Erosive wear of polyethylene in the temperature range between 35 °C and 65 °C

 |  Login

Show simple item record

dc.contributor Aalto-yliopisto fi
dc.contributor Aalto University en
dc.contributor.advisor Lindgren, Mari
dc.contributor.author Koskela, Kalle
dc.date.accessioned 2017-02-24T10:50:47Z
dc.date.available 2017-02-24T10:50:47Z
dc.date.issued 2017-01-31
dc.identifier.uri https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/24672
dc.description.abstract In this thesis, polyethylene’s ability to resist erosive wear caused by slurry in elevated temperatures was examined. The purpose for this study was to investigate polyethylene plastic’s applicability as a liner material for a flotation cell utilized in minerals processing. Since the temperatures in a flotation process do not rise over 65 °C, temperatures above that was not studied, the lowest temperature included to the experiments was 35 °C. In addition to the effect of temperature, the effect of the particle impingement angle and the effect of froth flotation chemicals to the erosive wear of polyethylene was examined. In the literature part of the thesis, influencing factors to the erosive wear rate of thermoplastics were evaluated and earlier studies relating to the erosive wear resistance of polyethylene were reviewed. The erosion resistance of polyethylene plastic has been studied earlier and those studies have indicated that it has good erosion resistance properties compared to many other plastics and steels. However, no studies were found in literature about the erosion behavior of polyethylene in elevated temperatures. In the experimental part, slurry pot experiments were performed for three different polyethylene plastics. The experiments were conducted utilizing quartz sand as the erodent and water as the liquid medium. A linear correlation between the erosive wear rate of the polyethylene plastic and the temperature was established. Hardness measurements were also conducted to the plastics, and similarly it was noticed that the hardness decreased linearly as a function of temperature within this temperature range. Additionally, it was noticed that maximum erosion rate was observed in the impingement angle of 45° and that the flotation chemicals did not change the erosion resistance of polyethylene. Erosion rate was noticed to decrease as a function of time, which was concluded to occur because the erodent material started to wear and lose sharp edges. Because no exponential increase of the erosion rate was established while increasing temperature and the gradient of the linear increase was not high, it may be concluded that polyethylene plastic is based on its wear resistance properties applicable to be utilized as liner material in minerals processing equipment such as flotation cells. This conclusion was also backed up by noticing higher wear of stainless steel, which was included to first slurry pot experiments and also by noticing that a 24-hour slurry pot experiment with particle sizes and solids content similar to flotation did not produce any mass loss to polyethylene. en
dc.description.abstract Diplomityössä tarkasteltiin polyeteenin kykyä vastustaa lietteen aiheuttamaa eroosiokulutusta korotetuissa lämpötiloissa. Työn taustana oli tarkastella polyeteenimuovin soveltuvuutta rikastustekniikassa käytetyn vaahdotuskennon vuorausmateriaaliksi. Vaahdotusprosessissa säiliön lämpötilan ei tulisi nousta yli 65 °C:n lämpötilan, jonka vuoksi työssä tarkasteltiin lämpötila-aluetta 35 °C:n ja 65 °C:n välillä. Lämpötilan lisäksi myös partikkelien iskukulman sekä vaahdotusprosessissa käytettyjen kemikaalien vaikutusta polyeteenin eroosiokulumisen suuruuteen tarkasteltiin. Työn kirjallisuusosassa selvitettiin kestomuovien eroosion aiheuttaman kulumisen nopeuteen liittyviä tekijöitä ja tutustuttiin polyeteenin eroosiokulutuksenkestävyyttä tarkasteleviin aiempiin tutkimuksiin. Polyeteenimuovin eroosion kestävyyttä on tutkittu aiemminkin ja sen on havaittu kestävän hyvin eroosiokulutusta useisiin muoveihin ja teräksiin verrattuna. Kuitenkaan polyeteenin eroosiokäyttäytymistä korotetuissa lämpötiloissa ei löytynyt kirjallisuudesta aiempaa tutkimusta. Kolmen erilaisen polyeteenimuovin eroosiokulumista testattiin säiliössä, jossa oli vettä ja kvartsihiekkaa. Kokeen aikana moottori pyöritti laboratoriomittakaavan reaktorissa olevaa sekoitinta, jonka lapojen painepuolelle oli kiinnitetty polyeteeninäytteitä. Kokeissa käytettiin kuluttavana materiaalina kvartsihiekan ja veden muodostamaa lietettä. Polyeteenimuovin eroosiokulumisen ja lämpötilan välillä havaittiin olevan lineaarinen korrelaatio. Myös tehdyissä kovuusmittauksissa havaittiin polyeteenin kovuudella ja lämpötilalla olevan lineaarinen korrelaatio työssä tarkastellulla lämpötila-alueella. Näiden havaintojen lisäksi kokeet osoittivat suurimman eroosiokulumisen polyeteenillä tapahtuvan partikkelien osuessa sen pintaan 45°:n iskukulmassa. Vaahdotuksessa käytettyjen kemikaalien ei havaittu vaikuttavan polyeteenin eroosiokäyttäytymiseen. Eroosiokulutus hidastui ajan funktiona, tämä todettiin johtuvan kuluttavien partikkelien kulumisesta ja terävien reunojen irtoamisesta. Koska eksponentiaalista kasvua eroosiokulumisessa ei havaittu lämpötilan noustessa, eikä kulmakerroinkaan ollut suuri, voidaan todeta että kulutuksenkesto-ominaisuuksiensa puolesta polyeteenimuovi on soveltuva materiaali käytettäväksi vuorausmateriaalina rikastustekniikan laitteistossa, kuten vaahdotuskennossa. Tätä johtopäätöstä tuki myös havainto, että ruostumaton teräs, joka sisällytettiin ensimmäisiin eroosiokokeisiin, kului enemmän kuin polyeteeni. Lisäksi havaittiin, että 24 tunnin esikokeissa, jossa käytettiin vaahdotuksessa oleville partikkeleille tyypillistä partikkelikokoa ja kiintoaineen määrää, ei havaittu lainkaan massahäviötä polyeteenissä. fi
dc.format.extent 79 + 21
dc.format.mimetype application/pdf en
dc.language.iso en en
dc.title Erosive wear of polyethylene in the temperature range between 35 °C and 65 °C en
dc.title Polyeteenin eroosiokuluminen lämpötilojen 35 °C ja 65 °C välillä fi
dc.type G2 Pro gradu, diplomityö fi
dc.contributor.school Kemian tekniikan korkeakoulu fi
dc.subject.keyword slurry en
dc.subject.keyword erosion en
dc.subject.keyword liner en
dc.subject.keyword wear en
dc.subject.keyword polyethylene en
dc.identifier.urn URN:NBN:fi:aalto-201702242555
dc.programme.major Materiaalien prosessointi fi
dc.programme.mcode MT3002 fi
dc.type.ontasot Master's thesis en
dc.type.ontasot Diplomityö fi
dc.contributor.supervisor Serna, Rodrigo
dc.programme Materiaalitekniikan tutkinto-ohjelma fi
dc.location PK fi


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search archive


Advanced Search

article-iconSubmit a publication

Browse

My Account