Cevher Hazırlama ve Zenginleştirme İşlemlerinde Numune Türüne Bağlı Partikül Madde Salınım Analizi

Year 2025, Volume: 30 Issue: 3, 1082 - 1102, 24.12.2025

Zekeriya Duran , Tuğba Doğan , Güler Bayar

https://doi.org/10.53433/yyufbed.1763371

Abstract

Bu çalışmada, Sivas Cumhuriyet Üniversitesi Maden Mühendisliği Bölümü Cevher Hazırlama Laboratuvarı’nda hematit, barit ve linyit numunelerinin boyut küçültme, öğütme ve zenginleştirme sırasında açığa çıkan partikül madde salınımları (PM) (TAPM, PM10, PM2.5 ve PM1) ayrıntılı biçimde araştırılmıştır. PM salınımları numune ve ekipman tipine bağlı olarak değişmektedir. Özellikle boyut küçültme ekipmanları (çekiçli kırıcı) ve değirmen gibi yüksek mekanik enerjiye sahip cihazlar en yüksek PM seviyelerini üretirken; sallantılı masa sistemi akışkan bir ortamda (su) ve besleme pülp şeklinde olduğu için en düşük PM salınımlarını göstermiştir. İstatistiksel analizlerde, ölçüm verilerinin geniş saçınımlı ve heterojen bir dağılıma sahip olduğunu ortaya koymuş; bu nedenle eşdeğer sürekli konsantrasyon değeri (Leq(PM)) yerine, aritmetik ortalama ve dağılım karakteristiklerini yansıtan histogramlar kullanılarak değerlendirmeler yapılmıştır. Sonuç olarak, cevher hazırlama süreçlerinin PM üretim potansiyeli bakımından ciddi riskler içerdiği, bu nedenle ekipman yerleşiminin optimize edilmesi ve işlem sıralamasının uygun şekonsantrasyon değeri (Leq(PM)) yerine, aritmetik ortalama ve dağılım karakteristiklerini yansıtan histogramlar kullanılarak değerlendirmeler yapılmıştır. Sonuç olarak, cevher hazırlama süreçlerinin PM üretim potansiyeli bakımından ciddi riskler içerdiği, bu nedenle ekipman yerleşiminin optimize edilmesi ve işlem sıralamasının uygun şekilde planlanması, daha güvenli ve sağlıklı bir çalışma ortamı oluşturulmasına doğrudan katkı sunacaktır.

Keywords

Laboratuvar hava kalitesi , PM salınımı , PM maruziyeti , Kaba PM , İnce PM

Particulate Matter Emission Analysis Based on Sample Type in Ore Preparation and Enrichment Processes

Abstract

In this study, particulate matter (PM) emissions (TSP, PM10, PM2.5, and PM1) released during size reduction, grinding, and enrichment of hematite, barite, and lignite samples were investigated in detail at the Ore Preparation Laboratory of the Department of Mining Engineering at Sivas Cumhuriyet University. PM emissions vary depending on the sample and equipment type. In particular, devices with high mechanical energy, such as size reduction equipment (hammer crusher) and mills, produced the highest PM levels, while the shaking table system showed the lowest PM emissions because it was in a fluid media (water) and the feed was in the form of pulp. Statistical analyses revealed that the measurement data exhibited a wide and heterogeneous distribution; therefore, instead of using the equivalent continuous concentration value (Leq(PM)), evaluations were conducted using histograms that reflect the arithmetic mean and distribution characteristics. In conclusion, ore preparation processes pose serious risks in terms of PM production potential. Therefore, optimizing equipment location and appropriately planning process sequences will directly contribute to creating a safer and healthier working environment.

Keywords

Laboratory air quality , PM emission , PM exposure , Coarse PM , Fine PM

Ethical Statement

Bu makalenin yazarları, bu çalışmada kullanılan materyal ve yöntemlerin etik kurul izni ve / veya yasal-özel izin gerektirmediğini beyan etmektedir.

