Способ регенерации отработанной смеси литейного производства с вяжущими в виде гидроалюмината и гидрограната кальция

 

1. СПОСОБ РЕГЕНЕРАЦИИ ОТРАБОТАННОЙ СМЕСИ ЛИТЕЙНОГХ) ПРОИЗБОДСТВА С ВЯЖУЩИМИ В ВИДЕ . ГИДРОАЛЮМИНАТА И ГЦДРОГРАНАТА КАЛЬЦИЯ - химических соединений на основе окиси кальция и окиси алюминия, включающий дробление и сепарацию отработанной смеси, воздействие на нее растворителя с последующим отделением песка от растворителя, отличающийся тем, что, с целью повыщения полноты восстановления вяжущего , а также улучшения физикониеханических и технологических свойств отработанной смеси в сочетании с восстановленным вяжущим, на отработанную смесь воздействуют в течение 1-5 ч 4 i V растворителем в виде 10-15%-го водного раствора едкого натра при массовом соотношении последнего с отработанной смесью, соответственно

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11, 3(59 В 22 С 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbITHA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1) 3546305/22-02 (22) 3 1.01.83 (46) 07.05.84. Бюл. № 17 (72) А.И. Алексеев, B.ß. Абрамов, В.А. Баранов, Б.И. Богданова, Б.Н. Коледов и Н.А. Майоров (53} 621.742 55.06 (088.8) (56) 1. Авторское .свидетельство СССР № 3021165, кл. В 22 С 5/04, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР № 92 1664э ra(. В 22 С 5/00, 1980. (54) (57) 1. СПОСОБ РЕГЕНЕРАИИИ

ОТРАБОТАННОЙ СМЕСИ ЛИТЕЙНОГО

ПРОИЗВОДСТВА С ВЯЖУЩИМИ В ВИДЕ. ГИДРОАПЮМИНАТА И ГИДРОГРАНАТА KAJIbUHH †. химических соединений на основе окиси кальция и окиси алюминия, включающий дробление и сена рацию отработанной смеси, воздействие на нее растворителя с последующим отделением песка от растворителя, о тличающийсятем, что, с целью повышения полноты восстановления вяжущего, а также улучшения физико-механических и технологических свойств . отработанной смеси в сочетании с восстановленным вяжущим, на отработанную смесь воздействуют в течение 1-5 ч растворителем в виде 10-15%го водного раствора едкого натра при массовом соотношении последнего с отработанной смесью, соответственно (10-15):1 и при температуре,50-95 С, отделяют растворитель от песка и восстанавливают его до исходного водного раствора едкого натра путем обработки растворителя в течение 1- 3 ч окисью или гидроокисью алюминия соответственно (2,953,05}:1 и при температуре 50 95 С с последующим возвращением водного раствора едкого натра на операцию воздействия растворителя на отработанную смесь, а остаток в виде восстановленного вяжущего промывают водой, смешивают с песком и термообрабатывают получен- Е ную смесь при 300-410 С, причем песок до смешивания с восстановленным вяжущим очищают от окиси кальция С: путем воздействия на него в течение 3

6 ч соляной или азотной. кислотой.

2.Способпоп. 1, отличаюшийся тем, что. очистку песка с содержащейся в нем окисью кальция проводят соляной или азотной кислотой при молярном соотношении окиси кальция и кислоты в пересчете на сухое вещество 1: (1,01 - 1,02).

1090484

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано для регенерации отработанных формовочных и стержневых смесей, содержащих в качестве вяжущих гидроалкминаты или гидрогранаты кальция.

Известен способ регенерации отрабо- . танных смесей, заключающийся в том, что отработанную формовочную и стержневую смесь подвергают дроблению сепарации, прокаливанию и дополнительному селективному измельчению минеральных вяжущих Е11Данный способ характеризуется непол. ным восстановлением вяжущего в процессе регенерации, что исключает возможность соединения безотходной технологии.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ регенерацйи отработанной смеси на основе песка с вяжущими в виде гидроалюмината и гидрограната кальция, представляющими собой химическое соединение на основе оки си кальция и окиси алюминия,.заключающийся в том, что на отработанную смесь после ее дробления и сепарации воздействуют растворителем (водой или водяным паром) при 25-180 С и ри массовом соотношении в полученной пульпе твердого к жидкому 1:(2-5) в течение 1-5 ч в условиях интенсивного перемешивания с последующим отделением из пульпы твердого осадка песка из расч ворителя и прокаливанием его при 300410 С до получения частично дегидраб ти,зованного вяжущего и охлаждением до 18 25оС f23

Однако предлагаемая технология регенерации отработанной смеси с вяжущими в виде гидроалюм ипата и гидрограната кальция не обеспечивает длительное повторное использование вяжущего в среде с кварцевым песком, что понижает механические и технологические свойства смесей " за счет постепенного накопления кремнезема в отвердителе.

