Способ получения отвердителя на основе гидрогранатов кальция для изготовления литейных стержней и форм
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРДИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ГИДРОГРАНАТОВ КАЛЬЦИЯ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙ И ФОРМ, включающий смешивание окиси кальция с нагретым щелочно-алюминатным раствором с образованием пульпы , выдержку пульпы, ее разделение с последующей промывкой и термообработкой осадка, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода отвердителя, окись кальция предварительно смешивают с аморфньп кремнеземом при массовом соотношении окись кальция:аморфный кремнезем, равном
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (1М (11) 3(61) В 22 С 1/10!
g," t „ ;,)щ(,л;,(I <
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3427439/22-02 (22) 20. 04.82 (4 6) 15 . 10. 8 3. Бюл. Р 38 (72) А.И.Алексеев; В.П.Алферов, В.А.Баранов, А.Д.Горячев и В.Н.Смирнов (53) 621. 742. 4 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 343506, кл. В 22 С 1/10, 1971.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2922324/22-02, кл. В 22 С 1/10, 1980. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРДИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ГИДРОГРАНАТОВ КАЛЬЦИЯ
ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНО)(СТЕРЖНЕЙ И
ФОР(4, включающий смешивание окиси кальция с нагретым щелочно-алюминатным раствором с образованием пульпы, выдержку пульпы, ее разделение с последующей промывкой и термообработкой осадка, о т л и ч а ю щ и и сятем,,что,,с целью повышения выхода отвердителя, окись кальция предварительно смешивают с аморфным кремнеземом при массовом соотношении окись кальция:аморфный кремнезем, равном (5-28):1.
1047577
Изобретение относится к литейному произ водстну, а именно к технологии получения отвердителя на основе гидрогранатов кальция, используемых для самотвердеющих стержневых и формовочных смесей.
Известна технология синтеза отвердителя иэ известняка и различных глиноэемосодержащих материалов (технический глинозем, бокситы, алуниты, каолинитоные, глины и т.п.) путем высокотемпературного обжига гранулированной и хорошо перемешанной шихты при 1400-1500 С (1 .
Однако полученный по данной технологии отвердитель имеет нестабильный состав содержание трехкальциевого алюмината в нем колеблется от 25-98 мас.%,дорогостоящ ввиду использования высокотемпературного обжига, а выход отвердителя составляет всего 50-60%.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемо. му результату является способ получения отвердителя на основе гидрогра натов кальция для изготовления литейных стержней и Форм, сущность которого заключается в следующем.
Первоначально путем обработки щелочно-алюминатного раствора известью получают гидроалюминат кальция, который затем обрабатывают щелочноалюминатным раствором, содержащем
0,3 мас.Ъ двуокиси кремнезема. Полученную пульпу выдерживают при температуре не более 100 С 1-6 ч для протекания реакции синтеза гидрогранатов кальция. Осадок отделяют иэ щелочного раствора и производят про,мывку твердой фазы водой из расчета
Ж:Т=1-3 для удаления остаточной щелочи. Твердую фазу подвергают термообработке при 290-370 С, после чего получают отверцитель заданного состава $2).
Данный способ характеризуется огносительно низким выходом отвердителя: процесс насыщения ЗСаО AP<(h
6 Н О кремнеземом протекает неравномерно, из-эа чего в конечном продук- те получается механическая смесь гидрогранатов кальция, имеющих различную степень насыщения кремнеземом.
Целью изобретения является повышение выхода отвердителя.
Цель достигается тем, что согласно способу получения отвердителя на основе гидрогранатов кальция для иэ— готовления литейных стержней и форм, включающему смешивание окиси кальция с нагретым щелочно-алюминатным раствором с образованием пульпы, выдержку пульпы, ее разделение с последующей промывкой и термообработкой осадка, окись кальция предварительно смешивают с аморфным кремнеземом при массовом соотношении окись кальция:аморфный кремнезем, равном (5-28): 1, Описываемым способом может быть получен гидрогранат кальция состава
3СаО А0<О> (%О,)„(Н,О),, где х
S = (О, 03-0,6), y = (0, 9-1,47) .
При массовом соотношении СаО: 5>О
2. (.аморфн.) менее 5:1 получаются гидрогранаты кальция, в которых молекулярное отношение g 02 ..АК О более
10 О, 6>, что нецелесооб раз но ввиду снижения активности отвердителя.
При массовом соотношении CaO:6 О (аморфн.) более 28:1 получаются гидрогранаты кальция с мольным отноше15 нием S O<.М О меньше 0,03. При этом условии синтез ируемые гидрогранаты кальция после термообработки обладают высокой гидравлической активностью и малостабильны при хранении.
Полученную смесь СаО и 5i О обрабатывают щелочно-алюминатным растнором гидрохимическим методом. Пульпу выдерживают в течение 1- 6 ч при температуре не выше 100 С, в результате чего происходит синтез гидрогранатов кальция. При вьдер:кке пульпы менее
1 ч реакция синтеза протекает не полностью и выход продукта составляет всего лишь 80Ъ, а при выдержке больше б ч выход продукта не увеличивается выше 97%.
