Айрон Пирит

Применение железного колчедана в колесах и тормозных накладках на смоляной связке

Высококачественный железный колчедан используется в различных условиях, включая накладки тормозных колодок и колеса на смоляной связке в условиях шлифования. Africal Pegmatite является ведущим шахтером, мельником и поставщиком железного колчедана высочайшего качества для этих и многих других применений

Что такое железный пирит?

Железный колчедан (дисульфид железа (ii), FeS2) является природным сульфидным минералом и является наиболее распространенным примером. Он находится естественно в кварцевых швах и наряду с угольными месторождениями. В чистом виде, он имеет металлический блеск, который придает ему поверхностный вид на золото - следовательно, пирит часто называют "золото дурака". Пирит находит множество применений, но многие из них связаны с его относительно недорогой стоимостью и умеренным и высоким уровнем твердости от 6 до 7 по шкале Мооса по сравнению с железом (4 Мооса) и человеческим ногтем (2 Мооса). Из-за этой твердости его часто можно найти в механических условиях, где требуется высокий допуск к резистивному давлению, например, в качестве компонента тормозных колодок и в качестве наполнителя в шлифовальных кругах для производственного сектора; Но там, где не требуется сверхтвердый материал, такой как алмаз. В дополнение к высокому уровню твердости, пирит имеет умеренную температуру термического разложения, разлагаясь при температуре 540-700 °C на сульфид железа (ii) и элементарную серу, что делает его хорошо подходящим в качестве компонента в широком спектре процессов измельчения и трения. Он также нетоксичен. Несмотря на то, что пирит состоит в основном из железа по весу, он не считается полезным источником железа. Одним из многих преимуществ добавления пирита в абразивные и фрикционные процессы является то, что обычно требуется не только небольшое количество пирита, но и недорогая природа пирита означает, что его включение даже в самые крупные процессы далеко не является экономически невыгодным.

Железный колчедан для тормозных накладок

Тормозные колодки состоят из фрикционных добавок. Добавки тормозных колодок включают в себя, связующие вещества, наполнители и укрепляющие волокна, которые в совокупности производят площадку, которая одновременно проста в производстве и надежна, в то же время уменьшая нежелательные побочные эффекты, такие как избыточный шум и тепло.


Пирит
в основном используется в качестве - возможно, как это ни парадоксально - смазки при производстве тормозных колодок для различных применений. Применение железного пирита может включать наполнитель тормозной подкладки. Добавление пирита к колодке модулирует твердость - коэффициент трения, решающий фактор в производительности тормозной колодки, так как твердый, который слишком силен, также может быть хрупким, который затем потерпит неудачу при высоком давлении и тепловом сценарии торможения трения. Неудачная тормозная колодка означает неэффективное торможение и потенциальный риск для жизни. Тормозные функции через преобразование кинетической энергии в тепловую энергию - таким образом, очень важно, чтобы любой тормозной колодки имеет высокую общую способность равномерно распределять тепло.

Тормозной колодки и тормозной диск

Как используется?

Для тормозной накладки используется iron Pyrite для тормозной накладки в качестве смазки в конструкции тормозных колодок, а также тормозной накладки. Термин "смазка" кажется нелогичным, но при применении торможения, очень важно, чтобы единый шаблон торможения достигается каждый раз. Таким образом, производители тормозных колодок используют фрикционные добавки - как смазочные материалы, так и абразивы - для модулирования тормозного пути для однородности.

Выбор смазки часто для обеспечения эксплуатационных температур поддерживаются ниже, чем у металлической тормозной колодки. Температура разложения полуметаллического пирита идеально соответствует требованиям. Смазочные материалы могут составлять от 5 до 30 композиций тормозной колодки, и, как правило, пирит добавляется в процесс производства тормозных колодок в виде мелко молотого порошка. В дополнение к пути смазки, пирит помогает в теплорассеивении в площадке, где пирит действует в роли наполнителя, в дополнение к фрикционной добавочной роли.

Утюг пирит для тормозной подкладки находится и используется в высокопроизводительных тормозных колодок и обуви (для различных режимов торможения) как фрикционная добавка и наполнитель тормозной подкладки, особенно в автомобильном секторе, такими брендами, как Ferodo, Road House и Bosch - наряду с металлическим железом, гематитом и углеродом в качестве первичных материалов трения.

