Her geçen gün gelişen, kapasitesini, ihracat oranlarını ve ülkemize kazandırdığı katma değeri devamlı olarak arttıran Türk Döküm Sektörü, neredeyse tüm sanayi dallarının da yaşadığı rekabetçi ortam nedeni ile devamlı olarak yenilenme ve kendini geliştirmeyi, yarışta geri kalmamak için hedef olarak seçmekte.
Sadece daha düşük maliyet isteğinin getirdiği rekabet ortamı değil, atıklar konusunda da devamlı artan ve döküm üretimini zorlayan hassasiyetler sektörün en büyük çıkmazlarından biri. Katı / sıvı atıklar ve baca emisyonları konusunda son derece hassas olan AB ülkelerinde bulunan dökümcüler ise bu zorluklara rağmen son on yıl içerisinde üretimini devamlı olarak arttırarak daha verimli hale geldiler.
Atıkların azaltılması ve çevreye zararsız hale getirilmesi ile, maliyetleri aşağıya çekme gayretleri, baştan sona bir bütün olarak işleyen dökümhanelerde ayrı ayrı ele alındığında istenen verimi tam olarak sağlayamamaktadır. Ülkemizde organik bağlayıcılı kumlar ile her ay onbinlerce ton kalıp ve maça yapılmakta. Atık azaltma ve maliyet düşürmenin ortak ele alındığı “dökümhane kumlarının geri kazanımı”, mekanik kum yenileme sistemleri ile ülkemizde başarı ile uygulanmakta ve son yıllarda neredeyse her orta boyutlu dökümhanede bulunmakta.
Ülkemizde en çok kullanılan organik bağlayıcılar (reçineli sistemler) ise genel olarak ester ile kürleşen alkali fenolik (AlpHaset) reçineler, asit ile kürleşen furanik reçineler ve farklı türlerdeki soğuk kutu reçineleridir. Kumdaki yanma kaybının reçine ve serter artığı nedeni ile artması bu sistemlerde olumsuz yeniden bağlanabilirlik değerleri yaratmaktadır. İşte bu olumsuzluğun önüne geçebilmek amacı ile hâlihazırda mekanik aşındırma yöntemini kullanan yenileme sistemlerine ek olarak organik bağlayıcılı kumların sahip olduğu yeniden bağlanabilirlik özelliklerin geliştirilerek dökümhane giderlerinin azaltılması ve atıkların en az hale getirilmesi planlanarak ısı ile kum yenileme (termal reklamasyon) sistemleri geliştirilmiştir.
İlk geliştirilme aşamalarında döner tambur kullanılan ısı ile yenileme sistemleri, daha düşük bakım giderleri ve yüksek güvenilirlik hedefleri nedeni ile yerlerini akışkan yataklı sistemlere bırakmışlardır. Günümüzde kullanılan akışkan yataklı ocaklar ise daha verimli çalışabilmeleri amacı ile mekanik kum yenileme, akışkan yatak ile tümleşik kum soğutma sistemleri ile beraber kullanılmaktadır.
Kalıp bozma sonrası sarsak elekten geçerek ilk mekanik aşındırma ve elek sistemi sayesinde tanelere ayrılan kalıp ve maça kumu, soğutma sonrası tekrar ısıtmanın getireceği ek maliyetleri azaltmak amacı ile soğutulmadan siloda depolanır. Bu silodan hem mekanik yenileme soğutucu sistemine hem de akışkan yataklı ocağa kum sevk edilir. Her iki kum akış kapasitesinin belirlenmesinde toplam kalıp ve maça yapımı ile sisteme giren yeni kum miktarının oranı kullanılır.
Isı ile yenileme sistemin en önemli bölümü olan akışkan yataklı ocağın yüksek verim ve güvenilirlik ile çalışabilmesi çok önemlidir. Bu nedenle silodan alınan kum akışkan yatağa girmeden önce, sistemde kalmış olan metalik parçaları ayıklamak için manyetik ayırıcıdan ve siloda oluşabilecek tekrar öbeklenmeyi önlemek için ince aralıklı bir elekten geçer.
