A rézolvasztó salak újrafelhasználásának innovatív alkalmazása a
Tárgyak
Összegzés
Jelen tanulmányban egy innovatív alkalmazást próbáltak ki, azaz. e., elektromágneses interferenciát árnyékoló anyag, a rézolvasztó salak újrafelhasználására, egy magas hozzáadott értékkel rendelkező alternatív termék céljával. Különösen egy koncepciós kísérlet, amelynek során 45 tömeg% rézsalakot adtak hozzá egyedül a cementmátrixhoz, az árnyékolás hatékonyságát (SE) kb. 7–8 dB-re növeli az 500 MHz-es frekvenciatartományban. 1,5 GHz-nél kiemeli a beeső elektromágneses hullám körülbelül 60% -kal gyengült. Ennek a jelenségnek tulajdonítják azt a tényt, hogy a mintakeverékben szereplő vas-szilikát, fayalite és magnetite rézsalakból származó mágneses és dielektromos veszteség elnyelőjeként szolgál. Alacsony értékű alkalmazási rézsalak, versenyképes gazdasági és társadalmi előnyeit mutatja, mint elektromágneses interferenciát árnyékoló anyagok jelölt töltőanyaga.
Bevezetés
A rézolvasztási folyamat során a rézben gazdag matt (szulfidok) és a réz salak (oxidok) két különálló folyékony fázisként képződik a szilícium-dioxid hozzáadása miatt, szorosan megkötött szilikát-anionokat képezve az oxidokkal kombinálva. Az olvadt salakot a kemencéből 1273–1573 K hőmérsékleten ürítik. A legtöbb esetben az olvadt salak vízbe öntésével történő gyors megszilárdulás granulált amorf salakot eredményez 21. Ez a salak vas-szilikátot, fayalitot és magnetitet tartalmaz, amelyek az EM árnyékolásának lehetséges töltőanyagai lehetnek, praktikus és hozzáadott értéket biztosító módon biztosítva a salak újrafelhasználását és újrahasznosítását.
Kísérleti módszer
Az 1. táblázat mutatja a rézöntöde által szállított granulált amorf rézsalak összetételét. A kémiai összetételeket indukcióval kapcsolt plazma optikai emissziós spektroszkópiával elemeztük (ICP-OES, Varian 720 ES, USA). Az ásványi fázisokat és a morfológiát röntgendiffrakcióval (XRD, 40 kV, 30 mA, Cu-Kα, SEIFERT 3003 T/T, Németország), pásztázó elektronmikroszkóppal és energia-diszperziós spektrométerrel (SEM-EDS, XL30FEG, Philips, USA) elemeztük. ) és elektronszonda mikroanalízis (EPMA, JXA-8530F, Jeol, Japán).
Teljes méretű asztal
Különböző 15, 30 és 45 tömeg% addíciós szinttel rendelkező rézsalakokat kevertek egy tipikus portlandcementbe. A cement-réz salak keverékhez vizet adunk, hogy a körülbelül 30 tömeg% nedvességtartalmat elérjük. Ezután a keverékeket (200 g) egy 140 mm belső hosszúságú teflon formában alakítottuk ki, és 48 órán át szárítottuk a gőzölős szekrényben. Végül az 5 ± 0,3 mm vastagságú mintákat szétszerelés és szobahőmérsékleten és páratartalom mellett történő megkötés után készítettük el. Az árnyékolás hatékonyságának összehasonlítása érdekében a magnetitporok (Fe 3 O 4,> 99,5 pct, Sigma-Aldrich, USA), a hematit porok (Fe 2 O 3,> 99 pct, Sigma-Aldrich, USA) és a vasfém porok (Fe, O > 99,5% (Emsure, Németország) töltőanyagként 15 tömeg% hozzáadási szintet alkalmaztunk.
Az 1. ábrán látható az EM-2017A árnyékolás-hatékonysági tesztkészülék, amely két koaxiális adapterből, két csillapítóból (10 dB, 50 Ω, az adapterek mindkét végéhez van rögzítve) és egy spektrum analizátorból (Keysight N9344C) egy nyomon követéssel generátor. A felső és az alsó adapter közötti egymást követő transzmissziós mérések elemzésével a minta jelenlétével és anélkül a minták védelmi hatékonyságát értékelték 22 .
Az SE tesztberendezése és annak elektromos és mágneses téreloszlása.
Teljes méretű kép
Eredmények és vita
A rézsalak jellemzése.
Az összetételelemzés (1. táblázat) megerősíti a vas, szilícium, cink és alumínium jelenlétét, mint a rézsalak jelentős elemét, és néhány más elemet alacsonyabb koncentrációban, például kalciumban, magnéziumban, krómban és rézben. Ezeket a hulladékokat a nehézfémek jelenléte miatt sok országban veszélyes anyagnak tekintik. A környezeti értékelés meghaladja a jelenlegi tanulmány kereteit, azonban erre nagyobb figyelmet kell fordítani.
Amint az XRD mintákból (2. ábra), a SEM és BSE képekből (3. ábra) és a pontelemzésből (2. táblázat) látható, a vas-szilikát volt a vízben granulált rézsalak fő alkotóeleme, amely a salakmátrix. A vas elsősorban a fayalit (Fe 2 SiO 4) és a magnetit (Fe 3 O 4) formájában kristályosodik a matt öntési vagy vízhűtési folyamat során. A kristályos fázisoknak néhány jellemző morfológiája figyelhető meg. A magnetit egy köb alakú kristályt mutat, körülbelül 1 um átmérővel (3. ábra, 1. fázis), míg a fayalite (magas alumínium- és cinktartalommal) orsószerű kristályként jelenik meg, amelynek vékony és hosszú ágai vannak (ábra 3., 2. és 3. fázis), az üvegtest mátrixában elosztva (3. ábra, 4. fázis). Egyéb nyomelemeket vagy fázisokat mutatunk be, amelyeket a jelenlegi dokumentum nem részletez.