Тормозные колодки, содержащие пирит, в целом превосходны, обеспечивая равномерную тормозную способность в диапазоне скоростей и применяемой интенсивности торможения. Долговечность колодки зависит от того, какая часть компаунда тормозных колодок удаляется в результате разрушения трения, а часть «пыли», которая улетучивается, частично способствует локальному загрязнению воздуха наряду с мусором, таким как микропластик / резиновая пыль из шин на дороге. Исследования показали, что тормозные колодки, содержащие пирит, стабильны при различных типах торможения, при этом пирит теряется из-за «пыли» (7). Размер выделяемой пыли варьируется от 10 нм до 10 мкм и может быть опасен для здоровья человека (8). Само собой разумеется, что меньшее количество материалов с более высокими эксплуатационными характеристиками будет выбрасываться в виде твердых частиц. Единственный недостаток длительного использования тормозной колодки, содержащей пирит, заключается в том, что при разложении пирита - после длительного использования при высоких температурах - выделяется сернистый газ (9), который считается вредным. Из-за количества используемого пирита, времени, необходимого для достижения пути разложения, и низкого общего количества выделяемой серы в любом случае, это не рассматривается как серьезная проблема.

В качестве наполнителя пирит обеспечивает дополнительные преимущества в дополнение к тем, которые доступны в процессе торможения. Общая механическая прочность накладки повышается за счет улучшения адгезии абразивных зерен к связующему; абразивные зерна лучше защищены от вредного газовыделения во время обжига колодки в процессе ее изготовления; Наполнитель предотвращает термическую деструкцию самого связующего.

Однако пирит редко используется в качестве единственного компонента тормозной колодки. Отвод и регулирование тепла являются важной частью функциональности тормозов. Исследования показали, что другие металлические включения, которые уже известны своими превосходными свойствами рассеивания тепла вне торможения, могут быть использованы в тормозной системе на основе пирита (10). Пирит обладает высокой устойчивостью к этим включениям и, как было продемонстрировано, работает синергетически с такими включениями, как порошкообразный цинк, медные волокна и латунные волокна. Несмотря на добавление этих других материалов, новые композитные тормозные колодки показали стабильные фрикционные характеристики.

В исследовательской среде использовались и другие связующие материалы на основе сульфидов. Твердые смазочные материалы/связующие, включая трисульфид висмута, дисульфид олова и дисульфид сурьмы, были протестированы в идеализированном сценарии торможения, где графит является основным компонентом тормозной колодки. Испытания показали, что эти непиритные материалы имеют несколько лучшие характеристики с точки зрения стабильности трения, но показали худшие характеристики с точки зрения износа (11).

Как было установлено ранее, большое количество тепла и давления выделяется на стыке тормозной колодки и колеса. Есть исследования, которые показывают, что в этих огромных условиях сам пирит может образовываться in situ. Исследователи использовали мессбауэровскую спектроскопию, чтобы исследовать состояние тормозной поверхности и увидеть, какие соединения там присутствуют. Предполагается, что между тормозной колодкой и колесом образуется третья поверхность, т.е. фрикционная пленка, которая может содержать пирит среди других соединений (12).

тормозные колодки и тормозной диск, изготовленные с использованием железного пирита

Железный колчедан в колесах, скрепленных смолой

Круг на смоляной связке - это один из типов шлифовальных кругов, используемых в промышленности, они состоят из абразива (например, карбида кремния или синтетического алмаза, часто называемого «песком»), наполнителя (обычно неорганического соединения) и связующего. Связующие вещества имеют органическую природу - как правило, фенольные смолы. Железный колчедан является эффективным и экономичным выбором для наполнителя шлифовального круга (13). Добавление наполнителя в смолу улучшает смолу (и, следовательно, общую оснастку) за счет повышения термостойкости, ударной вязкости и устойчивости к поломкам (14) - и часто отвечает за увеличение пористости. Пористость является важным понятием в промышленном измельчении - более высокий уровень пористости увеличивает подачу СОЖ в зону измельчения, одновременно обеспечивая удаление мусора и остатков. Наполнитель также может выступать в качестве вторичного абразива. Обычные абразивные круги обычно имеют содержание смолы около 8 мас.%, содержание наполнителя около 3 мас.%, при этом остальная часть приходится на первичный абразив/зернистость (15).

