DÖKÜMHANELERDE MAÇA FİRELERİNİN YENİDEN DEĞERLENDİRİLMESİ Berivan BODUROĞLU*, Veysel DURAK** * ,** Erkunt Sanayi A.Ş. , Ankara, Türkiye ÖZET Sanayinin ve teknolojinin gelişmesine paralel olarak Dünyada olduğu gibi ülkemizde de atık türleri ve miktarları giderek artış göstermektedir. Atıkların uzaklaştırılması için ihtiyaç duyulan atık depolama alanlarının yetersizliği ise atık üreticilerinin tesis içindeki atık yönetimi uygulamalarını daha ekonomik ve çevreci yaklaşımlara itmektedir. Ülkemizdeki atık yönetimi politikalarının başında atıkları kaynağında önleme ve azaltma yer almaktadır. Bunun mümkün olmadığı durumlarda ise atığı kaynağında değerlendirme, geri dönüşüm, geri kazanım ve son aşama olarak da yüksek maliyetler ile tesis dışında bertaraf etme gelmektedir. Erkunt ürettiği döküm parçaların % 80 ini maçalı iş olarak dökmektedir. Maçalar, üretim esnasında çeşitli sebepler ile fire olmaktadır. Bu çalışma; yapılan iyileştirme çalışmalarının sonucunda çıkması engellenemeyen maça firelerinin tesis içinde tekrar kullanılmasını, maça üretiminin ana girdisi olan silis kumunun bu sayede verimli kullanılmasını, maça firelerinin değerlendirilmesinin çevresel etkilerini incelemektedir. Anahtar Kelimeler: Çevre, dökümhane, maça, fire, verimlilik, silis kumu ABSTRACT RECYCLING OF CORE WASTE IN FOUNDRIES With the development of industry and technology in our country as well as around the world, the types and quantities of waste are increasing. Inadequate waste storage of disposal forces manufacturers to carry out more economical and ecologist waste management approaches in facilities. In our country, first step of the waste management policies is preventing and reducing waste in the source. In the cases when it is not possible, regain at the source, recycling and the last option is out of away from the facilities with high costs. 80% of castings are produced with core in Erkunt. With the various reasons cores get scrapped during production. This study investigates the reuse of unavoidable core scrap inside facility, efficient use of silica sand which is base material of core and environmental effects of regaining core scrap. Key words: Environment, foundry, core, waste, efficiency, silica sand 1 1. GİRİŞ Günümüzde döküm fabrikalarının önemli problemlerinden biri de üretime paralel olarak üretilen katı, sıvı ve gaz atıklardır. Dökümlerin büyük bir kısmı kum kalıplar kullanılarak yapılır ve yaygın olarak kullanılan kalıplama malzemesi kumdur. Genellikle 1 ton döküm için 4-5 ton kum gereklidir. Bu miktar dökülen metalin cinsine, parça büyüklüğüne ve kalıplama tekniğine göre değişir. Ortalama olarak yüksek maçalı üretimlerde 1 ton dökme demir üretimine karşılık 0,8-1 ton kadar da katı atık üretilmektedir. Bu atıkların yönetimi hem maddi olarak yük oluşturmakta hem de ekonomik değeri olduğu halde tekrar kullanılamayan ve bertaraf edilen atıklar döküm alanlarında depolanmakta bu sayede değerini yitirmektedir. Bu noktada kumun rejenerasyonu (reg) ile yeniden kullanımı, çevresel performansın bir