Halil SAĞIROĞLU
Oyak Çimento Fabrikaları A.Ş. – Aslan Çimento Şubesi Hammadde Üretim Şefi
- Giriş
18.yy’da hayatımıza giren çimentonun endüstrileşmeye başladığı günden bu yana tartışmasız gerçeği ve var oluş sebebi hammadde ocaklarıdır. 21. yy’da da üretim tesislerinin halen rezerv yakınlarına kurulması; hammadde ocaklarının, üretimin temel taşı ve endüstrinin yaşam ağacı olduğunun kanıtıdır.
Ocakların bu denli önemli olduğu bir endüstride, sürdürülebilirliğin günümüz rekabetindeki zorluğu da göz önünde bulun[1]durulduğunda, rezerv yönetimi optimum ocak işletme planı doğrultusunda yapılmak zorundadır. Farklı kimyasal içeriklere sahip ve hacmi milyonlarca metre küplere ulaşan ocakların, minimum maliyet ve kayıpla yönetilmesi oldukça güç ve uzmanlık isteyen bir konudur.
Süreklilik ve değişmeyen kalite anlayışını esas alan her çimento endüstrisi, bu konuda uzman olmuş personelleri bünyesinde barındırmakla birlikte rezerv yönetimi ve optimizasyon için gerekli yatırımı yapmaktan da kaçınmamaktadır.
Ocakların sahip olduğu karmaşık yapıyı anlamlandırmak ve minimum maliyetle optimum kazanç sağlamak için işletim planı oluşturmak, günümüzde teknoloji desteği olmadan mümkün kılınmamaktadır. Uygun işletim planı için çizilmek istenen yol haritası, ocağın gizli rezervlerini kullanıcılara görünür kılan ve rezervin bölge bazında kimyasal kimliklerini çıkartabilen software programları aracılığıyla belirlenebilmektedir.
Bu makale çalışmasında aktarılan, yukarıda bahsi geçen software programları ile Oyak Çimento Fabrikaları A.Ş-Aslan Çimento Şubesi’ne ait “Hammadde Ocaklarının Üç Boyutlu (3D) modellenmesi ve İşletim Planı” ile ilgili yapılan çalışmanın ana hatlarıdır.
Üç boyutlu modelleme çalışmasının temel amacı; hammadde rezervinin ortaya konulması ve iyileştirme çalışmaları ile ocak ömrünün uzatılması, heterojen olan hammadde ocaklarının kalite dağılımının yapılması, hammadde bütçelerinin oluşturulması, diğer katkı hammaddelerinin miktarı, rehabilitasyon alanlarının belirlenmesi, kısa ve uzun vadede ocak işletme planlarının oluşturulmasıdır.
Oyak Çimento Fabrikaları A.Ş. Aslan Çimento Şubesi Darıca Ocak İşletmelerindeki hammaddenin kalite dağılımı ve ocağın son durum senaryosu 2022 yılında oluşturulmuştur. Yapılan modelleme çalışması ile ocakların nihai haline ulaşılarak, deniz seviyesi altında işletme senaryoları ile rezervin uzun yıllara yayılması planlanmıştır.
Yapılan üç boyutlu modelleme çalışması ile sahanın mevcut durumu ortaya konularak yapılacak hafriyat miktarları belirlenmiş ve yine bu çalışma ile nihai stok alanları, döküm alanları, nihai işletme sınırı, hammadde rezervi ile hammaddelerin kalite dağılımı hesaplanmıştır. Ocak işletmesinin optimum rezerv hesapları yapılarak Deniz Seviyesi Üstü (DSÜ) ve Deniz Seviyesi Altı (DSA) işletme planları oluşturulmuştur.
- Oyak Çimento Fabrikaları A.Ş. Aslan Çimento Şubesi Darıca Ocak İşletmeleri:
Oyak Çimento Fabrikaları A.Ş. Aslan Çimento Şubesi fabrika sahasında iki adet hammadde ocak işletmesi yer almaktadır. İşletmelerden elde edilen hammaddeler aşağıda belirtilmiştir.
YSM: Yüksek Silisli Marn
DSM: Düşük Silisli Marn
Kireçtaşı: Kalker (CaO > 50%)
Düşük CaO (Pasa): < 30% CaO
Dolomitik Kalker ve Konglomera: 5% MgO ve üzeri
Resim 1: Darıca Ocak İşletmeleri
2.1. Darıca Hammadde Araştırmaları:
Darıca hammadde yataklarının jeokimyasal modeli açısından geçmiş yıllarda inceleme tablosu aşağıda ki tabloda belirtilmiştir.
Tablo 1: Yıllara Göre Ocak Modellemeleri
2.2 Darıca Jeolojik Birimleri:
Darıca Ocaklarının jeolojik formasyonları aşağıda belirtilmiştir.
- Devoniyen jeolojik dönemi temsil eden kireçtaşı-grovak-şeyl,
- Trias dönemini temsil eden dolomitik kireçtaşları
- Üst Kretase-Paleosen yaşlı killi kireçtaşı-marn
- Son olarak, Pliyosen zaman aralığını ortaya koyan karasal kırıntılı kayalar
Resim 2: En Alttan En Üstte Doğru Darıca Hammadde Ocaklarına Ait Jeolojik Birimleri
- Rezerv Hesaplamaları:
3.1 Görünür Rezerv;
Nihai işletme sınırı içerisinde kalan, Deniz Seviyesi Üstü (DSÜ) ve Denizli Seviyesi Altı (DSA) alanlarını kapsayan, sondajların 150 m etki mesafesinde kestirimi yapılmış blokların tümü olarak tanımlanmıştır.
