Изготовление фильтрующих материалов из отходов медного кабельного производства

Введение

В настоящее время с интенсивным развитием металлургии и машиностроения в Республике Беларусь имеются отходы медного кабеля, из которого УП «Белцветмет» наладил выпуск медной сечки — медных разнотолщинных волокон небольшой длины, которые представляют интерес в качестве исходного сырья для производства пористых волокновых материалов (ПВМ). Известно, что свойства пористых материалов определяются свойствами исходного сырья, а также технологией их изготовления.

Целью настоящей работы является исследование свойств исходных волокон, изготовление экспериментальных образцов ПВМ и исследование их структурных и гидродинамических свойств.

Результаты исследований. К основным свойствам волокон относятся их дисперсность, гранулометрический состав, насыпная плотность, плотность утряски, микротвердость и прессуемость.

Дисперсность волокон можно характеризовать двумя параметрами: диаметром волокон и их длиной [1]. На рисунке 1 приведена фотография исходных волокон в состоянии поставки. Их анализ позволяет прийти к заключению, что размеры волокон характеризуются разбросом диаметров от 0,1 до 2,0 мм и длин от 1,0 до 20 мм.

 Внешний вид волокон в состоянии поставки.

Рисунок - 1. Внешний вид волокон в состоянии поставки. 

Гранулометрический (дисперсионный) состав. Волокна представляют собой линейные элементы, и потому, с точки зрения геометрии, характеризуются двумя пара- метрами: диаметром и длиной. Для определения гранулометрического состава применялся метод ситового анализа. Использовались сита с размером ячеек 2,2; 1,6; 1,0; 0,63; 0,4; 0,315; 0,2 мм. На рисунке 2 представлена гистограмма распределения волокон по фракциям, а на рисунке 3 приведены их фотографии.

 Гистограмма распределения волокон по фракциям

Рисунок - 2. Гистограмма распределения волокон по фракциям

Фотографии волокон различного гранулометрического состава

Рисунок - 3. Фотографии волокон различного гранулометрического состава

Основной морфологической характеристикой дисперсной среды является форма ее частиц, которая определяется по принципу сравнения с формой известных макротел.

При рассмотрении исходного сырья были выделены следующие типы форм: пластинчатые гранулы, осколочные гранулы и непосредственно волокна различных  длин и диаметров (рисунок 4).

Результаты анализа ситового рассева исходного сырья позволяют прийти к заключению: на сите с размером ячейки 2,2 мм задерживаются в основном пластинчатые гранулы; на сите с размером ячейки 1,6 мм — осколочные гранулы; на сите с размером ячейки 1,0 мм — осколочные гранулы и волокна большого диаметра (1–2 мм); на сите с размером ячейки 0,63 — волокна диаметром более 0,5 мм и длиной более 15 мм; на сите с размером ячейки 0,4 мм — в основном волокна  диаметром  менее  0,5  мм  и  длиной  7– 15 мм; на ситах с размером ячейки 0,315 и 0,2 мм — большей частью волокна диаметром менее 0,5 мм и длиной до 7 мм.

Классификация частиц исходного сырья

Рисунок 4. Классификация частиц исходного сырья 

Насыпную плотность определяли по ГОСТ 19440-94. Результаты по определению насыпной плотности представлены на рисунке 5. Плотность утряски определяли по ГОСТ 25279-92. Результаты исследований отражены на рисунке 6.               

Зависимость насыпной плотности волокон от гранулометрического состава

Рисунок 5. Зависимость насыпной плотности волокон от гранулометрического состава

Рисунок 6. Зависимость плотности утряски волокон от гранулометрического состава 

Микротвердость            определяли          по      ГОСТ     9450-76.        Результаты     исследования микротвердости неотожженных волокон приведены в таблице 1.

Таблица 1. Зависимость микротвердости неотожженных волокон от фракционного состава 

Прессуемость волокон характеризовали их уплотняемостью.

Выводы. Анализ зависимостей структурных и гидродинамических свойств ПВМ, полученных из отходов, показывает  возможность  варьирования  пористостью  от  20 до 60 %, максимальными размерами пор — от 30 до 310 мкм, средними — от 10 до 100 мкм и коэффициентом проницаемости — от 1 до 150 мкм2, что в конечном итоге позволяет создавать фильтрующие материалы с требуемыми эксплуатационными характеристиками.

 

Литература

  1. Буланов, В.Я. Диагностика металлических порошков / В.Я. Буланов [и др]. – М.: Наука, 1983. – 186 с.
  2. Косторнов, А.Г. Материаловедение дисперсных и пористых металлов и сплавов. Т.1. Киев: Наукова думка, 2002. – 576 с.
Год: 2013
Город: Алматы