Затем пульпу разделяют на твердый осадок, содержащий соединения гидрогранатового ряда с содержанием гидратной воды 4,80-5,94 моль и ще35 лочной раствор. Твердый осадок промывают водой из расчета Ж:Т = 1-3, причем при Ж:Т меньше 1 н осадке остается избыточное содержание (до 3%) N а О, что может привести к
40;браку отливок по пригару. При Ж:Т больше 3 содержание и а О составляет меньше О, 2Ъ и дальнейшее увеличение количества промывной воды экономически нецелесообраз но. После э того твер4 дый осадок подвергают термообработке при 290-370 С до получения частично дегидратированных соединений гидрогранатов кальция с содержанием гидратной воды 0,9-1,47 моль. Данные соединения являются отнердителями, причем.при температуре термообработки 290 С частично-дегидратированные соединения требуемого состава не образуются, а при температуре выше о
370 С гидрогранат кальция разлагается на составные части (Ca0,12СаО М
Х7; 0 О,) .
В результате осуществления предлагаемого способа получается отвердитель, содержащий 95-97% основного вещестна.
В качестве аморфного кремнезема используют материал, содержащий 70%
5 О > общ., 70% 5 0, аморф., 30%
Н О и с дисперсностью менее 40 мкм.
1047577
Пример 1. Известняк, со, держащий 10 кг СаСО1, поднергают обжигу при 1100, при этом получают
5,6 кг СаО. Известь смешивают с
400 г кремнезема из расчета весового соотношения CaO: 5 0@, равного 14, и смесь вводят при 75 С в алюминатный раствор, содержащий 50, 0 г/л АР<О> иэ расчета получения молекулярного отношения CaO: At<0>, равного 3. Полученную пульпу вь перживают в течение 1О
3 ч для прохождения основной реакции синтеза. В результате синтеза получают 12, б кг 3СаО А 0 О, 15(0 5,8Н О, после чего производят отделение твердой фазы от щелочного раствора на 15 промывном фильтре и промывку твердой фазы горячей водой в количестве
31,5 кг с температурой 75 С до остаточного содержания.щелочи 0,15Ъ
Ма О. Промытый осадок подвергают суш-2р ке при 260 С печными газами, после чего получают отвердитель состава:
3СаО И О 0,1М О 1,4Н,20. Выход отвердителя составляет 95 Ъ .
Пример 2. Известняк, содержащий 10 кг СаСО подвергают обжигу при 1000 С, при этом получают
5,6 кг СаО. Известь в количестве
5, б кг смешивают с 0,56 кг 5 j О из расчета получения весового отношения CaO: Q 0, равного 10. Полученную гомогенную смесь вводят при
5 О С в алюминатный раствор, содержащий 100 г/л М2 0 . Пульпу выдерживают в течение 1 ч. В,результате синтеза получают 13,0 кг 3СаО.АР О>
О, 28 5(02 5,44Н О. После выдержки пульпу разделяют фильтрацией, при этом на 13 кг осадка расходуют 24 кг горячей воды для удаления щелочи иэ осадка. Конечное содержание ЙО 0 в 40 осадке 0,9Ъ. Промытый осадок подвергают сушке при 325 С. В результаге синтеза получают отвердитель
3СаО-А1 О 0,235 О 1,22Н О. Выход отвердителя составляет 96;- .
Пример 3. Известняк, содержащий 10 кг СаСО, подвергают обжигу при 1200 С, при этом получа-. ют 5,6 кг ÑàO. Известь в количестве
5,6 кг смешивают с 0,2 кг Si 0< из расчета получения весового отйошения
CaO: 5(0, равного 28..Полученную гоо могенную смесь вводят при 95 С в алюминатный раствор, содержащий 75 г/л
М 09. Пульпу выдерживают в течение
4 ч. В результате синтеза получается 12, 6 кг 3СаО АЙ О . О, 03 5iO< 5, 94Н С
После выдержки пульпй ее разделяют фильтрацией и промывают водой из расчета Х(:Т=З, т.е. на 12,6 кг расходуют 37,8 кг горячей воды для удале40 ния щелочи из осадка. Конечное содержание N a @O в осадке О, 1Ъ. Промытый осадок подвергают сушке при 300 С.
В результате синтеза получают отвердитель состава 3CaO AkyOq. О, 03к g5 ъ.б;О, 1,47Н О. Выход отвердителя составляет 97Ъ .
Пример 4. Известняк, содержащий 10 кг СаСО, подвергают обжигу при 1000 С, при этом получают.
5,6 кг СаО. Полученную известь смешивают с 1, 12 кг 5 О из расчета получения весового отношения CaO: 5 О, равного 5. Полученную гомогенную смесь вводят при 75 С в щелочно-алюминатный раствор, содержащий 5 О г/л
А0 0>, и выдерживают в течение б ч.
В результате синтеза получается
13,2 кг 3СаО AÐ O . 0,6SiO 5,36Н О.