Иелью изобретения является повыше. ние полноты. восстановления вяжущего, а также улучшение физико-механических и технологических свойств отработанной смеси в сочетании с восстановленным вящущим е

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу регенерации отработанной смеси литейного производства с вяжущими в виде гидроалюмината или гидрограната кальция - химических соединений на основе окиси кальция и окиси алюминия, включающий дробление и сенарацию отработанной смеси, воздействие на нее растворителя с последующим отдел лением песка от растворителя, на отра5 ботанную смесь воздействуют в течение 1-5 ч растворителем в виде 1015%-го водного раствора едкого натра при массовом соотношении последнего с отработанной смесью, соответственно

1О (10-15):1 и при температуре 50-95©С, отделять растворитель от песка и восстанавливают его до исходного водного раствора, едкого патра путем обработки растворителя в течение 1-5 ч окисью

tS или гидроокисью алюминия, соответствен но (2,95-3,05):1 и при температуре

50-95 С с последующим возвращением водного раствора едкого патра на операцию воздействия растворителя на отра20 ботанную смесь, а остаток в виде восстановленного вяжущего промывают водой, смешивают с песком и термообраба. тывают полученную смесь при 300410 С, причем песок до смешивания с

2> восстановленным вяжущим очищают от

1 окиси кальция путем воздействия на него в течение 1-6 ч соляной или азотной кислотой.

Очистку песка с содержащейся в нем

30 окисью кальция проводят соляной или азотной кислотой при молярном соотношении окиси кальция и кислоты в пересчете на сухое вещество 1:(1,01-1,02).

Сущность изобретения. состоит в слезЗ дующем.

Отработанная смесь, содержащая квар цевый песок и гидрогранатовые соедине-, ния состава ЗСаО А0 0 .- 5 подвергается отработке 10-15%-ным вод40 ным раствором едкого натра при 50955С 15ч

Выбор концентрационного интервала, щелочного раствора МаОН обусловлен следующим.

При концентрации водного раствора

КаОН ниже 10% и температуре ниже о

50 С степень регенерации вяжущего составляет всего 60»70%.

Концентрация водного раствора NaOH выше 15% и температура выше 95 С технологически нецелесообразны, так как . дальнейшее увеличение концентрации ймОН в водном растворе приводит к увеличению содержания кремнезема и получению на дальнейшей стадии гидрогранатов с повышенным содержанием 510 (более 0,3 мольных долей Si0 ),, а повй. шение температуры приводит к сильному парообразованию.

3 1090484 4

При выдержке пульпы (отработанная, после термообработки нри 300 410 С ,смесь + щелочной раствор) меньше 1 ч образует непрерывный ряд частично-деизвлечение At20З из гидрограната каши- гидратированных соединений состава ция составляет всего 50-60%, а при S(: O.д 0 xgio (7 S-óñ) Í 0 выдержке более 5 ч в щелочном раство» 5 2 3, 2 2 с ре МаОН имеется избыточное количест- которые являются вяжущими веществаво кремнезема, что затрудняет восста= ми-ютвердителями. новление гидрограната кальция с задан- Температурный интервал обработки ным соотношением. обусловлен тем, что при температуре

Упомянутую гидрохимическую обработ- -t0 ниже 300 С, полнота образования данноо ку отработанной смеси для гидрограна- го соединения недостаточна, а при темпетового вяжущего можно представить в ратуре больше 410 С оно разлагается. виде реакции на алюминаты кальция и СаО.

Для получения качественного кварце- .

ЗСОО АЮ20 кй02+рН20+ЗОН =(3-У)С а(0Н + 15 вого песка его после щелочной обработки

+у С. О- ха о +2дЕ(0Н)2 4 подвергают действию. минеральной кислоты, например НС, НМ0 и т.д. Эта

В соответствии с этой Реакцией пос- диерация является необходимой для выве ле такой обработки в твердой фазе полу- дения избыточного (0Н)2 и гидросиличается (3-g ) Сц(ОН)2 и гидроксила- 20 катов кальциЯ состава С ЯО. кЯ02 РН 0 .2 z ты кальция состава у гс 0; к5;0, из формовочного песка. ПРоцесс выведе где х=1 3 g =1 2 p=1 2, а в жидкой ния этих соединений осуществляется в фазе содержат я ионы At(PH)- 0K g+- соответствии с Реакцией. Ce(0HI+2HCt=

4!

В этом случае получается алюминатный "-Со(СС + Я 0; раствор,;содерм(ащий 10-15 вес.

НЕОН и 3 5 вес. д 203 Ь а "5i02 PH207KCg= VCotCQ2x5i0>+PK20.

Для очистки щелочно-ааоминатного Из этих реакций видно, что молярное раствора и возвращения его на стадию соотношение кислоты (HCO, HNO ); Cap гидрохимической обработки полученный должно составлять 1,01-1, 03, что обес» раствор обрабатывают известью (окисью., 3t, печивает полное прохождение реакции . кальция) при молекулярном отношении извлечения СаО из Са(ОН) и гидросиСаО: A f2 0> =2,95-3,05 при 50-95 С ликата кальция.

