Investigation of Strength Properties of a High Plasticity Clay with Kestelek Boron Waste Clay Additive

Abstract

Boron minerals have a wide usage in industrial area. 73% of the World's boron reserves are located in Turkey. During the production of boron minerals, boron oxide and clay-containing wastes are occured. Due to the increase in boron production, the increase in waste clays, leads to the storage problems and negative environmental effects. In this study, waste clays from Kestelek Eti Mine Plant were added at certain percentages (10%, 30%, 50%, 70%) to a clay with high plasticity for investigation the stabilisation of clayey soils. For this purpose, consistency limit tests, standard proctor tests and unconfined compressive strength tests were conducted on the high plasticity clay, high plasticity clay with clay waste additives and waste clay samples. Test results showed that with increasing waste clay percentage, the unconfined compressive strength values of high plasticity clay were increased.

Keywords

• Boron waste,clay,stabilization,unconfined compressive strength

Project Number

6785

Kestelek Bor Atık Kili Katkılı Yüksek Plastisiteli Bir Kilin Mukavemet Özelliklerinin Araştırılması

Abstract

Bor mineralleri, endüstriyel anlamda yaygın bir kullanım alanına sahiptir. Dünya bor rezervinin %73’ü ülkemizde bulunmaktadır. Bor minerallerinin üretimi sırasında, bor oksit ile birlikte kil pestili olarak adlandırılan kil içerikli atıklar ortaya çıkmaktadır. Bor üretiminde meydana gelen artışla birlikte açığa çıkan atık kil pestillerinin de artması, depolama problemlerine ve olumsuz çevre etkilerine neden olmaktadır. Bu çalışmada, Kestelek Eti Maden İşletmesi’nden temin edilen atık kil pestilleri belirli yüzdelerde (%10, %30, %50, %70) yüksek plastisiteli bir kile katılarak atık kil pestillerinin yüksek plastisiteli kil zeminlerin stabilizasyonunda katkı maddesi olarak değerlendirilebilirliği araştırılmıştır. Bu amaçla, yüksek plastisiteli bir doğal kil, farklı yüzdelerde atık kil pestili içeren killer ve atık kil pestili üzerinde kıvam limitleri deneyleri, standart proktor deneyi ve serbest basınç deneyleri yapılmıştır. Deney sonuçları, atık kil pestillerinin, yüksek plastisiteli killerin serbest basınç mukavemetini artırdığını göstermiştir.

Keywords

• Bor atığı,kil,kil pestili,stabilizasyon,serbest basınç mukavemeti

Supporting Institution

Atatürk Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimi

Project Number

6785

Thanks

Bu çalışma Atatürk Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Koordinasyon Birimince 6785 Numaralı proje olarak desteklenmiştir. Anılan destek nedeni ile Atatürk Üniversitesi’ne ayrıca atık kil pestili temini sağlayan Eti Maden Genel Müdürlüğü ve Kestelek İşletmesi Müdürlüğü’ne teşekkürlerimizi sunarız.

References

1. Akbulut S, Sağlamer A, 2004. Modification of Hydraulic Conductivity In Granular Soils Using Waste Materials. Waste Management, 24 (5): 491-499.
2. Akçaözoğlu S, Akçaözoğlu K, 2016. Atık Kil Pestili Ve Atık Pet Şişe Kırıklarının Kompozit Malzeme Üretiminde Değerlendirilmesi. Niğde Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 5 (2): 218-226.
3. Anonim, 2018. Eti Maden İşletmeleri Genel Müdürlüğü, Bor Sektör Raporu, http://www.etimaden.gov.tr/storage/uploads/2018/05/2017-Bor-Sekto%CC%88r-Raporu-23_05_2018.pdf. (Erişim Tarihi:15.11.2018).
4. ASTM D 2166-16, 2016. Standard Test Method for Unconfined Compressive Strength of Cohesive Soil. ASTM West Conshohocken, PA.
5. ASTM D 4318-17, 2017. Standard Test Method for Liquid Limit, Plastic Limit, and Plasticity Index of Soils. ASTM West Conshohocken, PA.
6. ASTM D 698-12, 2012. Standard Test Methods for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort. ASTM West Conshohocken, PA.
7. Aytekin Y, Akdağ M, Türkmen Y, Batar T, Badruk M, 1992. Tinkal (Boraks) Cevherinin Patlatma Yoluyla Zenginleşebilirliğinin ve Bu Yöntemin Bilinen Mevcut Yöntemler Yerine İkamesinin Araştırılması. TÜBİTAK MAG 838 Sonuç Raporu 1992, İzmir.
8. Aytekin Y, Badruk M, 1992. Emet kolemanit cevherinin dekrepitasyon yoluyla zenginleştirilebilirliğinin araştırılması. 1. Uluslararası Cevher Hazırlama Sempozyumu, 2: 549-562, Antalya.