parçası olarak dikkate alınması gereken önemli bir başlıktır. Erkunt’un üretimi sonucunda çıkan katı atıklar incelenmiş ve atıkların tekrar kullanım olanakları değerlendirilmiştir. Katı atıklar miktar ve bertaraf maliyetine göre incelendiğinde kalıp kumu, filtre tozları, cüruf, maça fireleri ve atık maça kumları öne çıkmaktadır. Bu çalışmada maça fireleri ve atık maça kumların tesis içinde tekrar kullanılması koşulları incelenmiş, düşük yatırım bedeli ile hızlı kazanç sağlanabilecek fırsatlar değerlendirilmiştir. 2. MAÇALARIN FİRE OLMA NEDENLERİ Yapısı gereği kırılgan yapıda olan maçalar üretiminden kalıplara konulana kadar geçen sürede çeşitli nedenlerden dolayı fire olabilmektedir. Maçaların başlıca fire olma nedenleri;  Makine sandık kaynaklı sorunlar,  Döküm işlemi sırasında sıvı metalin basıncı nedeniyle kalıbın şeklini korumaması (uygun olmayan mukavemet) veya uygun olmayan analiz,  Boyutsal uygunsuzluklar,  Taşımaya bağlı kırılmalar,  Montaj boya ve kurutma proseslerindeki kırılmalar vb. 3. FİRE MAÇALARIN YENİDEN DEĞERLENDİRİLMESİ Toplam atığın %5-7 sini oluşturan maça firelerinin belirlenecek oranlarda yeni maça kumuna katılıp tekrar maça kumu olarak değerlendirilebilmesi için öncelikle mevcut üretimde kullanılan maçaların özellikleri incelenmiştir. Maça kumu AFS (ortalama tane boyutu) değeri, silis kumu toz miktarı, silis kumu kil değeri, maça mukavemeti, kullanılan bağlayıcılar, yanma kaybı üretim koşullarında sürekli takip edilen parametrelerdir. 2 Laboratuar analizleri ile takip edilen parametrelerin değerlerine bakıldığında üretimde kullanılan maçanın aşağıdaki değerleri sağlaması gerektiği görülmüştür.     Maça kumu AFS değeri: 47-52 AFS Silis kumu kil değeri: %1 max AFS kil Maça mukavemeti: 0,18-0,35 kN/cm2 Kullanılan bağlayıcıların oranı: Bağlayıcı A, Bağlayıcı B %0,8 4. MAÇA FİRELERİNİN LABARATUVAR ŞARTLARINDA KIRILIP ELENMESİ VE ANALİZ EDİLMESİ Yeni maça kumuna katılacak maça firesi oranın belirlenmesi için maça fireleri ve atık maça kumları kalıplama hattı prosesine ait mekanik kırıcıda kırılmıştır. Kırılan kumda yeni maça kumunda istenen değerler analiz edilmiştir.     Kırılmış maça kumu AFS değeri: 50 AFS Kırılmış silis kumu kil değeri: %0,9 AFS kil olarak ölçülmüştür. Mevcutta istenen şartları sağladığı görülmüştür. Kırılmış kum ile üretilen maça mukavemeti: 0,19-0,23 kN/cm2 Kullanılan bağlayıcıların oranı: %0,7-%0,75 olarak denemelere devam edilmiştir. Şekil 1: Laboratuvar şartlarında üretilen maça çubuklarında mukavemet testi İkinci aşamada ise Minitab programı kullanılarak yapılan Mixture tasarım ile planlı deneyler hazırlanmıştır. Programın verdiği aralıklarda yapılan deneyler de yeni maça kumuna katılacak kırılmış kumun oranları ve bağlayıcı oranları değiştirilerek maça mukavemet değerleri ölçülmüştür. 