1-5 ч. При этом протекает реакция син- После этой операции кварцевый песок теза гидрогранатовых соединений смешивают с восстановленным отверду телем и смесь термообрабатывают при

2 9 2 300-410 С и охлаждают до 18 25оС, по реакции Готовую самоотверждаюшую формовочЗСаО+ дЕ(0Н) +хи ;02 +ЗН О=ЗСао. "ую " ст »

2 4 2 смешивания регенератора, содержащего

03 Х 102 (6-2Х.1 Й20+2(х+4) ОН + 40 восстановленный отвердитель, с сульфит+2xH 0 . но-дрожжевой бражкой.

Молекулярное отношение Са0 А0 0 . 2 9

Способ осуществляется следующим равное 2,95-3,05, определяется стехио- образом метрией. синтезируемого соединения. При Отработанную смесь в количестве дозировке С@0. М 0 ниже 2 95 гидро- 45 10,5 кг, содержашую 10 кг кварцевого гранатовые соединейий не образую я. песка(5т02)и 0,5 кг ЗСоО At 0 -015 0 гз "2

При QosRpoBKe CoP Atpg болыце 3 05 B "подвергают РазмодУ, сепарации через подученном соединении остается в из- сито с размером ячеек 3х3 мм до полбытке С-с (0Н) При температуре ни - ного пРохождениЯ смеси чеРез сито, обже 50 С и продолжительности менее, „ем на 1 l образуется acего 50 70 . Ра КМОН (Ж:Т=12,5) при 75 С и выгидрогрвых диенй, à темпера держ т улыу 3 ч. П е ого m тура более 95 С и. продолжительнсть пУ Разделиют Не лабораторной Фильтровьщержки пульпы более 5 ч экономически нецелесообразны вследствие повышенного у Р ный раство оасхода пара и энергии на процесс синтеза

После отделения и промывки и 1,43 мас.% Д 20 ) и производят обработку раствора активной окисью каль) .ч х (") 20 данное соединен а ция при соотношении СаО: Мг 0

Степень восстановления при регенерации: песка отвердителя

96 О 90

90 0 85

88 87

79 64

0 95 94

О 92 92

Содержание в восстанов- ленном отвердителе О, 10 О, 12 0,09 О, 11 О, 10 0,21 0,32 0,44

Физико-механические свойства самотвердеющих смесей (7,5 мас.ч.

СДБ на 100 мас.ч. регенерата, содержащего восстановительный отверднтель):

Живучесть, мин

Прочность на сжатие, кгс/см, через:

1 ч

11-13 10-1511-16 11-15 16-19 11-13 11-13 11 12

S-7 5-7 В-7 5-7 5-7 5-7 3-5 3-4

9-11 9-11 9-13 . 9-11 9-11 9-10 8-10

3 ч

18-20 18-20 18»21 18-21 18-20 16-18 14-16 14-15

0,07 0,08 0,07 0,08 0,08 0,07 0,09 0,10

Осыпаем ость,%

Газопроницаемость, ед

146,147 151 152 115 146 132

Основные реагенты, используемые в процессе регенерации.

S 1090484 б равном 3. Для этого s алюминатный свежего гидрограната) и подвергают уаствор вводят 0,235 кг Са0 (актив; сушке при 310оС в течение 6 ч. Заность 100%). В результате обработки, тем смесь охлаждают до 25 С и смешипромывки и сушки полурот 0,48 кг вают с концентратами сульфитно-дрож

ЗСаО Af 0 ° 0,45i0 f, SK Q Кварцевый 5 жевой бражки в количестве 7;5 мас.ч. песок в количестве 10 кг, 0,387 кг бражки на 100 мас,ч. регенерата. ПереСа(0H)> 0,025 кг СаО 510 М О мешивание производят в смесителе 1и 6,62 кг Н О обрабатывают соля- 2 мин с получением готовой смеси. ной кислотой в молярном отношении Аналогичные результаты получены при

СаО: кислота1:1,01 (0,72 кг ЙСФ) ° 1o обработке песка с содержащейся в нем

В результате обработки пщфГчают расе- окисью кальция азотной кислотой вор СОС0 в количестве 0,597 Са СФ В таблице представлены результаты и 10 кг чистого кварцевого песка. Пос- по раздельной регенерации песка и отле этого 10 кг кварцевого песка смеши. вердителя (по предлагаемому способу) вают с 0,48 кг восстановленного ранее 15 и по совместной регенерации (по известгидрогранатового соединения (+0,02 кг ному способу), Составитель С. Тепляков

Редактор H. Горват Техред Т.Фанта Корректор JL Пилипенко

Заказ 2987/11

Тираж 775 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и ожрытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал,ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 1090484 8

Из данных приведенных в иаблнце, при возрастанни числа циклов регенераследует, что предлагаемый способ обеспе нни от 1 до 3. чивает более высокую степень восстанов- При годовом расходе смеси, подверления песка и отвердителя в процессе ре- гаемой регенерапии (1 млн 55 тыс.тонн) генерации, что благоприятно отражается s экономический эффект, обеспечиваемый на уровне показателей физико-механичес- предлагаемым способом, составляет ких свойств самоотверждающих смесей 250 тыс. руб.