Alüminyum cürufundan kaynaklanan gaz potansiyelinin araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Gazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, -, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2025
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: HÜSEYİN BUĞRA ALBAYRAK
Danışman: SEDAT SÜRDEM
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Alüminyum üretimi sonucu oluşan cüruflar, önemli miktarda metalik alüminyumun yanı sıra çevreye zararlı tuzlar da içerir. Bu atıkların yıkanarak tuzlardan arındırılması, yalnızca çevre kirliliğini azaltmakla kalmaz, aynı zamanda malzeme geri kazanımı yoluyla ekonomiye de katkı sağlar. Bu nedenle, Al cürufunun çevre dostu bir şekilde işlenmesi hem doğal kaynakların korunması hem de sürdürülebilir bir geri dönüşüm süreci için kritik öneme sahiptir. Bu tez çalışmasında bu motivasyonla, alüminyum cürufunun suyla reaksiyonu sırasında açığa çıkan gazlardan enerji elde etme potansiyeli araştırılmıştır. Toz halinde temin edilen cüruf atıklarının su ile etkileşimi öncesinde ve sonrasında kimyasal bileşimini belirlemek amacıyla X-ışını kırınımı (XRD) ve X-ışını floresans spektroskopisi (XRF) analizleri gerçekleştirilmiştir. Reaksiyon öncesi ana fazlar Al metalik, AlN, Al4C3, CaAl2O4 ve Ca12Al14O33 iken, reaksiyon sonrası Al(OH)3, Ca(OH)2 ve Fe(OH)3 fazları oluşmuştur. Cüruf-su etkileşiminde farklı parametreler (sıcaklık: 35-40-50°C, kireçtaşı: ağırlıkça %10-20-30, su/cüruf: 1:1 ve 2:1) altında sistematik testler yapılmıştır. Kinetik analiz sonuçları, reaksiyonun birinci derece kinetiğe uyduğunu (R²>0,94) ve dikkat çekici şekilde negatif aktivasyon enerjisine (-20 kJ/mol) sahip olduğunu göstermiştir. Bu negatif değer, CaAl2O4 fazının ekzotermik hidratasyonunun ön-denge etkisi ile açıklanmıştır. GC-MS analizi ile gaz bileşimi belirlenmiş ve %57,3 N2, %42,6 CH4 ve %0,026 CO2 gazları tespit edilmiştir. Bu sonuçlar, cüruf içindeki Al, AlN ve Al4C3 bileşiklerinin hidrolizi ile açıklanmıştır. Endüstriyel dedektör ölçümleri ile H2 (0,3-0,8 ppm), NH3 (>100 ppm), CO (202-365 ppm) ve diğer gazlar tespit edilmiştir. Optimizasyon çalışmaları sonucunda, gaz üretimi için optimum koşullar 35°C sıcaklık, katalizörsüz ortam ve 1:1 su oranı olarak belirlenmiştir. Bu koşullarda 1230 mL maksimum gaz hacmi ve 0,004498 dk⁻¹ hız sabiti elde edilmiştir. Çalışmada 3 farklı parametre tanımlanmış ve XRD, XRF, GC-MS, endüstriyel dedektör analizleri ile desteklenmiştir. Üretilen gaz karışımının net ısıl değeri 3 461 kkal/m3 olup, metan doğal gaz alternatifi, azot inert atmosfer uygulamaları, hidrojen temiz enerji için değerli hammaddeler sunmaktadır. Bulgular, alüminyum cüruf atığının çoklu gaz üretimi yoluyla sürdürülebilir enerji kaynağı olarak ekonomik potansiyele sahip olduğunu ortaya koymuştur.