Akışkan yatakta 700°C'nin üzerine çıkan sıcaklıklar nedeni ile esterler, CO2 ve MeF ile kürleşen reçineler (AlpHaset, Alkafen ve Betaset) içerdikleri alkali maddeler nedeni ile silis kumunun tekrar öbeklenmesine ve sistemin veriminin düşmesine neden olmaktadır. Bu tekrar öbeklenmeyi engellemek amacı ile sulu bir çözelti ek katkı olarak akışkan yatak öncesinde kuma eklenmelidir. Çökme miktarı yüksek olan bu sulu çözeltinin eklenmesi için devamlı çalışan bir pompa ve karıştırıcıya sahip bir bekletme tankı kullanılır. Kum girişinin kesintisiz olması nedeni ile helezon bıçaklı bir sürekli karıştırıcı kullanılarak bu katkı kum ile karıştırılarak ocağa verilmektedir.
Akışkan yatak ise hareketli parçası bulunmadan, içerisinde bulunan kumu alttan hava ve yanıcı gaz (doğalgaz veya petrol gazı) üfleyerek yüzdürmektedir. Kum yüzdürülmeden önce akışkan yatağa seviye belirleyiciler aracılığı ile debisi ayarlanarak verilmektedir. Kumun ocak içerisindeki hareketi ise sahip olduğu yanma kaybı miktarı ve istenen yenileme kapasitesine göre belirlenir. Akışkan yataktaki kumun akış hızını ve yanma kaybını daha iyi kontrol edebilmek için saatte bir ton kum yenileme kapasitesinin üzerinde ocak bölgeler halinde tasarlanmıştır. İstenen kapasiteye göre tasarım esnasında bu bölgeler arttırılarak kumun kapasite, sıcaklık ve yanma kaybının daha iyi kontrolü sağlanabilir. Ocak içerisinde kumun tüm organik artıklarından arınmasını sağlamak için giren kum ocak içerisinde 15 dakika boyunca yüzdürülerek hareket eder.
Ocak içerisinde yüzen kum seviyesinde, kum tanelerinin arasında başlayan yanma, organik kalıntılarında oksitlenmesi ile beraber kum tanelerinin etrafında sıcaklığı 700°C'nin üzerine çıkarır. Bu sıcaklıkta kum tanelerinin etrafında bulunan bağlayıcı artıkları oksitlenir veya kum tanesinden ayrılır. Kum tanesinden ayrılan toz ve gaz ise ocaktaki negatif basınç nedeni ile davlumbaza emilir, tekrar değerlendirilecek kum taneleri ise yüzdürülerek ocakta hareket eder. Kum seviyesinin üzerinde ise baca çıkışı ve davlumbaz yüksekliği arttırılarak kum seviyesinde 700°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.
Sürekli olarak çalışması istenen akışkan yatakta ulaşılan yüksek sıcaklıklar nedeni ile dış kısımda bulunan çelik taşıyıcı yapının yalıtılması çok önemlidir. Tüm akışkan yatağın iç kısmı seramik fiber battaniye ile kaplanırken, kum seviyesinin altında bulunan kısım preslenmiş seramik fiber bloklarla yalıtılmaktadır. Tüm bu yalıtıma rağmen yüzdürülen kum ve yüksek sıcaklık, kullanılan yalıtım malzemesini aşındırır. Daha önceki sistemlerde ek bir iç metal yapı kullanılırken, günümüzde yüzdürülen kumun etrafında bu ocağın ömrünü, bakım aralıklarını uzatmak ve istenen yüksek sıcaklılarda çalışabilmesini sağlamak amacı ile hareketsiz ve ısıtılmayan bir ölü kum bölgesi bulunur. Yüzdürülen kum bu bölgenin ortasında hareket eder.
Gelişen sistemler ile artık ocaktan çıkan kumun sıcaklığı istenen sıcaklığın +/- 2 °C'si mertebesinde kontrol edilebilmektedir. Akışkan yataktan çıkan kum genellikle üç aşamalı bir soğutucuya girmektedir. İlk aşamada kum içinden hava geçen kanalların arasından geçerek soğutulur. Soğutmada kullanılan bu hava, 500°C'nin üzerine çıkar ve akışkan yataklı ocakta verimi arttırmak amacı ile yakma işleminde kullanılır.
