İNŞaat mühendiSLİĞİ anabiLİm dali

18. METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI

  
ÖZTÜRK Yusuf

Danışman : Prof. Dr. Suat YILMAZ

II. Danışman : Dr. Esin GÜNAY

Anabilim Dalı : Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

Programı : -

Mezuniyet Yılı : 2014

Tez Savunma Jürisi : Prof. Dr. Suat YILMAZ

Prof. Dr. İbrahim YUSUFOĞLU

Prof. Dr. Ziya Engin ERKMEN

Prof. Dr. Gökhan ORHAN

Prof. Dr. Cengiz KAYA

Alüminyumca Zengin Anotlama Çamurlarının Geri Dönüştürülmesi ve Mullit Esaslı Seramiklerin Geliştirilmesi
Alüminyum ekstrüzyon ürünlerinde kontrollü oksit tabakası üreterek korozyon ve aşınmaya karşı direncini artırmak ve kullanım ömrünü uzatmak için uygulanan Anotlama prosesi süresince, yüksek tonajlarda “anotlama çamuru” olarak adlandırılan alüminyumca zengin çamur üretilmektedir. Tehlikesiz atık olarak sınıflandırılmasına rağmen, yıllık üretim miktarının çok fazla olması nedeniyle anotlama çamuru bertaraf işlem maliyetlerinin düşürülmesi gerekmektedir. Çamurun bileşiminde ağ.%15-30 arası inorganik bileşiklerden oluşan katı madde bulunmaktadır. Katı maddenin ~ağ.%90’ı böhmit (AlOOH), geri kalan kısmı ise tenardit (Na2SO4) ve barit (BaSO4)’tir.
Yaklaşık ağ. %3 oranında sodyum içeren anotlama çamuruna yüksek sıcaklıkta mullit oluşumunu engellemesinden dolayı, yıkama, süzme ve kurutma kademelerinden oluşan sodyum giderme işlemi uygulanmış ve sodyum tamamen uzaklaşana kadar çevrim tekrarlanmıştır. Elde edilen sodyumsuz toz, 5°C/dk ısıtma hızı ile 1400°C’de 1 saat kalsine edilerek alfa alümina (α-Al2O3) fazına dönüştürülmüştür. Üretilen α-Al2O3 tozu, kaolen, diyatomit ve kil ile sırasıyla ağ. %15, 28 ve 15 oranlarında karıştırılarak kuru pres, slip döküm ve ekstrüzyon yöntemleri ile şekillendirilmiş ve 1450-1550°C aralıklarında 1, 3 ve 5 saat sürelerde sinterlenmişlerdir. Aynı çalışma, anotlama çamurunun yıkanması ve ısıl işlem uygulanması ile üretilen α-Al2O3 tozu yerine, Alcoa firmasından satın alınan A-16 kodlu ticari α-Al2O3 tozu kullanılarak (kaolen, diyatomit ve kil oranları sabit tutularak) tekrarlanmıştır.
Anotlama çamuruna uygulanan önişlemler sonrası elde edilen α-Al2O3 tozu kullanılmasıyla, sinterleme sıcaklığına ve süresine bağlı olarak %12,35 ile %17,39 arasında %küçülme, yaklaşık %10 ağırlık kaybı, %63,9 ile %78,8 arasında göreceli yoğunluk, %0,72 ile %26,08 arasında porozite, 53,12 ile 84,42 MPa arasında mukavemet, 927 ile 2082,6 Å arasında kristalit boy değerlerine sabit, %100 mullit içeren seramik malzemelerin üretimi gerçekleştirilmiştir. Ticari Alcoa A-16 α-Al2O3 tozu kullanılarak üretilen mullit seramiklerin ise; %7,13 ile %8,18 arasında %küçülme, yaklaşık %8 ağırlık kaybı, %66,8 ile %70,3 arasında göreceli yoğunluk, %0,81 ile %6,36 arasında porozite, 72,18 ile 79,51 MPa arasında mukavemet, 1115,2 ile 1782,9 Å arasında kristalit boy değerlerine sahip olduğu görülmüştür.
Sonuç olarak, Alüminyum endüstrisi atıklarından olan anotlama çamurunun, uygun ön işlemlerden geçirilmesi ve kil, kaolen ve diyatomit gibi doğal mineraller katkılarıyla birlikte, seramik filtrelerden ateşleme parçalarına, yüksek sıcaklık fırınlarından jet motorlarına, hızlı pişirim fırınlarında kullanılan rulolardan, laboratuar malzemelerine, seramik fırınlarında kullanılan raflardan, buhar türbinlerine kadar oldukça geniş bir alanda kullanım alanı bulan mullit esaslı seramik malzemelerin üretilebileceği tespit edilmiştir.