3.2 Muhtemel Rezerv;
150 m etki mesafesinden uzak, kalite dağılımı kestirilememiş olan bloklar olarak tanımlanmıştır. Geliştirme sondajları yapılarak muhtemel rezerv, görünür rezerve dönüştürülebilir.
Resim 3: Nihai İşletme Sınırı
Resim 4: İşletmenin Final Durumu
Modelleme metodu ile oluşturulan işletme planlarına göre yapılacak işletme sonucunda, ocakların son durum görüntüsü yukarıdaki gibi olacaktır. Bu plana göre Deniz Seviyesi Üst (DSÜ) işletme +110 kotundan başlayarak +3 kotuna kadar düşecek, Deniz Seviyesi Altı (DSA) ise +3 kotundan -30 kotuna kadar devam edecektir.
İşletme faaliyetinin sonlanmasının ardından ocak şevlerinin duyarlılığını ve stabilitesini sağlamak amacıyla, basamak şev açıları ve genel eğim açıları malzemenin karakteristik özellikleri de dikkate alınarak hesaplanmıştır. Buna göre sahanın kuzey bölümünde kalan bölgelerin genel eğimi 300, güney bölümünde yer alan bölgelerin ise 420 olacaktır.
Derin bir ocak işletmesi şevlerin stabilitesi açısından risk oluşturması nedeniyle uygun olmadığı için, işletme kademeleri +3 kotundan itibaren 50 m emniyet topuğu bırakılarak tasarlanmıştır. İşletmenin son haline ulaşması ile birlikte sahanın doğusunda yer alan kademeler bitkisel toprak ile doldurularak rehabilitasyon için nihai topoğrafya oluşturulacaktır.
Resim 5: Ocak Rehabilitasyon Alanı
- Ham Karışım:
Eldeki sondaj verilerine bağlı olarak oluşturulan üç boyutlu modellemeye göre hesaplanan optimum hammadde yüzdeleri ve kalite parametreleri aşağıda belirtilmiştir.
Tablo 2: Optimum Ham Karışım Tablosu
- Sondajlar:
Aşağıdaki tablolarda, blok modellemesi için gerekli, bugüne kadar yapılan ve kullanılan tüm sondajlar özetlenmiştir:
Tablo 3: Yıl Bazında Yapılan Sondajlar
- Blok Model Çalışması ile CaO Kalite Dağılımı:
Blok boyutları (uzunluk/genişlik/yükseklik): 10 m x 10 m x 10 m
Resim 6: Üç Boyutlu Ocak Yapısı
6.1 İşletmenin CaO Kalite Dağılımı: Modelleme metodu ile işletmeye ait blokların CaO dağılımları aşağıdaki Resim.6’da görülmektedir. Modelleme programı ile seçilen blokların kimyasal özelliklerinin tamamı (SiO2, Fe2O3, Al2O3, vb.) görülebilmektedir. Bu sayede işletme planları oluşturulmakta ve kalite düzensizlikleri ocak sahasında kontrol altına alınmaktadır.
Resim 7: Darıca Ocakları CaO Dağılımı
6.2 Blok Model Kestiriminde Kullanılan Parametreler:
- Kompozit numune parametreleri:
- Kompozit Uzunluğu: 3 m
- Uzunluk Aralığı: Sabit Uzunluk
- Numune İçeriğinin Min. Yüzdesi: 75%
- Zon Seçim Metodu: Seçilmedi
- Seyreltme Durumu: Yapılmadı
- Tablo Adı: Sample
- Kompozitlenen Değerler: Tüm Kimyasal Elementler
- Blok Boyutları: 10m (X) x 10m (Y) x 10m (Z) Rotasyon 00 K
- Anizotropik Elips:
- Maksimum tarama uzaklığı:150 m
- Maksimum dikey arama uzaklığı:15 m
- Arama Parametreleri: Rotasyon Açısı
- 1.Eksen: 0.00 (Kuzey açısı)
- 2.Eksen: 0.00 (Yatım)
- 3.Eksen: 0.00 (Eğim)
Anizotropit Faktör
- Yarı Büyük Eksen: 1.00
- Küçük Eksen: 10.00
- Maksimum Numune Seçimi: 15
- Minimum Numune Seçimi: 3
- Sonuç:
“3D Modelleme” programlarının sunduğu kolaylıkla gizli rezervlerin kimlik kazanması ve görünür rezervlerinde optimum işletim planının oluşturulması; endüstriye hem kalite hem de maliyet bazında büyük kazançlar sağlamaktadır.
Oyak Çimento Fabrikaları A.Ş. Aslan Çimento Şubesi’de bu programların hizmetinden faydalanmış ve ocak yönetimi konusunda kazandığı 100 yılı aşan tecrübesi ile teknolojiyi kombinleyerek ürün kalitesine ve sürdürülebilirliğine olumlu katkılar sağlamıştır.
Referanslar: 2000 Modelleme ve Maden Planlama – F.Thoue, 2003 Model Güncellemesi – M.Jones, 2005 Model Güncellemesi – W.Grits&İ.Ercin, 2006 Modelleme ve Maden Planlama- P.Hirtzig – İ.Ercin, 2009 Modelleme ve Maden Planlama – S.Castiaux – İ.Ercin, 2016 Modelleme ve Rezerv Hesaplamaları – M.Gokce – H.Sagiroglu, 2022 Modelleme ve Maden Planlama – H.Sagiroglu
