Иновативно приложение на повторното използване на медни топилни шлаки за съединения от
Субекти
Обобщение
В настоящото проучване е изпробвано иновативно приложение, т.е. д., защитен от електромагнитни смущения материал, за повторна употреба на шлака за топене на мед, с цел алтернативен продукт с висока добавена стойност. По-специално, експеримент с доказателство за концепция с добавяне на 45% от теглото само на медна шлака към циментовата матрица увеличава екраниращата ефективност (SE) до приблизително 7-8 dB в честотния диапазон от 500 MHz. При 1,5 GHz, подчертава, че падащата електромагнитна вълна е отслабнала с приблизително 60 pct. Това явление се дължи на факта, че железният силикат, фаалитът и магнетитът, включени в сместа на пробата, служат като абсорбери на магнитни и диелектрични загуби, получени от медна шлака. Приложение с ниска стойност медна шлака, показва своите конкурентни икономически и социални предимства като кандидат за пълнеж за електромагнитни защитни материали.
Въведение
По време на процеса на топене на мед, богати на мед матове (сулфиди) и медна шлака (оксиди) се образуват като две отделни течни фази поради добавянето на силициев диоксид, образувайки плътно свързани силикатни аниони чрез комбиниране с оксидите. Разтопената шлака се изхвърля от пещта при 1273–1573 К. В повечето случаи бързото втвърдяване чрез изливане на разтопена шлака във вода дава гранулирана аморфна шлака 21. Тази шлака съдържа железен силикат, фаалит и магнетит, които биха могли да бъдат възможен пълнител, прилаган към ЕМ екраниране, осигурявайки практичен и добавен начин за повторна употреба и рециклиране на шлаката.
Експериментален метод
Таблица 1 показва състава на гранулираната аморфна медна шлака, доставена от медна леярна. Химичните състави бяха анализирани чрез индукционно свързана плазмена оптична емисионна спектроскопия (ICP-OES, Varian 720 ES, САЩ). Минералните фази и морфологията са анализирани чрез рентгенова дифракция (XRD, 40 kV, 30 mA, Cu-Kα, SEIFERT 3003 T/T, Германия), сканиращ електронен микроскоп и енергиен дисперсионен спектрометър (SEM-EDS, XL30FEG, Philips, САЩ ) и микроанализ с електронна сонда (EPMA, JXA-8530F, Jeol, Япония).
Таблица в пълен размер
Медните шлаки с различни нива на добавяне от 15, 30 и 45 тегловни% се смесват в типичен портландцимент. Към сместа от циментово-медна шлака се добавя вода, за да се постигне съдържание на влага около 30 тегловни%. След това смесите (200 g) се оформят в тефлонова форма с размер 140 mm вътрешна дължина и се сушат в продължение на 48 часа в шкафа за пара. И накрая, пробите с дебелина 5 ± 0,3 mm бяха приготвени след формоване и втвърдяване при стайна температура и влажност. За сравнение на ефективността на екранирането, прахове от магнетит (Fe 3 O 4,> 99,5 pct, Sigma-Aldrich, САЩ), прахове от хематит (Fe 2 O 3,> 99 pct, Sigma-Aldrich, САЩ и метални прахове от желе (Fe, > 99,5%, Emsure, Германия) са били използвани съответно като пълнител с ниво на добавка от 15% тегловни.
Фигура 1 показва устройство за изпитване на ефективността на екраниране EM-2017A, което се състои от два коаксиални адаптера, два атенюатора (10 dB, 50 Ω, прикрепени към всеки край на адаптерите) и анализатор на спектъра (Keysight N9344C) с последващо проследяване генератор. Чрез анализ на последователните измервания на предаване между горния и долния адаптери с и без налична проба, беше оценена ефективността на защитата на пробите 22 .
Тестовото устройство SE и неговото разпределение на електрическо и магнитно поле.
Изображение в пълен размер
Резултати и дискусия
Характеристика на медна шлака.
Анализът на състава (Таблица 1) потвърждава наличието на желязо, силиций, цинк и алуминий като съществен елемент в медната шлака и някои други елементи с по-ниски нива на концентрация, като калций, магнезий, хром и мед. Тези отпадъци се считат за опасни материали в много страни поради наличието на тежки метали. Оценката на околната среда е извън обхвата на настоящото проучване, но на това трябва да се обърне повече внимание.
Както се вижда в моделите на XRD (фиг. 2), изображенията на SEM и BSE (фиг. 3) и точковия анализ (таблица 2), железният силикат е основният компонент на гранулираната медна шлака във вода, която е основата на шлакова матрица. Желязото кристализира предимно под формата на фаялит (Fe 2 SiO 4) и магнетит (Fe 3 O 4) по време на матово леене или процес на водно охлаждане. Има някои характерни морфологии на кристалните фази, които могат да се наблюдават. Магнетитът показва кристал с кубична форма с диаметър приблизително 1 um (фиг. 3, фаза 1), докато фаалитът (с високо съдържание на алуминий и цинк) се появява като вретеновиден кристал, който има разклонения тънки и дълги (фиг. 3, фаза 2 и 3), разпределени в матрицата на стъкловидното тяло (фиг. 3, фаза 4). Представени са други микроелементи или фази, които няма да бъдат подробно описани в настоящия документ.