9. Banar M, Güney Y, Özkan A, Günkaya Z, Bayrakcı E, Ulutaş D, 2016. Utilization of Waste Clay from Boron Production in Bituminous Geosynthetic Barrier (GBR-B) Production as Landfill Liner. International Journal of Polymer Science, 2016: 1-8.
10. Banar M, Güney Y, Özkan A, Günkaya Z, Bayrakcı E, Ulutaş D, 2017. Utilisation of Waste Clay From Boron Production as a Landfill Liner Material. International Journal of Mining, Reclamation and Environment, 1-17.
11. Bozkurt R, 1989. Minerolojik İncelemelerin Cevher Zenginleştirmedeki Rolüne İki Örnek. Anadolu Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakülte Dergisi, 5: 15-21.
12. BS 1377, 1990. Methods of Test for Soils For Civil Engineering Purposes. Classification Tests. Türk Standardları Enstitüsü.
13. Demirel B, Nasıroğlu S, 2017. Bor Mineralleri ve Atıklarının Çimentoda Kullanılma Stratejileri. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 29 (1): 95-100.
14. Kalkan, E, Akbulut, S, 2004. The Positive Effects of Silica Fume on The Permeability, Swelling Pressure and Compressive Strength of Natural Clay Liners. Engineering Geology. 73 (1-2): 145-156.
15. Kavas T, Emrullahoğlu Ö, 1999. Seydişehir Kırmızı Çamuru ve Kırka Bor Atıklarının Endüstriyel Hammadde Olarak Kullanımı, 1. Batı Anadolu Hammadde Kaynakları Sempozyumu, 216-225.
16. Köse M, Ertekin S, Gündüz M. Oztoprak M. 1989. Emet konsantratör atık barajındaki arsenik ve kolemanitten seçimli olarak kazanma imkânları. Türkiye Madencilik Bilimsel ve Teknik II. Kongresi. TMMOB Maden Mühendisleri Odası, 407-415, Ankara.
17. Okucu A, 2010. Farklı Endüstriyel Katı Atıkların Çimento Harçlarının Dayanımına Etkisinin Araştırılması. Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 22 (2): 181-186.
18. Oruç F, Sabah E, Erken Z E, 2004. Türkiye'de bor atıklarını sektörel bazda değerlendirme stratejileri. Il.Uluslararası Bor Sempozyumu, 23-25 Eylül 2004, Eskişehir.
19. Sönmez E, Yorulmaz S. 1995. Kırka boraks işletmesi artık killerinin tuğla yapımında kullanılabilirliğinin araştırılması. Endüstriyel Hammaddeler Sempozyumu, 21-22 Nisan 1995, 163-168, İzmir.
20. Uğurlu A, Özdemir M, Topçu İ, 2004. Bor içeren kil atıkların çimento içerisinde değerlendirilmesi. II. Uluslararası Bor Sempozyumu, 23-25 Eylül 2004, Eskişehir.
21. Ulutas D, Bayrakci E, Cokaygil Z, Ozkan A, Guney Y, Banar M, 2014. Geotechnical, Chemical and Structural Characterization of Waste Clay From Boron Production. Athens Journal of Technology Engineering, 1: 171-179.
22. Yarbaşı N, Kalkan E, Akbulut S, 2007. Modification of The Geotechnical Properties, as Influenced by Freeze–Thaw, of Granular Soils With Waste Additives. Cold Regions Science and Technology, 48 (1): 44-54.