Как используется?

Во время изготовления фенольных сеянных коррясь мелистого шрены, пирит добавляется в качестве наполнителя в мише наряду с песком, с добавлением наполнителей, частично ответственных за сорт и твердость мисы в целом. Применение железного пирита включает в себя используется в качестве шлифовального колесного наполнителя, пирит описывается как «активный наполнитель», так как поверхность железного пирита взаимодействует с другими соединениями в ресину, что является взаимосвязанной микроструктурой наполнителя. Сера - содержащие добавки, такие как пирит предотвратить образование слоев оксида металла через высокую температуру реакции redox, которая, в свою очередь, вызывает задержку окисления фенольных связей смолы себя, в свою очередь, продлевая срок службы инструмента.

Измельчение колеса с искрами

Кроме того, диоксиды серы, которые могут образовываться при разложении пирита, могут замедлять термическое разложение самой синтетической связующей смолы, обеспечивая дополнительный срок службы оснастки (19). Наполнители, такие как пирит, обычно используются в шлифовальном и смоляном круговом пространстве в диапазоне нагрузки до 20% по весу, по сравнению с самим абразивом, который можно найти в 65-90%, а связующее фенольной/синтетической смолой используется где-то от 5 до 20% по весу (20). Пирит считается «предпочтительным» наполнителем для таких применений - якобы из-за его низкой цены и высокой производительности в различных сценариях измельчения.

шлифовальная машина, которая использует железный пирит

Мелисы кабальных шлифовальные колеса используются в обычных, высокой точности и супер абразивных шлифовальных ситуациях, для последних двух сценариев, высокая теплоемкость пирита приходит в выгодном качестве тепловой раковины, снижение температуры в месте шлифовальной деятельности и тем самым повышая производительность. Сама связь известна своей способностью выдерживать высокий уровень ударной нагрузки.

Iron Pyrite для шлифовальных колес добавляется в чистом монокристаллической форме, принимая осколок, или форму иглы, это дополнение не только помогает с повышением теплопроводности, как упоминалось ранее, но повышает прочность и пористость скрепленная брассосом. В целом, долговечность увеличивается, что приводит к более шлифовальные время и меньше требований для замены шлифовального инструмента. Пирит был использован во многих различных скрепленных сеяных сортов, включая применения с керамическими, карбидными и абразивами глинозема.

В качестве наполнителя пирит добавляется в шлифовальные круги на смоляной связке, в первую очередь, для повышения прочности, но другие преимущества включают в себя гарантированное обеспечение пространства для добавления обрабатывающей или смазочно-охлаждающей жидкости; обеспечивают лучшую ударопрочность за счет объема колеса; обеспечивают среду, позволяющую постепенно и контролируемо эрозировать соединения, обнажая свежие режущие кромки, и обеспечивают определенную химическую стойкость круга к охлаждающим или обрабатывающим смазочным материалам (22). Общая общая стабильность смолы особенно повышается за счет присутствия наполнителей, как и общие характеристики прочности на изгиб (23).

Было показано, что шлифовальные круги, использующие пирит в качестве компонента наряду со стекловолокном и бакелитом в качестве связующего, более долговечны в течение длительного времени шлифования, чем те, которые содержат только углеродные элементы (24), примерно на 30%, когда использовалось всего 7,8% пирита по весу. Пирит применим не только к традиционному производству шлифовальных кругов и/или носителей, но и может быть использован в новых методах производства мелющих тел, таких как лазерное спекание и 3D-печать (25).