İkinci soğutma bölümünde açığa çıkan ısı ise maçahanenin ısıtılması veya soyunma odalarında kullanmak için sıcak su elde etmek amacı ile kullanılabilir. Son bölümde ise kum içinden soğutma suyu geçen kanallar ile oda sıcaklığının yaklaşık 15°C üzerine kadar soğutulur.
İlk çalıştırmada ısınma ve duruş için soğuma süreleri günümüzde kısalmasına rağmen akışkan yataklı ocak uzun ve sürekli olarak çalıştırıldığında en yüksek verimi vermektedir. Bu nedenle sistemin güvenilirliği için gözetim haricinde operatörden bağımsız çalışması gerekmektedir. Elde edilen yüksek sıcaklıklar nedeni ile kum girişi, sistem içerisindeki farklı noktalardan sıcaklık kontrolü, başlatma ve kapatma prosedürleri otomatik olarak kontrol edilmektedir.
Isı ile yenileme sistemleri boyutsal olarak kapasiteleri ile orantılıdır. Genellikle kapasiteden bağımsız olarak sistemin yüksekliği (eğer var ise katkı karıştırıcı en üst noktadır) 8 metre civarındadır. Daha önce bahsi geçen ve kapasite arttırıldıkça sayısı artan ocaktaki bölgeler ve büyüyen kum soğutucu nedeni ile uzunluk ve genişlik artmaktadır.
Akışkan yataklı ocak bacası ve soğutucudan toplanan toz ve gazlar oksitlenerek etkisiz hale getirilmiş olduğundan tehlikesiz atık sınıfına girmektedir. Soğutucudan çıkan kum ise kırılmış kum taneleri ve bağlayıcı artıkları, kil ve nemden tamamen arındırılmıştır. Bu nedenle yeniden bağlama özellikleri ise yeni kum ile aynı veya daha fazladır.
Isı ile yenileme sistemleri kullanan dökümhaneler mekanik olarak yenilenen kum sistemlerinin yanında, yeni kum girdisinin büyük kısmını karşılayacak şekilde ısı ile yenileme sistemleri seçmektedir. Bu nedenle genelde kapasitenin belirlenmesinde havada sertleşen bağlayıcıların %5-30 arasında değişen yeni kum kullanma oranı temel alınır. Ancak olası kum kayıpları göz önüne alınmalıdır. Bu şekilde hem atıklar en alt düzeye indirilir, hem de bağlayıcı ve yeni kum giderleri azaltılır.
Isı ile yenileme sistemlerinde unutulmaması gereken bir başka konu ise bu sistemin kumu değil, kumun etrafında bulunan ve yanma kaybı değerlerini veren oksitlenebilir tabakayı yakmasıdır. Bu nedenle, her ne kadar kum işleme kapasitesi telaffuz edilse de, her sistem belli bir kum kapasitesi ve mutlaka belli bir yanma kaybı göz önünde bulundurularak tasarlanır.
Isı ile kum yenileme sistemleri sadece organik bağlayıcılı sistemlerde değil, aynı zamanda bentonitli yaş kalıp kumu kullanan dökümhanelerde de uygulama alanı bulmaktadır. Mekanik yenileme sistemleri ile beraber kullanılan ısı ile yenileme sonucu, kumun yanma kaybı, aktif maddeler ve kil miktarlarında başka sistemlerde ulaşılamayan değerlere inilebilir. Ayrıca asit gereksiniminin istenildiği gibi kontrol edilebilmesi, PU Soğuk Kutu bağlayıcılar kullanan dökümhanelerde, ısı ile yenilenen bentonitli kumun sorunsuz şekilde maçalarda kullanılmasını sağlar. Bu şekilde hem oluşan kum fazlalığı maça yapımında yeniden değerlendirilerek yeni kum girdisi azaltılır, hem de oluşan ince taneli atıklar aktif olmadığından özel depolama veya işlem gereksinimi duyulmaz. | 