References

• Adams, K., Greenbaum, D. S., Shaikh, R., M. van Erp, A., & Russell, G. A. (2015). Particulate matter components, sources, and health: Systematic approaches to testing effects. Journal of the Air & Waste Management Association, 65(5), 544-558. https://doi.org/10.1080/10962247.2014.1001884.
• Ağaçayak, T., Özşen, H., & Ağaçayak, Y. (2017). Maden mühendisliği laboratuvarlarında oluşabilecek bazı risklerin belirlenmesi ve çözüm önerileri. Uluslararası Maden İşletmelerinde İşçi Sağlığı ve İş Güvenliği Sempozyumu, 312-325. Adana, Türkiye.
• Ahmad, A.U., Balakrishnan, U.V., & Jha, P.S. (2021). A study of multicollinearity detection and rectification under missing values. Turkish Journal of Computer and Mathematics Education, 12(1S), 399-418.
• Albayrak, A.S. (2005). Çoklu doğrusal bağlantı halinde en küçük kareler tekniğinin alternatifi yanlı tahmin teknikleri ve bir uygulama. ZKÜ Sosyal Bilimler Dergisi, 1(1), 106-126.
• Anonim 1. (2025). Turnkey ortam havası portatif toz analizörleri. Erişim tarihi: 03.07.2025. https://www.econorm.com.tr/tr/urunler/cevre-laboratuvarportatif-analiz-cihazlari/turnkey-ortam-havasi-portatif-toz-analizorleri
• Anonim 2. (2025). Dustmate. Erişim tarih: 03.07.2025. https://turnkey-instruments.com/product/dustmate/
• Araújo P. S. I., Costa B. D., & J. B. de Moraes, R. (2014). Identification and characterization of particulate matter concentrations at construction jobsites. Sustainability, 6, 7666-7688. https://doi.org/10.3390/su6117666.
• Avcı, T. (2020). The effects of macroeconomic factors and bank loans on inflation: the case of Turkey. Journal of Corporate Governance, Insurance, and Risk Management, 7(2), 70-86.
• Bükey, A. M., & Çetin, B. I. (2017). The analysis of the factors influencing income distribution by the least squares method in Turkey, Research Journal of Public Finance, 3(1), 103-117.
• Büyükuysal, M. Ç., & Öz, İ. İ. (2016). Çoklu doğrusal bağıntı varlığında en küçük karelere alternatif yaklaşım: Ridge regresyon. Journal of Düzce University Health Sciences Institute, 6(2), 110-114.
• CAFÉ. (2004). Second position paper on particulate matter (p. 231). CAFÉ Working Group on Particulate Matter.
• Cao, J., Chow, C. J., Lee, S. C. F., & Watson, G. J. (2013). Evolution of PM2.5 measurements and standards in the U.S. and future perspectives for China. Aerosol and Air Quality Research, 13(4), 1197-1211. https://doi.org/10.4209/aaqr.2012.11.0302.
• Chow, C. J., & Watson J. G. (1998). Guideline on speciated particulate monitoring (p. 29). U.S. Environmental Protection Agency, Research Triangle Park.
• ÇEDB. (2004). Türkiye çevre atlası (s. 528). T.C. Çevre ve Orman Bakanlığı, Ankara.
• Çınar, İ., & Şensöğüt, C. (2017). Mermer fabrikalarında toz koşullarının değerlendirilmesi. MCBÜ Soma Meslek Yüksekokulu Teknik Bilimler Dergisi, 23(1), 40-48.
• Dreshaj, A., Millaku, B., Shala, S., Selimaj, A., & Shabani, H. (2017). Sources of air pollution, environmental impacts and exploitation of natural resources in Kosovo, CBU International Conference on Innovations in Science and Education, 1275-1280, Prague, Czech Republic.
• Duran, Z. (2022). Bazı açık maden işletmelerinde partikül madde salınım ölçümü ve değişiminin meteorolojik koşullar, malzeme ve iş makinesi özellikleri ile modellenmesi. Doktora Tezi, Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Sivas, Türkiye.
• Ediz, İ. G., Beyhan, İ. S., & Yuvka, Ş. (2001). Madencilikte toz kaynakları ve kontrolü, Journal of Science and Technology of Dumlupınar University, (002), 121-132.
• EPA. (1999). Sampling of ambient air for total suspended particulate matter (spm) and PM10 using high volume (hv) sampler (p. 78). U.S. Environmental Protection Agency, Cincinnati, USA.
