Способ термической регенерации отработанных холоднотвердеющих смесей на карбамидном связующем

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЬПС ХОЛОДНОТВЕРДЕЮЩИХ .СМЕСЕЙ НА КАРБАМИДНОМ СВЯЗУЮЩЕМ, включающий дробление, магнитную сепарацию , грохочение, окислительный обжиг при 225-300 С, охлаждение и обеспыливание, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества регенерированных песков, окислительный обжиг проводят со скоростью ,11-15с/мин.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А (19) (И) 3(59 В 22 С 5 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCKOMY СВИДЕТЕГ)ЬС ГВУL

) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3517593/22-02 (22) 03 ° 12.82 (46), 07.04.84. Бюл.Р 13 (.72) A.A.Øïåêòîð, О.A.Håëêîâ, В.А ° Сафронов, В.Н.Скорйяков, A.Â.Tîðîâèí, A.È.ÔèëHïïîâ, В.A.Eðìîëàåâ,Á.T.Êpûсин и В.Л.Капнинская (71).Всесоюзный научно-исследовательский институт литейного машинострое-. ния, литейной технологии и автбматнзации литейного производства (53) 621.742.55(088.8) (56) 1. Исследование и разработка составов ХТС и способов их регенерации, обеспечивающих возврат компонентов смеси в объеме не менее 70%, выбор оборудования для регенерации.

Отчет ВИАМ, 1980, с.9,21.

2. Экспресс-информация ВИНИТИ, "Машиностроение", раздел "Технология и оборудование литейного производства", 1976, )) 32, с.33.. (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННЫХ ХОЛОДНОТВЕРДЕИМЦИХ

СМЕСЕИ HA КАРБАМИДНОМ СВЯЗУЮЩЕМг включающий дробление, магнитиую сепарацию, грохочение, окислительный . обжиг при 225-300 С, охлаждение и обеспыливание, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью улучшения качества регенерированных песков, окис- лительный обжиг проводят со скоростью

11-15 С/мин .

1084104

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при регенерации отработанных холоднот»вердекицих смесей на карбамидном связующем, применяемых при изготовлении отливок из цветных сплавов.

Известен способ регенерации отработанных холоднотвердеющих смесей на карбамидном связующем, в качестве которого применяется смола ВК-1 с содержанием сухого остатка 40-55%, 10 отверждаемая ортофосфорной кислотой с концентрацией 20-85%. Способ включает дробление, грохочение окислиО тельный обжиг при 1000-1100 С, охлаждание и ббеспыливание,скорость нагрева смеси 30-50 С в мин (1) .

Недостаток способа состоит в том, что высокая температура окислительного обжига, равная 1000-1100 С, приводит к большим энергетическим затратам, составляющим 68 м газа на одну тонну регенерированного песка.

Кроме того, при высокой скорости нагрева, равной 30-50 С/мин, преобладают процессы коксообразования над про-25 цессами образования и выделения лету. чих составляющих. Невыделившиеся продукты деструкции, например СО, СО, формальдегид,. ухудшают качество регенернрованного песка и физико-механические свойства смесей с регенерированными песками.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и-достигаемо- му эффекту является способ термической регенерации отработанных холодно 35 твердеющих смесей на карбомидном связующем, включающий дробление, магнитую сепарацию, грохочение окислйельный обжиг при 250-400 С, охлажение н обеспылкванке j2j .. 40

Однако известный способ регенерации не обеспечивает высокого качества регенерированного песка при переработке смесей на фураиовом связующем, так Как при оккслительном обжи- 45 ге при 250-400 С нарушается прочная коксовая оболочка, образующаяся при термодеструкции свяэуквцего при заливке форм металлом в условиях вс сстановительной атмосферы. В результате физико-механические свойства смесей с. регенерированными песками, полученными таким способом, уступают смесям на фурановом связующем со свежим песtcoM. Кроме того, такой способ регекерацки.для фурановых смесей неэкоко- 55 мичен, так как и без операции окислительного обжига, т.е. способом механи. ческой регенерации, получают регенерированные пески, физико-механические свойства смесей с которыик превосхо- щ дят свойства смесей на свежем песке.

