Öğütme/Sinterleme Süreci Üzerine Bir Araştırma: Atık Malzemelerin Mineralojik ve Mekanik Özellikleri
Uluslararası Katılımlı 20. Ulusal Kil Sempozyumu, İstanbul, Türkiye, 2 - 05 Eylül 2026, ss.340-341, (Özet Bildiri)
- Yayın Türü: Bildiri / Özet Bildiri
- Basıldığı Şehir: İstanbul
- Basıldığı Ülke: Türkiye
- Sayfa Sayıları: ss.340-341
- Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
- Kocaeli Üniversitesi Adresli: Evet
Özet
Uçucu kül (UK) ve Bazik Oksijen Fırını (BOF) cürufu, kil esaslı seramik ürünlerinde kullanılan geleneksel hammaddelerin ana oksit bileşimlerine benzerlik gösteren, alümina silikat ve silikat bakımından zengin endüstriyel atık malzemelerdir. Bu nedenle, faz dönüşümlerini ve sinterleme davranışlarını anlamak, kil esaslı seramik uygulamalarında alternatif veya tamamlayıcı hammadde olarak potansiyel kullanımlarını değerlendirmek için önemlidir. Bu çalışmanın ilk aşamasında, UK, çeşitli sürelerde (2, 4, 8, 12 ve 16 saat) bilyeli öğütücüde yaş öğütme işlemine tabi tutuldu ve daha sonra herhangi bir bağlayıcı veya katkı maddesi kullanılmadan silindirik forma preslendi. Bu numuneler daha sonra 950 °C ile 1100 °C arasında değişen sıcaklıklarda sinterlendi. Öğütme ve sinterlemenin mikroyapısal, faz ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri, Parçacık Boyutu Dağılımı (PSD), X-ışını kırınımı (XRD) ve Taramalı Elektron Mikroskopi (SEM) analizleri kullanılarak incelenmiştir. 12 saatlik öğütme işleminden sonra UK’ün parçacık çapı (D50) 9,35 µm’den 1,21 µm’ye düşmüştür. Öğütme işleminden sonra yeni kristal fazların oluşmaması, genel mineralojik bileşimin stabil kaldığını göstermiştir. 950 °C ile 1100 °C arasında sinterlenen silindirik UK numunelerinin basınç dayanımları 4,56 MPa ile 69,36 MPa arasında değişmiştir. İkinci aşamada, UK’e değişen oranlarda BOF cürufu eklenmiş ve ardından 8 saatlik yaş öğütme işlemi yapılmıştır. BOF cüruf içeriğinin ve sinterleme sıcaklığının faz, mikroyapısal ve mekanik özellikler üzerindeki etkileri incelenmiştir. Sinterleme sıcaklığının 950 °C’den 1100 °C’ye yükseltilmesi ile, UK-BOF cüruf karışımlarında camsı bir fazın, kristal Ca-Mg silikatlarının ve hematit fazlarının oluşumu gözlenmiştir. Sinterlenmiş UK-BOF cüruf numunelerinin basınç dayanımları 9,77 MPa ile 83,95 MPa arasında değişmiş olup, en yüksek değer 1/3 BOF cürufu içeren karışım için 1050 °C’de elde edilmiştir. Bu sonuçlar, öğütme, karışım ve sinterleme sıcaklığının faz gelişimi ve mekanik dayanım üzerindeki etkisini göstermekte ve FA-BOF cüruf sistemlerinin kil bazlı seramik ürünler için alternatif hammadde olarak potansiyel taşıdığını Anahtar Kelimeler: Endüstriyel atık, öğütme, sinterleme, X-ışını kırınımı
Fly ash (FA) and Basic Oxygen Furnace (BOF) slag are aluminosilicate and silicate-rich industrial waste materials that exhibit similarities to the main oxide compositions of conventional raw materials used in clay-based ceramic products. Therefore, understanding their phase transformations and sintering behaviour is important to evaluate their potential use as alternative or complementary raw materials in clay-based ceramic applications. In the first stage of this study, FA was wet-milled in a ball mill for various durations (2, 4, 8, 12, and 16 h) and then pressed into cylindrical forms without the use of any binders or additives. These samples were then sintered at temperatures ranging from 950 °C to 1100 °C. The effects of milling and sintering on microstructural, phase, and mechanical properties were investigated using Particle Size Distribution (PSD), X-ray diffraction (XRD), and Scanning Electron 340 2-5 Eylül 2026 BİLDİRİ KİTABI 2-5 September 2026 PROCEEDINGS BOOK Microscopy (SEM) analyses. After 12 hours of grinding, the particle diameter (D50) of UK decreased from 9.35 µm to 1.21 µm. The absence of new crystalline phase formation after grinding indicated that the overall mineralogical composition remained stable. The compressive strengths of cylindrical UK samples sintered between 950 °C and 1100 °C ranged from 4.56 MPa to 69.36 MPa. In the second stage, varying proportions of BOF slag were added to UK, followed by an 8 h wet grinding process. The effects of BOF slag content and sintering temperature on phase, microstructural, and mechanical properties were investigated. Increasing the sintering temperature from 950 °C to 1100 °C resulted in the formation of a glassy phase, crystalline Ca-Mg silicates, and hematite phases in UK-BOF slag mixtures. The compressive strengths of the sintered UK-BOF slag samples ranged from 9.77 MPa to 83.95 MPa, with the highest value obtained at 1050 °C for the mixture containing 1/3 BOF slag. These results demonstrate the effect of grinding, mixing, and sintering temperature on phase development and mechanical strength, and show that FA-BOF slag systems have potential as alternative raw materials for clay-based ceramic products.
Keywords: Industrial waste, milling, sintering, X-ray diffraction