Cement And Concrete Quality Assessment For Different Streams In The Ash Classification Plant

Increasing population and industrialization in the world and in our country bring intensive energy needs and therefore energy production is gradually increasing. In our country, thermal power plants have an important role in energy production. In Turkey mainly at low-power plants that use coal, large capacity are preferred. After the coal is turned into powder, it is burned in thermal power plants to produce the desired energy, while fly ash is produced as waste. Fly ashes cannot be released directly into the nature. For this reason, they are stored with the filter.However, this ash storage process has the ordinary effects on the environment. On the other hand, fly ash is preferred by concrete and cement industry due to its reactivity with water. 2% of the total energy consumed in the world is consumed in the cement manufacturing process. At the same time, 7% of the human-induced carbon dioxide emissions are realized by the cement sector.The cement sector with such large energy consumption and carbon emissions will be more environment friendly with the use of fly ash. In this thesis, it is aimed to investigate the possibilities of use of Seyitömer fly ash in cement industry and to obtain comprehensive information about Seyitömer fly ash. In this study, ash samples taken from Seyitömer ash classification plant and CEM I 42.5 and CEM II / A-M (P-L) 42.5 R samples taken from Bursa Cement Plant were used. The study was carried out under 3 main headings. In the first part, different fly ash samples were obtained by varying the parameters of air classifier in the ash classification plant, and 25% was added to cement and subjected to strength tests.10% strength at 7 days strength and 7.8% increase at 28 days strength has been achieved with the finenest ash value (D50: 19µm). In the second part of the study; samples taken from the raw, waste and fine/product flow streams are ground to different fineness values with the aid of Bond mill. The fly ash obtained from different subtleties was added to the cement by 25%. In the evaluations, similar strengths were obtained from the different flow streams of the cement samples containing ash in the near strength values were obtained. In addition, samples were also subjected to concrete tests. When the waste and raw ash were ground, it had similar slump and spreading values as the reference ash. In the last part of the study, it was investigated to prevent loss in early strength by using inter grinding and increase the ash addition. The strength values of the mixture samples where inter grinding was applied were higher than the mixtures where only the ash was ground. The ash additive can be increased up to 45% by inter grinding and the 28-day strength of the mixture is still higher than the reference sample by 4.6%. In addition, possible improvement evaluations were made with the fine grinding system in view of the quality data.İÇİNDEKİLER Sayfa ÖZET i ABSTRACT iii TEŞEKKÜR v ÇİZELGELER viii ŞEKİLLER ix 1. GİRİŞ 1 2. GENEL BİLGİLER 3 2.1. Çimento Üretimi 3 2.2. Çimento Üretiminde Kullanılan Mineral Katkılar 5 2.3. Uçucu Küller 8 2.3.1. Uçucu Küllerin Fiziksel Özellikleri 8 2.3.2. Uçucu Küllerin Kimyasal Özellikleri 11 2.3.3. Uçucu Küllerin Çimento ve Betondaki Kullanımı 12 3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR 17 3.1. Kullanılan Ekipmanlar 17 3.1.1. Havalı Sınıflandırıcı 17 3.1.2. Bond Değirmeni 18 3.1.3. Lazerli Ölçüm Cihazı 18 3.1.4. Vicat Aleti 19 3.1.5. Çökme Test Düzeneği 19 3.2. Deney Numuneleri 20 3.2.1. Havalı sınıflandırıcı üzerinde yapılan çalışmalar 22 