Investigation of the Recycling Potential of Waste Soaps Generated in the Drawing Process of Galvanized Wires Using Physical Methods

Abstract

Waste management and disposal in industrial activities are becoming increasingly important. In this context, studies on waste recycling are growing due to environmental and economic benefits. This study addresses the issue of powder soap, used as a lubricant in the reduction process of galvanized steel wires, which becomes waste after the process and cannot be reused. To prevent environmental impacts and economic losses, a recovery method was developed to reuse the waste soap in the same process. The method’s ease of applicability and accessibility offer significant advantages. Various physical methods based on magnetism and solubility differences were applied for the recovery of the waste soap. Magnetism was used to remove Iron (Fe), Nickel (Ni), and Cobalt (Co) content, while solubility differences were utilized, taking advantage of the soap’s easy dissolution in water. Experimental studies achieved a 78% recovery rate from the waste soap. Extensive analyses, including XRF (X-ray fluorescence spectrometry), showed that the sodium content in the original soap was 9.3%, while the recovered soap contained 8.05%. Functional group analysis was done with FT-IR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy), and thermal behavior was investigated using TG/DTA (Thermogravimetric and Differential Thermal Analysis). The results indicated that the chemical and physical properties of the recovered soap were similar to the original, confirming its reusability. The method can be applied on an industrial scale, reducing costs and environmental issues. This study aims to contribute to resource efficiency and environmental impact reduction through innovative waste recycling approaches.

Keywords

• Wire Drawing 1
• Galvanized Waste Soap 2
• Physical Separation 3

Galvaniz Kaplı Tellerin Çekme Prosesinde Ortaya Çıkan Atık Sabunların Geri Kazanım Potansiyelinin Fiziksel Yöntemlerle İncelenmesi

Abstract

Endüstriyel faaliyetlerde atık yönetimi ve bertarafı, gün geçtikçe daha büyük bir önem kazanmaktadır. Bu bağlamda, atıkların geri kazanımına yönelik çalışmalar çevresel sürdürülebilirlik ve ekonomik faydalar açısından artış göstermektedir. Bu çalışmada, galvanizli çelik tellerin redüksiyon sürecinde yağlayıcı olarak kullanılan toz sabunun, işlem sonrası atık hale gelmesi ve aynı proseste yeniden kullanılamaması sorunu ele alınmıştır. Oluşan atığın, çevresel etkilerini ve ekonomik kayıplarını önlemek amacıyla, atık hale gelen sabunun yeniden aynı proses içinde kullanılmasını sağlayacak bir geri kazanım yöntemi geliştirilmiştir. Geliştirilen yöntemin uygulanabilirliği kolay ve erişilebilir olması, önemli bir avantaj sunmaktadır. Atık sabunun geri kazanımı için manyetizma ve çözünürlük farklarına dayalı çeşitli fiziksel yöntemler uygulanmıştır. Bu yöntemlerden manyetizma, basit olup proses içerisinde açığa çıkan Demir (Fe), Nikel (Ni) ve Kobalt (Co) içeriğini uzaklaştırmak amacıyla kullanılmıştır. Çözünürlük farkı ile sabunun su içinde kolay çözünmesi prensibinden yararlanılmıştır. Deneysel çalışmalar sonucunda, atık sabundan %78 oranında geri kazanım sağlanmıştır. Geri kazanılmış sabunun özelliklerini değerlendirmek ve orijinal, hiç kullanılmamış sabun ile karşılaştırmak amacıyla kapsamlı analizler gerçekleştirilmiştir. XRF (X-ışını floresans spektrometresi)elementel analizi sonucunda orijinal sabunda %9,3 oranında bulunan sodyum içeriğini geri kazanılan sabun %8,05 ile sağlamıştır. FT-IR (Fourier dönüşümlü kızılötesi spektroskopisi) fonksiyonel grup tayinini, TG/DTA (termogravimetrik ve diferansiyel termal analiz) ile termal davranış incelenmiştir. Sonuçlar, geri kazanılmış sabunun kimyasal ve fiziksel özelliklerinin orijinal sabuna benzediğini ve yeniden kullanılabilir olduğunu göstermiştir. Geliştirilen yöntem, endüstriyel ölçekte uygulanabilir olup maliyetleri düşürme ve çevresel sorunu azaltma potansiyeline sahiptir. Bu çalışma, gelecekte benzer yöntemlerle endüstriyel atıkların geri dönüşümüne yönelik yenilikçi bir yaklaşım sunarak, kaynakların etkin kullanımına ve çevresel etkilerin azaltılmasına katkı sağlamayı amaçlamaktadır.