• EPA. (2025). What is PM? U.S. Environmental Protection Agency, Washington, DC. Erişim tarihi: 03.07.2025. (https://www3.epa.gov/region1/airquality/pm-what-is.html).
• Erbay, Ş., & Beydoğan, H. Ö. (2017). Eğitimcilerin eğitim araştırmalarına yönelik tutumları. Ahi Evran Üniversitesi Kırşehir Eğitim Fakültesi Dergisi, 18(3), 246-260.
• Evyapan, F., Mungan, D., Akgün, M., & Arbak, P. (2012). Hava kalitesi ve sağlık (s. 72). T.C. Sağlık Bakanlığı and Türk Toraks Derneği, ISBN: 978-1-84984-008-8, Ankara.
• Fırat, C. (2020). Maden mühendisliği bölümü laboratuvarları risk değerlendirmesi üzerine örnek bir çalışma. Yüksek Lisans Tezi, İnönü Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Malatya, Türkiye.
• Gao, M., Beig, G., Shaojie, S., Zhang, H., Hu, J., Ying, Q., Liang, F., Liu, Y., Wang, H., Lu, X., Zhu, T., Carmichael, G.R., Nielsen, C.P., & McElroy, M.B. (2018). The impact of power generation emissions on ambient PM2.5 pollution and human health in China and India, Environment International, 121(1), 259-275. https://doi.org/10.1016/j.envint.2018.09.015.
• Garcia-Garza, L. A., Tello-Leal, E., Macías-Hernández, B. A., Romero, G., & Hernandez-Resendiz, J. D. (2024). Particulate matter 1µm (PM1) dataset collected by low-cost sensors in residential and industrial areas at the neighborhood level. Data in Brief, 54, 110411. https://doi.org/10.1016/j.dib.2024.110411.
• George, D., & Mallery, M. (2010). SPSS for Windows step by step: a simple guide and reference (p. 386), 17.0 update (10th ed.). Allyn & Bacon, Boston, USA.
• Girice, G. (2018). Kamu binalarındaki laboratuvarlarda iş sağlığı ve güvenliğine genel bir bakış: bir devlet üniversitesi örneği. Yüksek Lisans Tezi, Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
• Gökdere, C. (2017). Çevre laboratuvarlarında risk analizi. Yüksek Lisans Tezi, Nevşehir Hacı Bektaş Veli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nevşehir, Türkiye.
• Güler, U. (2020). Laboratuvarlar için yeni bir risk analiz yöntemi. Yüksek Lisans Tezi, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Çanakkale, Türkiye.
• Hime, N., Cowie, C., & Marks, G. (2015). Review of the health impacts of emission sources, types and levels of particulate matter air pollution in ambient air in NSW (p. 243). NSW Environment Protection Authority and NSW Ministry of Health, Environmental Health Branch, Australian.
• Hwang, S. Y., Yang, D. N., Kwon, H. J., & Lee, J. Y. (2014). Measurement of PM10 concentration in one dental clinic, International Journal of Clinical Preventive Dentistry, 10(4), 273-280. http://dx.doi.org/10.15236/ijcpd.2014.10.4.273.
• İSGİP. (2015). Occupational Diseases and Work-Related Diseases Diagnostic Guide (in Turkish), T.R. Ministry of Labor and Social Security Directorate General of Occupational Health and Safety, Ankara.
• Karabulut, C. (2019). Türkiye’de 2000 yılı sonrası e-ticaretin gelişimi. Yönetim, Ekonomi ve Pazarlama Araştırmaları Dergisi, 3(5), 192-207. https://doi.org/10.29226/TR1001.2019.152.
• Kim, K., Ehsanul Kabir, E., & Kabir, S. (2015). A review on the human health impact of airborne particulate matter, Environment International, 74, 136-143. https://doi.org/10.1016/j.envint.2014.10.005.
• Li, X., Chen, X., Yuan, X., Zeng, G., León, T., Liang, J., Chen, G., & Yuan, X. (2017). Characteristics of particulate pollution (PM2.5 and PM10) and their spacescale-dependent relationships with meteorological elements in China. Sustainability, 9(12), 1-14. https//doi.org/10.3390/su9122330.
• Martins, N. R., & Carrilho da Graça, G. (2018). Impact of PM2.5 in indoor urban environments: a review. Sustainable Cities and Society, 42, 259-275. https://doi.org/10.1016/j.scs.2018.07.011.