тормозной колодки и тормозной диск

Специализированные типы шлифования

Современные технологии измельчения также могут использовать преимущества пирита и особенно хорошо подходят для инженерных проектов современного поколения, таких как строительство высокоскоростной железнодорожной инфраструктуры. Высокоскоростное шлифование рельсов - это высокоэффективный метод шлифования, который основан на относительном движении между шлифовальным кругом и рельсом - как правило, на гораздо больших расстояниях, чем обычное шлифование. Благодаря этому относительному движению повышается эффективность и общая скорость шлифования, что особенно важно для крупных инфраструктурных проектов. Пирит, как и в других сценариях измельчения, ценится за свою способность служить абразивом и рассеивателем тепла (26). Он хорошо работает в суровых условиях измельчения, характерных для железнодорожной промышленности, где пирит поглощает тепло измельчения, соединяясь с кислородом, образуя оксид железа и диоксид серы, снижая общую температуру измельчения. Из-за накопления тепла шлифования утверждается, что рельсошлифовальные круги на основе пирита лучше всего подходят для шлифования короткими резкими порциями, в отличие от непрерывного и непрерывного действия (27).

В связи с постоянно растущим интересом к использованию современных и/или модных материалов, таких как углеродное волокно, интерес переключился на то, могут ли они быть пригодны для использования в тормозных системах. Как всегда, используя пирит в качестве связующего, были разработаны круги на основе углеродного волокна, которые показали себя достаточно эффективными в роли первичного шлифования (28). Выбор такого прочного связующего считается важным, с отличными свойствами прочности.

Где еще применялся пирит?

Пирит использовался и в других промышленных ситуациях. В качестве источника серы было обнаружено, что пиритные огарки являются хорошей добавкой/наполнителем для битума, используемого в дорожном строительстве. Выполняя, а также установленные наполнители (Портлендский цемент, известняковая пыль), полученный пирит-допинг битум привел к хорошим данным в тестировании на смешиваемость, стабильность и поток. Кроме того, такое добавление пиритных огарков можно рассматривать как экологически полезное, поскольку оно предотвращает отходы пиритных огарков (побочный продукт добычи угля) (29,30). Как компонент «шунгитовых» месторождений, железный колчедан был найден в небольших количествах и использовался в целом в качестве усилителя производства синтетического каучука, наряду с другими минералами (31).

Помимо использования в качестве наполнителя, пирит в последние годы нашел и другие применения, в частности, в качестве катода в новых типах аккумуляторных элементов. Нанокристаллический катод пирита был показан, используемый наряду с анодом магния в двойном электролите соли натрия/магния, что обеспечивает плотность энергии около. 210 ватт-часов на килограмм, что сопоставимо с лидирующими на рынке литий-ионными элементами, и в два раза больше, чем у магниево-ионных элементов. Это особенно хорошо, учитывая низкую стоимость материалов(32).

Благодаря невероятно низкой электрической запрещенной зоне 0,95 эВ и характеристикам полупроводника n-типа, железный колчедан был идентифицирован как потенциально полезный материал для производства гибких солнечных элементов, демонстрирующий высокие свойства поглощения солнечного света с использованием гораздо более тонких слоев, чем для кремния (33). Исследователи, однако, обнаружили, что трудности, возникающие из-за дефектов поверхности (отсутствие атомов серы в кристаллической структуре) вызывают неэффективность использования в качестве солнечных элементов. Несмотря на это, работа над этим, казалось бы, многообещающим материалом продолжается (34).

шлифовальные колеса

Консультирование по оксиду марганца

  • Железный колчедан - это природный минерал серы, который имеет хороший уровень твердости и профиль термической стабильности, который полезен при торможении и шлифовании, а также относительно недорог и нетоксичен.
  • Применяется в качестве фрикционной присадки при изготовлении тормозных колодок и колодок, в качестве смазки, для обеспечения равномерности в процессе торможения. Его можно использовать совместно с другими твердыми смазочными материалами или наполнителями
  • Он используется в корыстных колесах в качестве активного наполнителя, повышая производительность общего шлифовального колеса за счет повышения уровня пористости, модуляции теплопроводности и физической силы колеса. Одним из очень перспективных вариантов использования является шлифовка рельсов для использования на высокоскоростных железных дорогах
  • Показано, что пирит является полезным наполнителем в производстве битума, заменяя традиционные наполнители, такие как известняк и цемент; и в небольших количествах в производстве каучука
  • Пирит нашел и другие применения за пределами наполнителей, например, в смешанных аккумуляторных элементах, а также в качестве потенциального материала для производства солнечной энергии.