Keywords

• Tel Çekme1
• Galvanizli Atık Sabun 2
• Fiziksel Ayırma 3

References

1. Kim, S.-H., G.-C. Jang, and C.-W. Lee 2014. Development and Evaluation of Dry Lubricant Recycle Technologies for Wire Drawing Process. Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers,Cilt. 13, s. 35-40. DOI:10.14775/ksmpe.2014.13.2.035
2. Başülmez, Ü. and O. Meçik, 2018. Sürdürülebilir Kalkınma Ve Endüstriyel Ekoloji Kapsamında E-Atık Politikaları İçin Karşılaştırmalı Bir Analiz. Erciyes Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, Cilt 52, s. 381-408. DOI:10.18070/erciyesiibd.429214
3. Anonim, 2015 Çevre, T. and Ş. Bakanlığı, Atık Yönetimi Yönetmeliği, 2s., Resmi Gazete Ankara
4. Ergun Pehlivan, M.Y.a.G.G., 2014. Endüstriyel Katı Atıklar ve Geri Kazanım, Cumhuriyet Üniversitesi Mühendislik Fakültesi, Çevre Mühendisliği Bölümü: Akademik Platform İsem. s. 1-9ISEM2014ID233.
5. Marder, A.R., 2000. The Metallurgy Of Zinc-Coated Steel. Progress in Materials Science,.Cilt 45, s. 191-271. DOI:10.1016/S0079-6425(98)00006-1
6. Suliga, M., R. Wartacz, and M. Hawryluk, 2023. Evolution Of Zinc Coatings During Drawing Process Of Steel Wires. Archives of Civil and Mechanical Engineering,Cilt 23, s. 120. DOI:10.1007/s43452-023-00669-9
7. Murakawa, M., M. Jin, and M. Hayashi, 2004. Study on semidry/dry wire drawing using DLC coated dies. Surface and Coatings Technology, Cilt 177, s. 631-637.DOI:10.1016/j.surfcoat.2003.08.057
8. Cao, J., et al., 2023. Research Status Of Manufacturing Technology Of Tungsten Alloy Wire. Micromachines, Cilt 14, s. 1030. DOI:10.3390/mi14051030

9. Ünseren, M., 2006. Tel Çekme Matrisleri Üzerine Bir Araştırma, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
10. Özer, Ö. ve Yurci, M. 1997. Tel Çekme İşleminde Matris Açılarının Optimizasyonu ve Sapmaların Belirlenmesi, ODTÜ Makine Fakültesi 1. Makine Mühendisliği Kongresi, 4–6 Haziran 1997, İstanbul
11. Byon, S., et al., 2011.Effect Of Coating Material And Lubricant On Forming Force And Surface Defects İn Wire Drawing Process. Transactions of Nonferrous Metals Society of China, Cilt 21, s104-s110. DOI:10.1016/S1003-6326(11)61071-6
12. Eickemeyer, J., et al., 1996. Metal Drawing by Means of Solid Soap Films. Journal Of Materials Processing Technology, Cilt 61, s. 250-253. DOI:10.1016/0924-0136(95)02185-X
13. Ruiz, M., et al., 2001.Environmental Assessment Of Lubricants Before And After Wire Drawing Process. Journal Of Hazardous Materials, Cilt 85, s. 181-191. DOI: 10.1016/s0304-3894(01)00227-8
14. Eren, O., et al., 2024.Filtration and Optimization for the Recovery of Powder Soap Used in Wire Drawing Process. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi,Cilt 24, s. 408-413. DOI:10.35414/akufemubid.1206670
15. Eren, O., et al., 2023. System Desıgn And Prototype Manufacturıng for the Recovery of Lubrıcant Powder Used In Wıre Drawıng Process. Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, Cilt 26,s. 451-461. DOI:10.17780/ksujes.1211546
16. Kayılı, M.T., G. Çelebi, and A. Güldaş, 2018.Sürdürülebilir Yapı Malzemesi Hedefiyle Demir Çelik ve Plastik Endüstrisi Atıklarının Geri Kazanımı. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, Cilt 33,s. 33-44. DOI:10.21605/cukurovaummfd.508295