Uçucu kül, toz halindeki kömürün yakılması ile termal enerji santrallerindeki enerji üretimi esnasında elde edilen parçalanmış, ince atıklardır. Her sene 900 milyon tonun üzerinde uçucu kül üretilmektedir. Yaklaşık olarak %43’ü Portland çimento üretiminde geri dönüşüm olarak kullanılır. Bu endüstriyel atığın ekonomik ve çevresel açıdan önemli olması, uçucu gülün geri dönüşümü son yıllarda herkesi ilgilendiren bir mesele haline gelmiştir.
Uçucu külün temel kaynağı:
Temel olarak, elektrik santrallerinde kömürün yakılması ile elde edilir. Kömür toz haline getirilir ve uçucu kül olarak bilinen erimiş mineral atığını kaçınılmaz bir şekilde üretmek için ateşleme odasında hava ile birlikte yakılır. Kazan tüpleri, sertleşmeleri ve kül formu almaları için erimiş mineral atıklarının oluşumuna sebebiyet vererek ve baca gazlarını soğutarak kazandan sıcaklık elde ederler. Altta kalan kül ya da cüruf olarak da bilinen büyük kül parçacıkları ateşleme odasının tabanına düşer. Bu esnada uçucu kül olarak bilinen daha hafif ve ince parçacıklar baca gazı içinde kalır. Baca gazının salınımından önce, kumaş filtreli torbalı süzgeç odalar veya elektronik hızlandırıcılar gibi iri parçacıklı emisyon kontrol cihazları aracılığıyla ayrıştırılır.
Uçucu Külün Sınıflandırılması ve Oluşumu
F ve C sınıfı olmak üzere iki çeşit uçucu kül vardır. F sınıfı, C sınıfı uçucu külden daha yüksek izotop oranına sahiptir. F sınıfı, C sınıfından genelde %15’in altında bir oranla daha az kireç içerir ve %70’in üstünde bir oranla silisyum dioksit, alüminyum ve demir karışımı içerir. C sınıfı genellikle %30’a kadar, %15’ten daha fazla oranda kireç oranı içeren bir kireç üretebilecek kömürlerden gelir.
Uçucu kül, Portland çimentosundan ve kireçten daha ince bir yapıya sahiptir. 10 ve 100 mikron arasında değişen genellikle küre şeklindeki kireç boyutunda parçacıkları içerir. (Bakınız: Şekil 2). Bu küçük cam küreler karışımın akışkanlığını ve işlenelebilirliğini arttırır. Yapısının inceliği, otoyollardaki yaygın kullanımının en önemli sebeplerinden biridir. UçuFcu kül öncelikli olarak alüminyum demir, silikon ve kalsiyumun oksitlerinden oluşur. Magnezyum, potasyum, sodyum, titanyum ve sülfür ise daha düşük bir oranda yer alır.
Külün rengi, kimyasal ve mineral içeriklerine bağlı olarak ten renginden koyu griye kadar değişebilir. Ten rengine yakın olan açık renkler yüksek kireç içerir. Kahverengimsi renk genellikle demir içeriği ile ilişkilendirilmektedir. Koyu griden siyah renge kadar olan renklerde ise yükseltilmiş yanmamış karbon bulunmaktadır. Renk, genellikle her enerji santrali ve kömür kaynağı için oldukça tutarlıdır.
Dünya Genelinde ve Türkiye’de Yıllık Uçucu Kül Üretimi:
Dünya genelinde, sadece 2001 yılında 61 milyon metre tonun üzerinde uçucu kül üretilmiştir. Son yıllarda enerji alanında artan talepten nedeniyle, bu maddenin üretimi önemli derecede artmıştır. Sadece 2010 yılında Amerika’da yaklaşık 67 milyon ton üretilmiştir. Türkiye’de ise bu miktar yıllık 13-14 milyon ton civarındadır.
İnşaat Endüstrisinde Uçucu Külün Kullanım Alanları:
Bugünlerde, her yıl 20 milyon tonun üzerinde uçucu kül farklı mühendislik alanlarında kullanılmaktadır. Genel otoyol mühendisliği uygulamaları şunları içerir:
- Portland çimento t betonu (PCC)
- Zemin ve yol bazlı stabilizasyon
- Akıcı dolgu harçları
- Yapısal dolgu ve asfalt dolgusu
Uçucu kül kullanımının çevresel yararları:
İnşaat endüstrisinde bu külün kullanımının önemli çevresel etkileri vardır.
- 1 ton çimento üretmek 1 ton karbondioksit üretir fakat 1 ton çimento üretmek yerine 1 ton uçucu kül üretilirse atmosfere giden 1 ton karbondioksit engellenebilir.
- Uçucu külün çimento ve sönmüş kireç üretiminde kullanılması, bütün kötü hava emisyonlarından net bir düşüş sağlar.
- Arazi doldurmalarında, kömür tutuşması oranında düşüş sağlar.
- Plastik olmayan bir maddedir.
- Çoğu uçucu kül %60 ile %90 arasında 75 mikrometreden geçer. (No. 200 sieve).
- İncelik. Mineral dolgu için standart bir inceliği yoktur.
- Özgül ağırlık. Uçucu külün özgül ağırlığı yanaktan kaynağa değişir. Ancak genel olarak 2.0 ve 2.6 arasındadır. Çoğu uçucu olmayan kül mineral dolgularının özgül ağırlıkları 2.6 ve 2.8 arasında değişir.
Sonuç:
Endüstriyel bir atık olan uçucu külün inşaat endüstrisinde kullanılmasıyla çimento üretimi azaltılabilir. Dünya’da üretilen karbondioksitin %7’sini üreten çimento üretiminin azalmasıyla, küresel ısınmaya olumlu etkileri olabilir. Bu makalenin yazılma amacı ise, geri dönüşümle kullanılabilen bir endüstriyel atık hakkında genç mühendislerde farkındalık yaratabilmektir.
Hazırlayan: İslam Aslam
Teknik konularda daha fazla yazıya ulaşmak isterseniz buraya tıklayabilirsiniz…
