Dökümhanelerde kullanılmış kalıp ve maça kumlarına uygulanan reklamasyon prosesi, görevini tamamlamış döküm kumlarının yeniden döküm kalıpları ve maça üretimi için kullanılmasına izin veren atık malzemelerin, bağlayıcıların arıtılması işlemi olarak tanımlanabilir. Üretilen kalıp ve maçalar, 1400 °C civarındaki eriyik metalin sıcaklığına maruz kaldığında, içerisinde mevcut olan bağlayıcılar, kum taneleri yüzeyinde birikintiler oluşturarak kumu kullanılamaz hale getirebilir. Bağlayıcı ilaveli yüksek silikalı kumlardan üretilen maçaların ve döküm kalıplarının reklamasyonu, kumun ve bentonitin geri kazanımını sağlar.
Dünya genelinde dökümhane verilerine bakarsak, 1 ton demir döküm alaşımı için 600 ila 1200 kg taze /yeni kum gerektiğini görürüz. Ancak bu rakamın yaklaşık %30-40 ı yeni kum ve geri kalanı geri kazanılmış kum olduğu tahmin edilmektedir. Bu oran arttıkça, reklamasyon sonucu elde edilen kumun mukavemet değeri ve kalitesi de azalmış olacağı unutulmamalıdır. Yani rekleme edilen kum kullanılırken optimum yüzdede tutulmalıdır. Ayrıca rekleme edilen kumun yeni kum ile karıştırılırken oranının fazla tutulması, kumun gaz geçirgenliğini de azaltmaktadır. Oluşan kumun AFS si azaldığında içine girilecek reçine yüzdesi de artırılmalıdır. Bu yüzden, rekleme edilen kum ile yeni kumun Ph değeri, AFS değeri, nemleri sürekli kontrol edilmelidir.
Kum taneleri üzerinde oluşan birikintileri kumun yüzeyinden temizlemek ve kumu tekrar kullanılmasını sağlamak için 2 ayrı yöntem uygulanır:
1) Mekanik reklamasyon
2) Termal reklamasyon
Basit cihazlarla uygulanma imkanı, daha pratik olması, diğer proseslere göre ucuza mal edilmesinden dolayı, mekanik reklamasyon, döküm endüstrisinde en yaygın olarak kullanılan reklamasyon prosesidir. Temel mantığı kumların sürtünme, aşınma ve ezilmesini sağlayarak bağlayıcıların kumlardan ayrılmasını ve elenmesini sağlamak diyebiliriz. Mekanik reklamasyonda, tüm bağlayıcılar tam anlamıyla kumdan uzaklaştırılamaz. Bu durumda, %10-20 oranında yeni-taze kum eklenmesi gerekmektedir.
Mekanik reklamasyon, termal reklamasyon yöntemine göre ucuz ve basit bir yöntem olmasına rağmen yüksek silikalı matrisli kum yüzeylerindeki safsızlıklar mekanik reklamasyon ile giderilemeyebilir.Maliyetli olmakla birlikte, Mekanik reklamasyondan sonra yapılan termal reklamasyon kumun mukavemetini artırır.
Mekanik reklamasyonda sürtünme, aşınma ve ezilme yoluyla bağlayıcıların sistemden ayrılması sağlanırken, termal reklamasyonda, bu işlem ısı yoluyla yapılır.
Termal reklamasyon sırasında reçine içeren kullanılmış kumlar, organik bağlayıcının tamamen veya kısmen yanmasını sağlayan sıcaklığa kadar ısıtılır. Avantajlarından biri de kumun ısıtılması ile kuvars taneciklerinin allotropik dönüşümüdür. Bu dönüşüm, geri kazanılmış kumun tekrar tekrar kullanılmasını kolaylaştırır. Dikkat edilmesi gereken bir konu: rekleme edilecek kumların Ph değeri, yeni kumun Ph değeri arasında fark olmaması gerekmektedir.
Termal reklamasyon sırasında, kum taneleri arasında ve ayrıca reklamasyon sisteminin çeşitli ekipmanlarının yüzeylerine karşı farklı aşamalarda sürtünme gerçekleşir. Sonuç olarak, orijinal kumun keskin köşeleri (doğadan temin edilebilir) yuvarlaklaşır ve azaltılmış yüzey / hacim oranı, sonuçta bağlayıcı talebini azaltır. Bu açıkça gaz oluşumu nedeniyle kusurlu döküm alma ihtimalini azaltır.