• Miller, L., & Xu, X. (2018). Ambient PM2.5 human health effects-findings in China and research directions. Atmosphere, 9(11), 1-16. https://doi.org/10.3390/atmos9110424. Montgomery, D. C., Peck, E. A., & Vining, G. G. (2012). Introduction to linear regression analysis (p. 679). Wiley, Hoboken, USA.
• NSW EPA. (2015). NSW coal mining benchmarking study best practice measures for reducing non-road diesel exhaust emissions (p. 230). NSW Environment Protection Authority (EPA), Sydney, Australian.
• Ordu, K. M., & Bilir, G. Ç. (2018). Restructuring of university laboratories within the scope of occupational health and safety, Avrupa Bilim ve Teknoloji Dergisi, (Özel Sayı-Special Issue), 34-37. www.ejosat.com ISSN:2148-2683.
• Patra, A, K., Gautam, S., & Kumar, P. (2016). Emissions and human health impact of particulate matter from surface mining operation - A review. Environmental Technology & Innovation, 5, 233-249. https://doi.org/10.1016/j.eti.2016.04.002.
• Pradhan, D, S., Patra, A, K., Santra, S., Penchala, A., & Sahu, S, P. (2024). In-cabin particulate matter exposure of heavy earthmoving machinery operators in Indian opencastcoal mine, Aerosol Science and Engineering, https://doi.org/10.1007/s41810-024-00258-0.
• Sahu, S. P., Patra, A. K., & Kolluru, S. S. R. (2018). Spatial and temporal variation of respirable particles around a surface coal mine in India. Atmospheric Pollution Research., 9(4), 662–679. https://doi.org/10.1016/j.apr.2018.01.010.
• Shrestha, N. (2020). Detecting multicollinearity in regression analysis. American Journal of Applied Mathematics and Statistics, 8(2), 39-42. DOI:10.12691/ajams-8-2-1. Tabachnick, B. G., & Fidell, L. S. (2013). Using multivariate statistics (sixth ed.), Pearson, Boston.
• Tsiouri, V., Kakosimos, K., & Kumar, P. (2015). Concentrations, sources and exposure risks associated with particulate matter in the Middle East Area - a review. Air Quality Atmosphere & Health, 8, 67-80. http://dx.doi.org/10.1007/s11869-014-0277-4.
• USEPA. (1998). Particulate matter (PM2,5) speciation guidance document (p. 97). US Environmental Protection Agency Monitoring and Quality Assurance Group Emissions, Monitoring, and Analysis Division Office of Air Quality Planning and Standards Research Triangle Park, NC 27711, USA.
• USEPA. (2004). United States Environmental Protection Agency. “Air Quality Criteria for Particulate Matter”; EPA/600/P-99/002aF; USEPA-United States Environmental Protection Agency: Washington, DC, USA.
• Üstün Şahin, S. (2018). Eğitim kurumlarında laboratuvarlarda iş sağlığı ve güvenliğinin incelenmesi. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Aydın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
• WHO. (2006). Health risks of particulate matter from long-range transboundary air pollution (p. 113). World Health Organization, Copenhagen, Denmark.
• Xing, Y-F., Xu, Y-H., Shi, M-H., & Lian, Y-X. (2016). The impact of PM2.5 on the human respiratory system. Journal of Thoracic Disease. 8(1), E69-E74. https://doi.org/10.3978%2Fj.issn.2072-1439.2016.01.19.
• Yalım, B. H. (2020). Türkiye’de açık ocak bakır madenciliği, zenginleştirme ve cevher hazırlama tesisinde iş sağlığı ve güvenliği. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Rumeli Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul, Türkiye.
• Yılmaz, Ş., & Bilici, M. (2020). Üniversitelerin mühendislik fakülteleri bünyesinde bulunan laboratuvarlarda iş sağlığı ve güvenliği. OHS Academy, 3(2), 102-113. https://doi.org/10.38213/ohsacademy.745723.
• Yiğit, E. (2007). Açık ocaklarda toz koşullarının istatistiksel analizi. Yüksek Lisans Tezi, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Eskişehir, Türkiye.