Этот способ не обеспечивает высокого качества регенерироваккого песка и при переработке отработанных холоднотвердеющкх смесей ка карбамкдном 65 связующем, он не предусматривает ойре- деленной скорости нагрева. Прн низких скоростях нагрева процесс деструкции заканчивается только удалением воды и формальдегида. В результате реакционная способность катализатора уменьшается, что приводит к увеличению живучести смеси и, как следствие, к уменьшению прочности в начальный период твердения. При высоких скоростях нагрева в деструктированном связующем остаются составляющие, которые ухудшают качество регенерированного песка, что приводит к уменьшению прочностных свойств смеси на конечных стадиях твердения.

Цель изобретения — улучшение качества регенерированных песков °

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термической регенерации отработанных холоднотвердеющих смесей на карбамидном связующем, включающему дробление, магнитную сепарацию, грохочение, окислительный обжиг при 225-300 С, охлаждение и обесо пыливание, окислительный обжиг проводят со скоростью 11-15 С/мин.

Способ термической регенерации осуществляется следукщим образом.

Отработанная холоднотвердеющая смесь на карбамидном связующем, отверждаемом ортофосфорной кислотой, подвергается дроблению в щековой и роторной дробилках, магнитной сепарации, грохочению на ситах, оккслительному обжигу в барабанной печи при 225-300 С, охлаждению и обеспыливанию в воздушном каскадном классификаторе, Окислительный обжиr материала осуществляется со скоростью 11-15 C/ìèÿ. Скорость нагрева отработанной смеси определяет характер процесса деструкции, протекакицего в несколько этапов.

На первом этапе деструкции, в диапазоне температур до 2000С, из карбамидного связующего удаляется вода, 1 формальдегид, ацетон и другие летучие1 составляющие. В диапазоне температур

200-300аС происходит выделение веществ, содержащих углерод и его окислы, например. СО,C0g . с

Оптимальная скорбсть оккслительного обжига при 225-300 С в процессе регенерации отработанных холоднотвердеющих смесей на карбамидном связующем составляет 11-15 С/мин.

При скоростях нагрева.отработанной смеси менее 11 С/мин процесс деструкции заканчивается на первом этапе, прк этом образующиеся активные радикалы не полностью деструктированного связующего связывают функциональные группы катализатора, реакционная способность последнего снижается, замедляется протекание реакции полккоидексацкк, что приводит к увеличению живучести смеси.

1084104

ТемпераОпыт тура

Ф обжига, С

Живу-, честь, мин

Время обжига, мин

Скорость обжига, С/мин

0,5

10,5

100

9,5

22 0

210

80

8,0

19 0 14

6,0

17,8

30

4,4

15,7

22,5 10 16

0,9

1,9

12,2

23,0

11 "10

41,0

20,5

20 9

2,2

4 4

17 13 9

15 15 " 7

14 16 5

4,1

225

2,0

3,6

18,6

34,8

1,9

19,9

1,0

2.1

12,5

23,2

25 10

23 11

250 19 13

17 15

15,6 16

0,7

1,7

9,8

23,7

2,8

7,0

34,5

23,7

2,8

6,0

20,5

30,5

2,1

4,5

19,9

14 0

30,8

0,7

1,5

24,5

27,5 10

2,0

0,8

14,6

22,3

Прн проведении окислительного Ql5» жига со скоростью более 15 С/мин протекание процесса деструкции характеризуется преобладанием процессов коксообразования над процессами образования и выделения летучих составляющих связующего. Невыделившиеся, продукты деструкции, например СО, СО>, формальдегид, ухудшают качество регенерированных песков, уменьшая адгезионную способность связующего к поверх40 ности зерен наполнителя, что приводит к снижению прочностных свойств смеси, в которой в качестве наполнителя используют регенерированный пе.сок. 15

Пример . Холоднотвердеющая смесь, содержащая 3% карбамидного связующего BK-1 (ТУ 6-05-1978-79) с содержанием в нем 40-55% сухого остатка, отверждаемая катализатором

Н РО4 в количестве 0,23 (плотность

1,3 r/ñì ), проходит следукяцие операции:,дробление в щековой дробилке, магнитную сепарацию, дробление в роторной дробилке, грохочениеI просеивание через сито с размером ячейки 1 мм, .окислительный обжиг подрешетного продукта в противоточной вращающейся печи, охлаждение на воздухе и обеспыливание в каскадном воздушном классификаторе.