3.2.2. Sınıflandırıcı akış kollarında yapılan çalışmalar ve kalite verileri üzerine etkilerinin incelenmesi 23 3.2.3. İnce/ürün akış kolu üzerinde yürütülen çalışmalar 27 4. BULGULAR VE TARTIŞMA 30 4.1. Havalı Sınıflandırıcı parametrelerinin değiştirilmesi ile yapılan dayanım çalışmaları 30 4.2. Havalı Sınıflandırıcı Etrafında Akış Kollarında Yürütülen Öğütme Çalışmaları 31 4.3. İnce/ürün Kül Üzerinde Yapılan Çalışmalar 39 4.3.1. İnce Akış Kolu Üzerinde Farklı Katkı Oranlarının ve Farklı Öğütme Yöntemlerinin Denendiği Çalışmalar 39 4.3.2. Çimento ve Uçucu Külün Karışım İçerisindeki Öğütme Davranışı 44 5. SONUÇLAR 47 6. ÖNERİLER 49 7. KAYNAKLAR 52 ÖZGEÇMİŞ 57Dünyada ve ülkemizde giderek artan nüfus ve sanayileşme, yoğun enerji ihtiyaçlarını beraberinde getirmekte ve bu sebeple enerji üretimi giderek artmaktadır. Ülkemizde enerji üretiminde termik santraller önemli bir role sahiptir. Türkiye’de özellikle düşük kalorili kömürlerin kullanıldığı santrallerde büyük kapasiteler tercih edilmiştir. Kömürler toz haline getirildikten sonra termik santrallerde yakılarak istenilen enerji üretimi sağlanırken, bunun yanında atık olarak uçucu kül üretilmektedir. Uçucu küller doğaya doğrudan salınamazlar. Bu sebeple filtre aracılığıyla tutularak depolanmaktadırlar. Fakat bu kül depolanma işleminin çevreye olağan etkileri bulunmaktadır. Öte yandan, uçucu küller su ile olan reaktivitesi dolayısıyla beton ve çimento sektörü tarafından tercih edilmektedir. Dünya’da harcanan toplam enerjinin %2’si çimento üretim işleminde harcanmaktadır. Aynı zamanda, insan kaynaklı karbondioksit salınımının %7’si çimento sektörü tarafından gerçekleşmektedir. Bu kadar büyük enerji tüketimine ve karbon salınımına sahip çimento sektörü, uçucu kül kullanımı ile daha çevreci hale gelebilecektir. Bu tez çalışması kapsamında, Seyitömer uçucu külünün çimento sektöründe kullanım olanaklarının araştırılması ve Seyitömer uçucu külü hakkında kapsamlı bilgiler elde edilmesi amaçlanmıştır. Yapılan çalışmada Seyitömer kül sınıflandırma tesisinden alınan kül numuneleri ve Bursa Çimento Fabrikasından alınan CEM I 42.5 ve Cem II/A-M (P-L) 42.5 R numuneleri kullanılmıştır. Çalışma 3 ana başlık altında gerçekleştirilmiştir. İlk kısımda kül sınıflandırma tesisinde bulunan havalı sınıflandırıcının parametreleri değiştirilerek farklı incelikte kül numuneleri elde edilmiş ve %25 oranında çimentoya katılarak dayanım testlerine tabii tutulmuştur. En ince kül değerinde (D50: 19µm) 7 günlük dayanımda %10, 28 günlük dayanımda ise %7,8 artış sağlanmıştır. Çalışmanın ikinci kısmında; ham, atık ve ince/ürün akış kolundan alınan numuneler Bond değirmeni yardımıyla farklı incelik değerlerine öğütülmüştür. Elde edilen farklı inceliklerdeki uçucu küller, %25 oranında çimentoya katılmıştır. Yapılan değerlendirmelerde benzer inceliklere sahip farklı akış kollarından kül içeren çimento numunelerinde yakın dayanım değerleri elde edilmiştir. Ek olarak, numuneler beton testlerine de tabii tutulmuştur. Atık ve ham kül öğütüldüğünde referans olarak belirlenen ince/ürün kül ile benzer çökme değerleri yakalamıştır. Çalışmanın son kısmında, birlikte öğütme kullanılarak erken dayanımda meydana gelen kaybın önüne geçilmesi ve kül eklemesinin artırılabilirliği incelenmiştir. Birlikte öğütmenin uygulandığı karışım numunelerin dayanım değerleri yalnızca külün öğütüldüğü karışımlardan daha yüksek çıkmıştır. Birlikte öğütme ile kül katkısı %45’e kadar çıkartılabilmiş ve karışımın 28 günlük dayanımı referans numunesinden hala %4,6 yüksek elde edilmiştir. Ek olarak, kalite verileri göz önünde bulundurularak ince öğütme sistemi ile yapılabilecek olası iyileştirme değerlendirmelerinde bulunulmuştur