Właściwości żużla porecyklingowego w procesie recyklingu metalowych materiałów kompozytowych zbrojonych cząstkami

• Autorzy: Jackowski J. , Suchora M. , Szymański P.

Warianty tytułu

EN

The properties of after-recycling slag in the recycling process of the particle reinforced metal matrix composite materials

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Najbardziej racjonalny recykling metalowych materiałów kompozytowych wytwarzanych metodami odlewniczymi polega na rozdzieleniu składników. Istnieje, co prawda, możliwość przetapiania zawiesinowych materiałów kompozytowych i ponownego odlewania zawiesiny, ale jest to szczególny przypadek recyklingu. W przypadku drobnych i zanieczyszczonych odpadów zawiesinowych materiałów kompozytowych, a także materiałów z nasycanym zbrojeniem recykling może być dokonany tylko przez rozdzielenie składników. Proces rozdzielania składników zawiesiny recyklowanego materiału kompozytowego wymaga stosowania dodatkowej fazy ciekłej w układzie recyklingowym, zwanej ośrodkiem. Jest nią stopiona mieszanina soli, która przejmuje cząstki fazy zbrojącej recyklowanej zawiesiny. Proces zamiany zawiesin (przejście cząstek zbrojących z osnowy do ośrodka) wymaga mieszania układu w celu jego zemulgowania. Powstały żużel porecyklingowy to zawiesina cząstek fazy zbrojącej w ciekłym ośrodku. Jego właściwości, a szczególnie gęstość, decydują o jego zachowaniu się po zakończeniu procesu, a zatem o możliwości rozdzielenia składników układu złożonego z odzyskanej osnowy kompozytowej i żużla porecyklingowego. Doświadczenia wykonywano w piecu - mieszalniku, stosując wsad złożony z porcji materiału kompozytowego (F3S.20S), głównie w postaci wiórów oraz zmiennych ilości mieszaniny soli (ośrodka). Wskutek takich działań uzyskiwano próbki żużla porecyklingowego o zróżnicowanej zawartości w nim cząstek fazy zbrojącej wyjściowy materiał kompozytowy. Na fotografiach przedstawione zostały przykłady zakrzepniętych układów porecyklingowych stwierdzonych na przekrojach tygielka po zakończeniu procesu. Dokonane obserwacje zachowania się żużla w trakcie procesu recyklingu w połączeniu z analizą zawartości cząstek zbrojących w pobranych próbkach żużli pozwoliły na ustalenie zależności przedstawionej na wykresie. Wykres ten wyjaśnia przyczynę zaobserwowanego zjawiska tonięcia żużla porecyklingowego podczas trwania procesu. Przyczyną tego zjawiska jest zmiana (wzrost) gęstości żużla spowodowana przyrostem zawartości cząstek zbrojących. Zjawisko to powoduje niekorzystne skutki. Utrudnia koagulację kropli emulsji zrecyklowanego układu (kropli osnowy kompozytowej/ /kropli żużla porecyklingowego), spowalnia ich sedymentację po zakończeniu procesu i utrudnia rozdzielenie składników układu porecyklingowego, czyli odzyskanej osnowy kompozytowej i żużla porecyklingowego.

EN

The most reasonable recycling of the metal composite materials manufactured with casting methods consists in separation of the components. The suspended composite materials may be indeed remelted and the suspension recasted again, nevertheless, this would be rather a particular case of recycling. In case of fine and contaminated suspension wastes of the composite materials and the materials with saturated reinforcement, the recycling process consists in separation of the components. The process of separation of the suspension components of the composite material under recycling requires the use of an additional liquid phase of the recycling system, that is called a medium. It is a melted salt mixture that intercepts the particles of the reinforcing phase of the suspension under the recycling process. The process of interchange of the suspensions (i.e. the transfer of the reinforcing particles from the matrix to the medium) requires mixing of the system in order to emulsify it. The after-recycling slag formed this way is a suspension of the reinforcing phase particles in the liquid medium. Its properties, particularly the density, are decisive for its behaviour after the process termination and, in consequence, for possible separation of the components of the system composed of the recovered composite matrix and the after-recycling slag. The experiments have been performed in a furnace-mixer, with the use of a charge composed of the composite material batch (F3S.20S), mainly in the form of chips and varying amount of the salt mixture (the medium). In result of such an approach the after-recycling slag samples have been obtained, of differentiated contents of the phase particles that reinforce the composite material. The pictures show the examples of the solidified after-recycling systems found in the crucible sections upon the process termination. The observations of the slag behaviour during the recycling process, together with the analysis of the contents of the reinforced particles derived from the slag samples, enabled formulating the relationship shown in the diagram. The diagram explains the reason of the phenomenon of slag "disappearance" during the process. It is due to the change (growth) of slag density caused by the increase in the reinforcing particles contents. This gives rise to disadvantageous consequences, resulting in more difficult coagulation of the recycled system emulsion drops (the drops of the composite matrix (the drops of after-recycling slag), their slower sedimentation after the process termination, and more difficult separation of the after-recycling system components, i.e. the recovered composite matrix and after-recycling slag.

Słowa kluczowe

PL

kompozyt; zbrojenie cząstkami; recykling; technologia

EN

particle-reinforced composite; recycling; technology

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Kompozyty
• Rocznik: 2009
• Tom: R. 9, nr 4
• Strony: 342--346
• Opis fizyczny: Bibliogr. 6 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Jackowski J.

autor

Suchora M.

autor

Szymański P.

• Politechnika Poznańska, Instytut Technologii Materiałów, ul. Piotrowo 3, 61-138 Poznań,

Bibliografia

• [1] Jackowski J., Nagolska D., Szymański P., Szweycer M., Warunki recyklingu rozdrobnionych kompozytów metalowych zbrojonych dyspersyjnie i z nasycanym zbrojeniem, [w:] Innowacje w odlewnictwie - cz. I, Instytut Odlewnictwa, Kraków 2007, 259-266.
• [2] Jackowski J., Nagolska D., Suchora M., Szweycer M., Szymański P., Recycling of composite scrap, Archives of Foundry Engineering 2008, 8, 1, 143-149.
• [3] Jackowski J., Nagolska D., Szymański P., Szweycer M., Analiza warunków recyklingu odlewów i odpadów kompozytowych, [w:] Innowacje w odlewnictwie - cz. II, Instytut Odlewnictwa, Kraków 2008, 303-308.
• [4] Szymański P., Recykling odlewów z metalowych kompozytów zawiesinowych, Praca doktorska (w przygotowaniu).
• [5] Jackowski J., Suchora M., Szymański P., Ruch cząstek fazy zbrojącej w zemulgowanych kroplach zawiesiny kompozytowej, Archiwum Technologii Maszyn i Automatyzacji 2008, 1, 28, 73-82.
• [6] Witczak D., Mechanizm zagęszczania żużla ekstrahującego stałe wtrącenia niemetaliczne z aluminium i jego stopów, Praca doktorska, WBMiZ, Politechnika Poznańska, Poznań 1998, niepublikowana.