Kangal termik santrali uçucu küllerinin analitik ve çevresel olarak incelenmesi ve değerlendirilmesi

Abstract

Bu çalışmada, 1995-1998 yılları arasında Kangal Termik Santrali baca çıkışı ve atık alanından alınan uçucu küllerin fiziksel, mineralojik ve kimyasal özellikleri, çevresel etkileri ve çimento katkı maddesi olarak kullanımı incelenmiştir. Uçucu küllerin yoğunluk, nem kaybı, kızdırma kaybı ve tanecik boyutu dağılımı fiziksel yöntemlerle belirlenmiştir. Uçucu küllerin ortalama yoğunluğu, nem içeriği ve ateşte kaybı sırasıyla, 2.23 g cm`3, % 0.24 ve % 4.5'dir. Mineralojik analizler X-ışınları difraktometresi (XRD) ile yapılmıştır. Uçucu kül örneklerinin külün camsı yapısına ek olarak başlıca kuvars, kireç(lime), anhidrit, albit, hematit ve kalsit minerallerini içerdiği bulunmuştur. Uçucu küldeki kireç, atmosferik C02 ile tepkime sonucu atık alanında karbonata dönüşür, anhidrit jipse dönüşür ve uzun süre atık alanında bekleyen küllerde ise etrinjit minerali oluşur. Örneklerin kimyasal analizleri Atomik Absorpsiyon Spektrofotomeresi(AAS), X- Işınları Floresans Spektrometresi (XRF), UV-Görünür Bölge Spektrofotometresi ile yapılmıştır. Major olarak Si, Ca, Al, Fe, Mg ve S, minör olarak Na, K, Mn, P, Ti ve C eser olarak ise Se, Sr, Zn, Co, Pb, Ni, Cu, Cr, Li, Rb,Zr, Ba, Y, Th ve Ga elemenleri belirlemiştir. Baca çıkışından alınan uçucu kül örnekleri :%30-45 Si02, %19-35 CaO,%4-6 Fe203, %11-15 Al203 ve % 2-5 MgO içermektedir. Eser elementlerden Se ve Sr derişimleri yerkabuğu ortalamasının çok çok üzerindedir. Uçucu küllerin en önemli çevresel etkileri yeraltı ve yerüstü sulara toksik element liçidir. Uçucu küllerin çevresel etkilerini incelemek amacıyla uçucu kül içeren kolonlar hazırlanmıştır. Kolonlardan su ve 0.005 M H2S04 çözeltisi geçirilmiştir. Üçe geçen element derişimleri ve kolonlardaki mineralojik değişimler belirlenmiştir. Li, Na, K, Rb, Ca, Mg ve Sr elementleri liçe yüksek miktarlarda geçerken, eser elementler aletin seçme sınırının altındadır. Bundan dolayı küllerin orta ve uzun vadede çevre için önemli bir kirletici olmadığı söylenebilir. Uçucu küller değişik oranlarda kum ve çimentoyla karıştırılmıştır. Hazırlanan harçlarda 1,7, 14 ve 28 günlük basınç dayanımları ve donma başlangıç ve bitim süreleri saptanmıştır. Donma süresi uçucu kül oranı arttıkça artmaktadır. Uçucu kül katkılı betonların basınç dayanımlarının kum katkılılara göre düşük olduğu gözlenmiştir.Anahtar kelimeler: Uçucu Kül, Termik Santralı, Çevre Kirliliği, Katı Atık, Beton.

In this study, It has been investigated the physical, mineralogic and chemical characteristics, environmental impacts, and utilization as a supplementary cementing material in concrete of the fly ashes from the electrostatic precipitator and landfill of Kangal/SİVAS Thermic Power Plant, during 1995-1998. Density, moisture content, loss of ignition, and particle size distribution of fly ashes were determined by physical methods. Average density, moisture content, and loss ignition of fly ash were 2.23 g cm`3, 0.24% and 4.5%, respectively. Mineralogical analysis was performed by using X-Ray Difractometer (XRD). It has been found that fly ash samples contained, major minerals like quartz, lime, anhydrite, albite, hematite and calcite in addition of its glassy structure. Formation of CaC03 is likely due to reaction of dissolved Ca with atmospheric C02 in the landfill., anhydrite is transformed gypsum and ettringite minerals are formed in the long-term wheathered of fly ashes in the landfills. Chemical analysis of samples were carried out by the use of Atomic Absorption Spectrophotometer (AAS), X-Ray Flourescence Spectrometer (XRF) and UV-Vis Spectrophotometer. Quntitatively determined, the elemental contents of fly ashes were Si, Ca, Al, Fe, Mg, C and S as the major elements; Na, K, Mn, P, and Ti as the minor elements and Se, Sr, Zn, Co, Pb, Ni, Cu, Cr, Li, Rb, Zr, Ba, Y, Th and Ga as the trace elements. The major composition fly ash samples collected from electrostatic precipitator were: 30-45% SiQ2, 19-35% CaO, 4-6% Fe203, 11-15% Al203 and 2-5% MgO.IV Levels of Se and Sr in the trace elements are by for high from average of Earth Crust. The most important environmental impacts of fly ashes are the leaching if toxical elements into underground and surface waters. For the purpose of investigating the environmental impacts of fly ashes, a number of columns containing fly ash were prepared. The columns were than eluted with water and 0.005 M H2S04, Elemental contents of the leaching eluents and minerologic changes in the columns content were virtually determined. Trace elements were under the dedection limits while significant amount of Li,Na, K, Rb, Ca, Mg and Sr were leached. Therefore it can be said that the ashes are not important pollutant for the environment in the short and middle term. Ashes are mixed with sand and cement at different rates. 1, 7, 14, and 28 days of compressive strengths and starting and ending time of hardening were determined in prepared mortar. Hardening time increases as fly ash rate increases. Compressive strengths of fly ash alloyed concrete was observed less than that of sand alloyed concrete. Key Words: Fly ash, power plant, environmental pollution, solid waste, concrete