African Pegmatite
является основным промышленным партнером по поставке и переработке железного колчедана высочайшего качества для целого ряда применений, в том числе в сценариях с облицовкой колес и тормозных дисков из смолы. African Pegmatite обладает опытом, возможностями и охватом, чтобы иметь возможность поставлять пирит для любого применения в соответствии со строгими спецификациями любого клиента по всему миру.

Пириты порошок в кастрюле

Ссылки

1 D Чан и G W Стаховяк, Proc. Инстн. Мех. Энгрс. Часть D: J. Автомобильная инженерия, 2014, 218, 953

2 Патент США 6080230, 2000

3 Патент США 6220404, 2001

4 D. Rafaja et al.,Wear, 2002, 252,189

5 I. Городские и др. Носите, 2001, 251, 1469

6 F. Amanto et al., Revista de la Sociedad Espa'ola de Mineraloga, 2012, 16, 154

7 О. Шнеевайс и др., Анализ наночастиц, выделяемых из тормозов автомобиля, в: NANOCON, Брно, Чехия, 2015

8 С. Кумар и С. К. Гош, Proc. Inst. Mech. Eng., Part D: J. Automob, Eng., 2019, 234, 1213

9 А. Рудавска (ред.), Абразивная технология: характеристики и применение, BoD, Нордерштедт, Германия, 2018 г.

10 К. А. Ахмед и др., Proc. Inst. Mech. Eng. Eng ., Part J: J. Eng. Tribology, 2022, 236, 292

11 К. Сатикбаша и др., Ind. Смазка и трибология, 2021, 73, 325

12 М. А. З. Васконселлос и др., Wear, 2010, 268, 715

13 К.Х.Д. Бушов (ред.), Энциклопедия материалов: наука и технология, Пергам, Лондон, 2001

14 Б. С. Линке, Журнал CIRP по производственной науке и технологиям, 2014, 7, 258

15 Б. С. Линке, Произ. Англ. Res. Devel., 2016, 10, 265

16 А. Вёлькель и Б. Стшемецка, Int. J. Адгезия и абразивы, 2007, 27, 188

17 А. Вёлькель и Б. Стршемецка, Acta Chromatographa, 2016, 16, 140

18 А. Кноп и Л. А. Пилато, Фенольные смолы: химия, применение и производительность, Springer, Берлин, 1985

19 Ф. Клоке, Производственные процессы 2: шлифование, хонингование, притирка, Springer, Берлин/Гейдельберг, 2009

20 А. Кноп и др., Фенольные смолы: химия, применение, стандартизация, безопасность и экология , Springer, Берлин/Гейдельберг, 2000

21 Х. Охимори (ред.), Трибология процессов абразивной обработки, Уильям Эндрю, Оксфорд, 2013

22 Б. Линке, Жизненный цикл и экологичность абразивных инструментов , Springer, Берлин/Гейдельберг, 2016

23 А. Кноп и Л. А. Пиальто, Фенольные смолы: химия, применение и производительность, Springer, Берлин/Гейдельберг, 2013

24 Коротков А.В., Коротков В.В., Конф. Сер.: Магистр наук, 2020, 709, 022020

25 Ф. Чжан и др., Ceram. Int., 2019, 45, 20873

26 Лю. и др., Микромашины, 2022, 12, 2118

27 P. Liu et al., Конст. Построить. Матер., 2022, 319, 126073

28 Коротков А.В., Коротков В.В., IOP Conf. Ser.: Mater. Eng., 2020, 709, 022020

29 А. Х. Лав, Использование пиритного шлака в качестве наполнителя в битумных смесях на Национальном симпозиуме по использованию переработанных материалов в инженерном строительстве, Бартон , Австралия, 1996 г.

30 G. Papierer et al., Rheologica Acta, 1981, 20, 78

31 М. К. Наурызбаев и др., Производство шунгитовых концентратов – многофункциональных наполнителей эластомеров на XVIII Международном конгрессе по обогащению угля, Санкт-Петербург, 2016

32 М. В. Ковалемо и др., Хим. Матер. 2015г. , 27, 7452

33 Х. Дахман и др., Возобновляемые источники энергии, 1991, 2, 125

34 М. З. Рахман и Т. Эдвинссон, Joule, 2019, doi: 10.1016/j.joule.2019.06.015