Для проведения операции окислительного обжига материал помещают в печь при 275 С на 25 мин, при этом скорость нагрева составляет 11©С/мин °

Полученный регенерированный песок используют при изготовлении форм в качестве наполнителя в количестве

100%, в который вводят 3% связующего

ВК-1 и 0,2В катализатора. Смесь оценивают по прочности на сжатие, которая составляетг через 0,5 ч - 2,9 кг/см через 1 ч — 6,9 кг/см, через- 4 ч21,9 кг/см, через 24 ч — 32,5 кг/cM °

Живучесть смеси - 10 мин.

Таким же образом осуществляется способ регенерации. смесей аналогичного состава при проведении окислительного обжига на других режимах.

Результаты проведенных испытаний представлены в таблице.

Сжатие, кг/см через, ч

1084104

Продолжение таблицы

Сжатие, кг/см через, ч

Ско- Живурость честь, обжига, .мин

С/мин температура обжига, С

Время обжига, мнн

Опыт

0,5

17

21,9

6,9

2,9

25 11

32,5

43,2

25,1

7,2

3,2

7,5

34,8

20,8

6,9

3,1

1,0

12,9

2,2

23,0

0 5: 1,8

25,3

8,5

22

2,6

21,5

5,4

30,0

2,4

6,1

18,0

33,7

3,1

6,1

19,6

12,9

1,0

1,9

24,8

31 10

28 11

310 24 . 13

21 15

19,3 16

6,0

2,5

20,8

22,0

9,4

3,7

25;5

14,1

10,3

4,0

28.

28,1

12,6

4,9

16,2

22,0

6,0

20,3

18,9

9,3

Ф

ВНИИПИ .Заказ 1869/9 Мираж 775 Подписное

Ф Ф Ю ЮЮ Ф Ю ЮМ Ю ЙВ МЮЭВЮ

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная, 4

275 21 13

18 15

17 16

30 10

27 11

300 23 13

20 15 .18,8 16 °

Из данных таблицы следуетг

При температуре. обжига в пределах .225-300ФС оптимальная скорость обжи- 4О га составляет 11-15ОC/ìèí (опыты 7-9, 12-14,17-19, 22-24). При этих. режи.мах физико-механические свойства сме сей также оптимальны: живучесть смеси 6-10 мин., прочность через 0,5 ч 45 после приготовления смеси 2,0-5,6; через 1 ч - 4,4 — .7,9, через 4 ч

18,0 - 25,1, через 24 ч — 30,5

43,2 кг/см . °

Увеличение скорости обжига (опы- 5р ты 10,15,20,25) приводит к резкому снижению прочностных свойств смеси, особенно на последних стадиях твердения, т.е. через 24 ч после изготовления смеси.

Уменьшение скорости обжига (опыты.

6,11,16,21) приводит к увеличению жи вучести смеси и, соответственно, к падению прочностных свойств и увеличению времени затвердевания формы,что увеличивает время до кантовки. форм и, в итоге, приводит к уменьшению произ водительности линии по изготовлению .форм и стержней.

Уменьшение температуры обжига (опыты 1-5 приводит к резкому увеличению живучести смеси и отсутствию прочности на начальных стадиях твердения до 1 ч . При увеличении температуры обжига (опыты 26-30) живу- . честь смеси уменьшается, что приводит к существенному разупрочнению смеси через 24 ч.

Экономическая эффективность от внедрения предлагаемого способа на

Балашихинском литейно-механическом заводе составляет более 400 тыс.руб в год.