Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2009
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: Güneş Yakupoğlu
Eş Danışman: SEVAL GENÇ, Seval Genç
Özet:FUEL OİL TERMİK SANTRALİ CÜRUFUNDAN FeV ÜRETİMİ ÖN ÇALIŞMALARI Ülkemizde üretilen elektrik enerjisi, fuel-oil, taşkömürü, linyit, motorin, jeotermal ve doğal gaz kullanan termik santrallerden ve hidroelektrik santrallerinden karşılanmaktadır. Termik santrallerde fuel oil yakılması sonucu santral ünitelerinde 60 ton cüruf, bacalarında ise 400 ton civarında karbon ağırlıklı uçucu kül oluştuğu, oluşan kül ve cüruf miktarının elektrik enerjisindeki ihtiyaca, dolayısıyla tüketilen fuel oil miktarına bağlı olarak değişkenlik gösterdiği belirtilmektedir. Ancak, 1 ton ağır fuel oil yakılması sonucu 2.5 kg uçucu kül oluştuğu göz önünde bulundurulursa, son on yılda ortalama 632.000 ton/yıl fuel oil yakan Ambarlı Fuel oil Termik Santrali’nde, yanma sonucu 1580 ton/yıl baca külü oluştugu anlaşılmaktadır. Santralde olusan küller değerlendirme ve/veya geri kazanım işlemine girmeden toprağa gömülerek imha yoluna gidilmektedir. Toprağa karışan kül ve cüruf, ağır metal içerdiğinden dolayı toprak kirliliği yaratmakta, aynı zamanda işletmeler için depolama sorunlarına yola açmaktadır. Cüruf (%20 V, % 4.7 Ni) ve uçucu külün (%1.75 V, %0.5 Ni) içerdigi vanadyum ve nikel miktarlarına bakıldığında her yıl yüzlerce kilo vanadyum ve nikelin toprağa gömüldüğü anlaşılmaktadır. Santralin faaliyet gösterdiği yıldan itibaren biriken atık göz önünde bulundurulursa Türkiye için önemli bir ekonomik kazancın toprak altında kaybedildiği ve kaybedilmeye de devam ettiği görülmektedir. Ekonomik kaybın yanında vanadyumun gömüldüğü toprak içinde toksik etki göstermesi küllerden kaynaklanan zararın diğer bir boyutudur. Bu tez çalışmasında, fuel oil termik santrali cürufundan optimum verimlilik ve en düşük maliyetle Ferrovanadyum üretimi denendi. Cüruf, füme/siyah, katı süngerimsi bir yapıda elde edildi. Söz konusu malzeme, ön analizlere ve üretim prosesine hazırlanmak üzere öncelikle çeneli kırıcıda öğütüldü. Deneysel çalışmalardan önce, cürufun karakterizasyonu XRF, XRD, SEM, EDS ve TG-DTA analizleri yoluyla araştırıldı. Cürufun parça büyüklüğünü ve dağılımını öğrenmek amacıyla elek analizleri de gerçekleştirildi. Deneysel çalışmalar sırasında, indirgeme etken maddesi olarak aluminyum tozu kullanıldı ve kullanılan aluminyumun miktarının prosese etkisini görmek amacıyla deneyler farklı aluminyum miktarlarıyla tekrarlandı. Hammadde olarak cüruf ve indirgeme etken maddesi olarak aluminyum tozu silika pota içerisine yerleştirildi ve ergitme prosesi alttan beslemeli vakumlu fırında gerçekleştirildi. Yapılan tüm analizler ışığında; ikinci deney sonucunda elde edilen demir ve vanadyum bulgularının diğer deneylere oranla daha yüksek olması, ferrovanadyum bileşiğinin bu deney koşulları altında oluşabileceğini göstermiştir. % 105 artan aluminyum miktarı ile, silika potada, 10 °C/min dakika ısıtma hızıyla 1000 °C’de gerçekleştirilen ikinci deneyin koşulları, cruftan geri kazanımla ferrovanadyum üretimi için bu çalışma kapsamında denenen en elverişli koşullar olarak değerlendirilebilir. ABSTRACT PRELIMINARY STUDIES IN THE PRODUCTION OF FeV FROM FUEL OIL SLAG FORMED IN THE POWER PLANTS Electrical energy produced in our country is supplied from power plants that use fuel oil, bituminous coals, lignite, diesel fuel, geothermal and natural gas and from hydroelectric plants. As a result of combustion of the fuel oil in the power plant, 60 tons of slag and 400 tons of fly ash, which mainly consists of carbon, is produced and it is stated that the amount of ash varies with the demand of electrical energy and consequently with the amount of fuel oil consumed. Unfortunately, combustion of 1 ton of heavy fuel oil produces 2,5 kg of fly ash. According to the knowledge, it can be seen that 1580 ton per year of fly ash is produced in Ambarlı Fuel oil Power Plant as an average in the last 10 years. The fly ash is buried in soil without any recycling and/or recovery treatment. Ash and slag mixed with soil cause pollution of soil due to heavy metal content. Additionally, this situation brings about storage problems. When the vanadium and nickel content in slag (20 % V, 4.7 % Ni) and fly ash (1.75 % V, 0.5 % Ni) is considered, it can be seen that some hundreds of kilos of vanadium and nickel is being buried in soil every year. Considering the waste accumulation since the establishment of the power plant, it can be seen that huge amount of economical value has been lost under the soil. In addition to the economical loss, vanadium shows toxicological effects in soil. In this study, ferrovanadium production from power plant slag with optimum efficiency and lowest cost was experimentally tried. Slag was received as fume/black, spongy solid form. It was then crushed in jaw crusher in order to be prepared for the pre-analysis and also the production process. Before the experimental production stage, characterization of the slag was investigated by XRF, XRD, SEM, EDS and TG-DTA analysis. Sieve analysis was also performed in order to obtain the particle size distribution of the slag. In experimental stage, Aluminum powder is used as the reducing agent and effect of aluminum amount on the process was investigated by repeating the experiments with different amounts of aluminum addition. Slag as the raw material and the aluminum as the reducing agent were charged into silicon ladle and the melting process took place in bottom loading vacuum furnace. In view of all analyses performed, comparatively high and very close amounts of iron and vanadium obtained as a result of second experiment which showed that ferrovanadium compound could be formed under this experimental conditions. Among the experiments performed during this study, second experiment which was performed with 105 % of excess aluminum, in silica vessel, at 1000 °C and with heating rate of 10 °C/min is obtained to have the most efficient conditions for ferrovanadium production by recovery of slag.