После выдержки пульпу разделяют фильтрацией, при этом на 13,2 кг осадка расходуют 26,4 кг воды для удаления щелочи иэ осадка. Конечное содержание N a O 0,5Ú. Промытый осадок йодвергают сушке при
350ОС. В результате получают отвердитель 3СаО АЕ 0 О, 65 О . О, 9Н О.
Выход отнердителя составляет 97Ъ.
Кроме использованного в примерах
1-4 аморфного кремнезема, аналогичные результаты могут быть получены при использовании кремнеземсодержащих соединении, например, силиката натрия (К а 5a 0, силиката кальция (CahiО 1, а также гидросиликата кальция (CaO hiO . H. О) . Возможно использование после соответствующих термических и гидрохимических обработок коалина (A(. О,, 25 О 2Н. О) .
Все перечисленные соединения содержат связанный кремнезем и при введении их в щелочно-алюминатный раствор в смеси с окисью кальция образуют гидрогранаты кальция переменного состава:ЗСаО АЕ Оз 5 0<
x(6-2х> H О. Содержание S О н гидрограната кальция определяется только весовым соотношением Ca0: S О и не зависит от присутствия в исходных соединения Af Пример 5. Известняк, содер жащий 10 кг СаСО, подвергают обжигу при 1000 С, при этом получают 5,6 кг СаО. Известь в количестве 5,6 кг смешивают с 1,22 кг силиката натрия состава Na+O S10 из расчета, олучения весового отношения CaO: S О, равного 10. Полученную гомогенную смесь вводят при 100 С в алюминатный раствор, содержащий 100 г/л М 0 . Пульпу выдерживают в течение 10 ч. После выдержки пульпы получают 13 кг гидрограната кальция состава 3СаО А8 0 . 0,285iOg 5,44Н О. После операций промывки и термообработки осадка при 325 C получают отвердитель состава 3Ca0 А1т0 .0,28ЯО к 1, 22Н О. Выход отвердителя составляет 96t. 1047577 Т а б л и ц а 1 Весовое соотношение СаО 5 0 Состав Выход, Ъ Способ Предлагаемый 10 25 60-70 Прототип Таблица 2 Смесь, Р 2 (отвердитель получен спосо бом по прототипу) 1 (отвердитель получен предлагаемым способом) 100 100 Кварцевый песок Сульфитно-дрожжевая бражка 7,5 7,5 Пример б. Известняк, содержащий 10 кг СаСО, подвергают обжигу при 1000 С, при этом получают 5,6 кг СаО. Известь в количестве 5, 1 кг смешивают с 1, 16 кг силиката кальция состава СаОф01 иэ расчета получения весового отношения CaO: : 5jO2, равного 10. Полученную гомогенную смесь вводят при 100 C в алюминатный раствор, содержащий 200 г/л М O . Пульпу выдерживают в течение 5 ч. B результате синтеза получают 13 кг 3СаО- А1,1 О 0,28 90< 5,44Н10. После промывки и термообработки получают отвердитель состава ЗСаОХ Иэ данных табл.1 видно, что выход отвердителя, полученного предлагаемым способом, выше, чем способом по прототипу . Состав и свойства смесей Содержание ингредиентов, мас.ч. Х Ы О 0,285 О 1, 22Н О. Выход отвердителя составляет 96%. Аналогичные результаты могут быть получены при использовании 5 каолина М O>- 2SiO> 2Н О, который предварительно необходимо подвергнутьь термообработке при 6 0 0-8 0 О С, а затем смешать с окисью кальция и ввести в алюминатный раствор. В табл. 1 приведены сравнительные результаты синтеза отвердителя предлагаемым способом и способом по прототипу. ЗСаО М O О, б SjO . 0,9Н О Мономинеральный продукт 3СаО. АР<О> О, 25 О 1, 22Н О Мономинеральный продукт 3CaO At<0> О, 035< О> 1, 47Í О Мономинеральный продукт Смесь гидрогранатов кальция 3Ñà0 At 0 ° (0,03-0,6) 5i0 Х(0,9-1,47) В табл.2 приведены физико-механические свойства самотвердеющей смеси с отвердителем, полученным предлага-. емым способом и способом по прото1047377 Продолжение табл.2 Смесь, Р Состав и свойства смесей 3,5 4,5 Свойства сравниваемых смесей Живучесть, мин 20-25 22-25 Прочность на сжатие, кгс /см, через 1 ч 10 3 ч 17 24 ч 26 Осыпаемость, Ъ 0,05 О, 05 содержанием отвердителя в составе самотвердеющей смеси. При этом предлагаемый способ является более производительным, поскольку позволяет получить больший выход отвердителя. Составитель С. Тепляков Редактор А.Гулько Техред М.Тепер Корректор М.Демчик Заказ 7812/9 Тираж 813 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 7<-35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Гидрогранат кальция состава СаО ЗМ О - О, 37 5jP < 1, 13Н О Как видно из табл. 2, физико-механические свойства смеси с отвердителем, полученным предлагаемым способом, достигают тех же значений, что и с отвердителем, полученным спо-49 собом по прототипу, но с меньшим 1 (отвердитель получен предлагаемым способом) 2 отвердитель получен способом по прототину) 
