Silis Kumunun Kurutulması için Kızılötesi Isıtmalı Yeni Bir Kurutucu Tasarımı ve Endüstriyel Uygulaması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa, Mühendislik Fakültesi, Maden Mühendisliği Bölümü, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: Dilara SERT
Danışman: Hasan Hacıfazlıoğlu
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:
Günümüzde birçok alanda kurutucu kullanımı mevcuttur. Genel anlamda silis kumunun kurutulması için döner kurutucular kullanılmaktadır. Döner kurutucuların ilk yatırım ve bakım-onarım maliyetlerine ek olarak kurutma işlemi sırasında silis kumunun kirlenmemesi adına doğalgazın kullanımı da maliyeti arttırmaktadır. Ayrıca doğalgaz yandığı zaman çeşitli gaz kirleticiler oluşturabilmektedir. Bu bağlamda, kullanım alanı giderek artan, çevre ile dost ve ilk yatırım maliyeti düşük olan kurutma sistemleri ön plana çıkmaktadır. Bu sistemlere verilebilecek en iyi örneklerden biri kızılötesi kurutmadır. Bu kurutucular, teknolojinin ilerlemesiyle daha elverişli hale gelmiştir ve gıda sektöründen sonra madencilik sektörüne de giriş yapmıştır. Kızılötesi ışınların diğer farkı ise ısıyı diğerlerinden daha fazla taşıyabilmesidir. Kızılötesi kurutucularda kullanılan lambalar verilen elektrik enerjisinin %98’ini ısı enerjisi olarak geri dönüştürebilmektedir.
Silis kumu yaş yöntemlerle zenginleştirilmekte ve üretilen konsantreler genellikle %14-18 aralığında nem içermektedir. Stokta uygun drenaj sistemi ile 1 gün bekletilen konsantrelerin nem içeriği %10 seviyelerine kadar düşmektedir. Ancak, birkaç gün daha fazla bekletilme durumunda ise nem içeriği çok fazla değişmemektedir. Satılabilir silis kumu konsantrelerinde istenilen nem değeri maksimum %6, minimum %4’dür. %6’nın üzerinde nem içeren silis kumları genellikle cezalı satılmakta ve kullanım alanlarında çeşitli problemlere neden olmaktadır. Yine, %4’ün altındaki nem içeriği silis kumunun taşınmasında ve kullanımında çeşitli tozuma problemlerine neden olmaktadır. Bu bağlamda, silis kumlarının ortalama %5 civarında bir neme sahip olması istenmektedir.
Bu tez çalışmasında, silis kumunun kurutulması için yeni bir kurutucu tasarlanmıştır. Klasik döner kurutuculara alternatif oluşturabilecek olan bu kurutucu, akışkan yataklı ve kızılötesi (IR) ısıtıcılı bir kurutucudur. Akışkan Yataklı Kızılötesi Kurutucu (AY-IR) tasarlanmadan önce, silis kumu numunesi ile laboratuvar ölçeğinde çeşitli kurutma deneyleri yapılmıştır. Kurutma deneylerinde, kızılötesi lamba kullanılmış ve farklı çalışma koşullarında (kurutma süresi, lamba mesafesi ve tabaka kalınlığı gibi) bir dizi deney yürütülmüştür. Bu deney sonuçlarından yola çıkılarak AY-IR kurutucu tasarlanmış ve endüstriyel ölçekte silis kumunun kurutulması için testleri yapılmıştır. Gerek laboratuvar gerekse endüstriyel test sonuçlarına göre kızılötesi radyasyonun silis kumunun kurutulmasında kullanılabileceği görülmüştür. Ayrıca, kurutma verimi üzerinde çalışma parametrelerinin (tabaka kalınlığı, lamba mesafesi ve kurutma süresi) önemli etkilere sahip olduğu belirlenmiştir.
AY-IR kurutucu ile yapılan testler sonucunda, silis kumunun nem içeriği 6 dk’lık bir kurutma süresi sonunda %10,20’den %5,50’ye düşmüştür. Bu işlem için toplam kurutma maliyeti ise ton başına 15,80 TL bulunmuştur.