Kurşun-Çinko Maden Atığının Zemin Stabilizasyonunda Değerlendirilmesi

Abstract

Günümüzde maden yataklarından çıkarılan hammaddenin işlenmesi sonucunda ortaya çıkan maden atıklarının depolanması ya da bertaraf edilmesi ciddi maliyet gerektirmekte ve çevre sorunlarına sebep olmaktadır. Bu nedenle birçok ülkede, maden atıkları düzenli depolanmakta ve atıkların gelecekte tekrar kullanılabilirliği üzerine pek çok araştırma yapılmaktadır. Diğer yandan, maden atıklarının zeminlerin stabilizasyonunda katkı malzemesi olarak değerlendirilmesi geoteknik mühendisliğinde oldukça güncel olup, pek çok akademik araştırmanın konusunu oluşturmaktadır. Zeminlerin stabilizasyonunda başlıca çimento ve kireç olmak üzere bunların yanında farklı maden ve endüstriyel atık ürünlerin kullanılabilirliği üzerine yapılmış çok sayıda araştırma literatürde mevcuttur. Zemin stabilizasyonunda değerlendirilen katkılara uçucu kül, silis dumanı, mermer/granit tozu, kırmızı çamur, inşaat atıkları, demir cürufu, polipropilen gibi petrol türevi sentetik ürünler ve saman lifleri, hint keneviri, reçine gibi doğal atıklar örnek verilebilir. Tez kapsamında Balıkesir yöresinden elde olunan kurşun-çinko maden atığının, kil zeminlerin stabilizasyonunda katkı malzemesi olarak değerlendirilmesi amaç edinilmiştir. Bu maksatla, çalışmada kurşun-çinko maden katkısı, uçucu kül ve çimento ile beraber kil zeminlere farklı oranlarda ilave edilerek katkılı kil numuneler elde olunmuştur. Deneysel çalışmalarda %5, %10, %20, %30, %40, %60 ve %80 oranlarında kurşun-çinko maden atığı, %5, %10 ve %20 oranlarında uçucu kül ve %1, %2, %3 ve %5 oranlarında çimento ağırlıkça kil zeminlere katkı olarak eklenmiş ve katkılı kil numuneler üzerinde kıvam, elek analizi, serbest basınç, üç eksenli basınç, kesme ve ödometre deneyleri yapılmıştır. Deney sonuçlarına göre sırası ile %20 kurşun-çinko maden katkılı, %20 kurşun-çinko - %5 uçucu kül katkılı, %20 kurşun-çinko - %3 çimento ve %20 kurşun-çinko - %5 uçucu kül - %2 çimento katkılı kil numunelerde en yüksek mukavemet değerlerine ulaşılmıştır. Sonuçlar göreceli olarak değerlendirildiğinde, kurşun-çinko maden atık katkısının hem tek başına hem de uçucu kül ve çimento katkıları ile beraber killerin stabilizasyonunda kullanılabilme potansiyeline sahip olduğu ortaya konulmuştur.

Nowadays, disposal and storage of mining waste which is resulting from processing of raw material, extracted from mineral deposits requires big costs and causes environmental problems. For this reason, in many countries, mining waste is being stored regularly and many studies are being carried out on reusing of waste in the future. On the other hand, the utilization of mining waste as additives in soil stabilization is highly up to date in geotechnical engineering and is being constituted a subject of many academic researches.Numerous studies on the utilization of different mining and industrial waste products, mainly cement and lime, are available for soil stabilization in the literature. The additives which are being evaluated in soil stabilization, include fly ash, silica fume marble / granite powder, red mud, construction waste, iron slag, petroleum-derived synthetic products such as polypropylene and natural waste such as straw fibers, jute, and resin can be exemplified. Within the scope of the thesis, it is aimed to evaluate the lead-zinc mining waste which is obtained from Balıkesir region as an additive material for soil stabilization. For this purpose, lead-zinc mining waste, fly ash and cement were blended with clay soils in different ratios and were obtained clay samples with additives.In experimental studies 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 60% and 80% ratios lead-zinc mining waste, 5%, 10% and 20% ratiosfly ash and 1%, 2%, 3% and 5% ratios cement as an additive were blended with clay by weight of soil. A series of consistency, sieve analysis, Proctor compaction,unconfined compression strength, triaxial compression strength, direct shear strength and oedometer tests were performed to clay samples according to ASTM Standarts. According to the results of the experiments, the highest strength values were obtained in clay samples with 20% lead-zinc mining additive, 20% lead-zinc-5% fly ash additive, 20% lead-zinc-%3 cement additive and 20% lead-zinc-5% fly ash-2% cement additiveclay samples. When the results were evaluated relatively, it was revealed that lead-zinc mining waste has the potential to be used both alone and combination with fly ash and cement additives on clay stabilization.