optical microscopy. It was concluded that EAF filter dust could be used as plasma coating powder. Increasing sintering temperature and time could improve its sintering and physical properties. Consequently, sintering properties of EAF filter dust was determined to be comparable with building ceramics.