3 Şekil 2: Rejenere kum elek analizi grafiği Şekil 3: %10 Rejenere kum + %90 Silis kumu elek analizi grafiği New High D Cur 0,49592 Low [ ]:RegKUM 93,60 [20,0] 5,0 [ ]:YeniKUM 93,6000 [78,50] 33,1911 [ ]:Asit+Reç 1,80 [1,5000] 1,40 Composite Desirability 0,49592 Muk-0 Targ: 0,20 y = 0,1927 d = 0,26781 Muk-60 Targ: 0,350 y = 0,3459 d = 0,91834 Şekil 4: Mixture tasarım sonuçları 4 Yapılan deneyler sonucunda en az %5 en fazla %20 oranında yeni kuma katılan maça fireleri ile laboratuar şartlarında üretilen numune maça çubuklarında istenen mukavemet değerleri sağlanmıştır. 5. ÜRETİMDE DENEME YAPILMASI Laboratuar çalışmaları sonucunda elde edilen maça üretim reçetesi üretim şartlarında da değerlendirilmiştir. Mevcut üretim planında üretimi yapılan maçalar büyük ve küçük olarak iki ye ayrılmıştır. 300 gr - 5 kg arasındaki maçalar küçük maça üzerindeki maçalar ise büyük maça olarak sınıflandırılmıştır. Küçük maçalarda %5 büyük maçalarda %20 oranında yeni kuma kırılmış maça kumları katılmıştır. Bağlayıcılar mevcut üretim şartlarından düşük oranda % 0,7%0,75 aralığında kullanılmıştır. Belirlenen reçete ile yapılan maça üretiminde üretilen maçaların mukavemeti 0,18-0,24 kN/cm2 olarak ölçülmüştür. Şekil 5: Maça firelerinin kırıcıdan geçirilmesi, elenmesi ve maça üretilmesi Kırılmış kumlardan üretilen maçalar dökümde de işaretlenerek takip edilmiştir. Yapılan denemelerde döküm üretiminde maçadan kaynaklı fire gözlenmemiştir. 5 Şekil 6: %20 kırılmış kumla üretilen maçanın üretimde kullanılması 6. MALİYET ANALİZİ Yapılan laboratuar çalışmaları sonucunda deneme üretimlerinde de istenen değerlere ulaşılması sonucunda maliyet analizi yapılmıştır. Geçmiş yıl değerleri incelenerek yıllık maça firesi miktarı ortalama olarak belirlenmiştir. Buna karşılık sadece maça firelerinin kırılması işlemi için mekanik kırıcı araştırılmıştır. Kapasite çalışması yapılmıştır. Yapılan maliyet analizinde yıllık olarak çıkması muhtemel maça firesinin miktarı, kırılması için alınacak maça kırıcısı yatırımı, yeni maça kumu maliyeti ve atık bertaraf maliyetleri analiz edilmiştir. Değerlendireme sonucunda maça firesinin kırılması işi için yapılacak mekanik kırıcı yatırımının kısa sürede kendini amorti edeceği görülmüştür. 7. SONUÇLAR Laboratuar çalışmalarının ve üretim şartlarında üretim sonuçlarının değerlendirilmesi sonucunda yapılacak mekanik kırıcı yatırımı ile mevcutta atık olarak değerlendirilen ve düzenli depolama alanlarında depolanarak bertaraf edilen maça fireleri ve maça atıkları yapılan çalışmaların sonucunda üretimde ikincil hammadde olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu çalışma ile yeni maça kumu alım maliyetleri düşmüş, maça firesi bertaraf maliyeti ortadan kalkmış atık olarak değerlendirilen maça fireleri ve atıkları ekonomik değer kazanmıştır. 6 8. KISALTMALAR AFS: Ortalama tane boyutu Reg kum: Yeniden değerlendirilecek kırılmış maça Asit+ Reçine: Bağlayıcı A ve Bağlayıcı B toplam miktarı 9. KAYNAKLAR Zanetti M.C., Fiore S., “Foundry Processes: The Recovery of Green Moulding Sands for Core Operations”, Resources, Conservation and Recycling, 38, 243254, 2002. HAWAMAN, “Türkiye'de Sanayiden Kaynaklanan Tehlikeli Atıkların Yönetiminin İyileştirilmesi”, Döküm Sektörü Rehber Döküman, LIFE HAWAMAN Projesi, LIFE06 TCY/TR/000292, ÇOB, Ankara, 2009. 7