Ferrokrom tesisi baca tozunun portland çimento hidratasyonuna ve mekanik özelliklerine etkilerinin araştırılması

Portland çimento üretimi, küresel karbondioksit emisyonlarının %5-7'sinden sorumludur. Ayrıca büyük miktarlardaki ferrokrom atıklarının depolama alanlarının yetersizliği ve çevresel etkileri nedeniyle önemli bir sorun olduğu ve bu ürünlerin inşaat malzemesi olarak kullanılmasıyla çevresel ve sosyo-ekonomik fayda sağlanabileceği düşünülmektedir. Bu nedenle ferrokrom üretimi sırasında oluşan ferrokrom cürufu ve ferrokrom baca tozu gibi yan ürünleri geri dönüştürmek ve karbondioksit emisyonlarını azaltmak için çimento teknolosinde yoğun araştırmalar devam etmektedir. Bu çalışmada, ferrokrom baca tozunun (FBT) sürdürülebilir çimento üretimi için tamamlayıcı bir çimento malzemesi olarak kullanılabilirliği araştırılmaktadır. Çalışmanın ilk aşamasında, Portland çimento (PÇ) ve FBT'nin fizikokimyasal özellikleri farklı analiz teknikleri kullanılarak belirlenmiştir. İkinci aşamada, PÇ'ye ağırlıkça %0, %2,5, %5, %7,5 ve %10 oranlarında FBT ikame edilerek 5 tip çimento elde edilmiştir. Daha sonra bu çimentolarla hazırlanan çimento hamurlarının su ihtiyaçları, genleşme ve priz süreleri standart çimento deneyleriyle belirlenmiştir. Üçüncü aşamada, hidratasyonun 28. gününde X-ışını kırınımı (XRD), fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi (FT-IR), eş zamanlı termal analiz (DTA/TGA), taramalı elektron mikroskobu ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (SEM/EDS) gibi ileri analitik teknikleriyle reaksiyon ürünleri izlenmiştir. Son aşamada, harçların 1, 2, 7, 28 ve 90. günlerdeki basınç dayanımları tespit edilmiştir. FBT ile hazırlanan çimento hamurlarının mikro yapı incelemesi, kalsiyum silikat hidrat (C-S-H), C-S-H'nın ışınsal lifsi yapısı, kalsiyum hidrat (CH) ve hegzagonal yapıdaki etrenjit (AFt) kristallerinin heterojen bir dağılımla kompak bir yapı oluşturduğunu göstermiştir. Ayrıca FBT'nin alüminosilikat bileşimlerinin yanı sıra zengin bir MgO kaynağı olması, erken yaşlardaki basınç dayanımlarının artmasına neden olmuştur. Sonuç olarak bu veriler, çevre kirliliğine ve sağlık tehlikesine neden olan FBT'nin çimento ikame malzemesi olarak kullanılması sayesinde ekonomik ve ekolojik yararların sağlanabileceğini göstermektedir.