Termal reklamasyon işleminde, vidalı besleyici yardımıyla gelen kum, yaklaşık 800 ° C’lik bir sıcaklığa ısıtılır. Isıtma, kumun hem akışkan hale getirildiği hem de ısıtıldığı özel olarak tasarlanmış bir fırında gerçekleşir. Kumun kuma sürtünmesi de burada gerçekleşir. Kum seviyesinin üzerinde ise baca çıkışı ve davlumbaz yüksekliği arttırılarak kum seviyesinde 800°C’de başlayan sıcaklıklar baca çıkışına varırken 950°C’ye kadar çıkar. Bu sıcaklıkta bacadan çıkan tüm toz ve gazlar ise oksitlenerek etkisiz (inert) hale gelir. Reklamasyon bölümündeki akışkan yatakta kum tanelerinin etrafındaki sıcaklık 800°C civarlarına çıkartılarak, kum yüzeyindeki bağlayıcı artıkları oksitlenir ve kum tanesinden ayrılır. Kumun içerisinde barınan alkali maddeler nedeni ile silis kumunun tekrar öbeklenmesi ve sistemin veriminin düşmesine neden olmaktadır. Söz edilen tekrar öbeklenmeyi engellemek amacı ile bünyeden alkali maddelerin arındırılması için sulu bir çözelti halinde özel bir katkı maddesi akışkan yatak öncesinde kuma eklenmelidir. Fırından çıkışına kadar kum, 3 kademeli soğutma işlemiyle soğutulur.
Kumun termal reklamasyon ile geri kazandırılması, mekanik olarak geri kazandırılmasından daha verimlidir. Şöyle ki;
- Termal olarak geri kazanılmış kum, döküm anında daha az termal genleşmeye uğrar bu da daha iyi kalıp stabilitesi sağlamaktadır.
- Termal olarak geri kazanılmış kum, mekanik olarak geri kazanılan kuma göre, şekli daha yuvarlaktır. Keskin köşelere sahiptir. Yüzdesel olarak daha az reçineye ihtiyaç duyar.
- Termal olarak geri kazanılmış kum, sistemde tekrar kullanıldığında, mekanik kuma göre daha fazla oranda sisteme dahil edilebilir.
- Yeni kum ihtiyacını minimuma indirerek ekolojik olarak ta fayda sağlar, doğal kaynaklar korunmuş olur. Enerji verimliliği ve atık kontrolü olarak önem arz etmektedir. Böylelikle kumun büyük bir çoğunluğu tekrar kullanılmış olur.
Mekanik reklamasyon sonucu elde edilen verim %50-70 arası olur iken, termal reklamasyon sonucu elde edilen verim %80-90 bandına çıkmaktadır. Ancak bu demek değildir ki kum rekleme sistemleri ile tekrar tekrar kullanılabilir. Bir süre sonra kuma yaptığınız analizler ile kumun atık kum olup olmayacağı değerlendirilebilir. Bu noktaya dikkat edilmesi, döküm sonucu performansı için önem taşımaktadır.
Reklamasyon prosesi genellikle, reçine bağlı kumlar ve bentonitli kumlarda kullanılmaktadır. Cam suyu kullanılarak CO2 ile sertleştirilen kumlarda diğerlerine nazaran daha az tercih edilmektedir.
KAYNAKÇA
[1] Mohd Moiz Khan , S.M. Mahajani , G.N. Jadhav , Rohit Vishwakarma , Vithoba Malgaonkar, S. Mandre, “ Mechanical and thermal methods for reclamation of waste foundry sand”, Journal of Environmental Management, 2021
[2] M. Łucarz,”Thermal Reclamatıon Of The Used Mouldıng Sands”, METABK 54 (1) 109-112, 2015
[3] M. Łucarz,”The Condıtıon Of Sılıca Sand Graıns Surface Subjected To Reclamatıon Treatment”, METABK 45 (1) 37-40, 2006
[4] Aniruddha Ghosh, “Modern Sand Reclamation Technologies for Economy, Environment Friendliness and Energy Efficiency”, Transactıons of 61st Indıan Foundry Congress 2013
[5] R. Dańko, J. Dańko, M. Holtzer, “Foundry Sand Reclamation – Theory and Industrial Practice”, 2010
[6] Kemal Tozan “Dökümhanelerde termal reklamasyon uygulamaları ve yeni gelişmeler”, TÜDÖKSAD Sunumu.
Yorumlar