Бентонитовая суспензия для изготовления единых формовочных смесей,используемых в литейном производстве

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК,.Я0„„1204319 А (5g4 В 22 С 1/00 1/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

И., «»» .

2. Суспензия по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что в качестве неорганической соли она содержит

Ъ+ водорастворимую соль Fe при отношении концентрации ее катионов к концентрации катиона натрия в бентоните, равном 0,04-0,41 моль-ион/л в пересчете на водную фазу суспензий, и при соотношении ингредиентов в суспензии, мас.Ж:

3. Суспензия по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что в качестве неорганической соли она содержит водорастворимую соль Ng + при соотношении концентрации ее катионов к концентрации катиона натрия в бентоните, равном 0,085-0,840 моль-ион/л в пересчете на водную фазу суспензии, .и при соотношении ингредиентов в суспензии, мас.Ж:

Натриевый бентонит

30-40

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3652040/22-02 (22) 14. 10.83 (46) 15.01.86. Бюл. № 2 (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт и Гомельский литейный завод "Центролит" (72) M.И. Курилина, Д.M. Кукуй, В.А. Есепкин, И.E. Юнгельсон, Р.Л. Глейзер и А.П. Марченко (53) 621.742.4(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 302164, кл. В 22 С 1/00, 1967.

Патент США № 4359339, кл. 106/38.3, опублик. 1982. (54) (57) 1. БЕНТОНИТОВАЯ СУСПЕНЗИЯ

ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЕДИНЫХ ФОРМОВОЧНЫХ

СМЕСЕЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ЛИТЕЙНОМ

ПРОИЗВОДСТВЕ, включающая натриевый бентонит, воду и неорганическую соль активирующего действия, о т л и— чающая с я тем, что, с целью улучшения качества суспензии за счет повьппения ее связующей способности, текучести и стабильности сохранения реологических характеристик, в качестве неорганической соли активирующего действия суспензия содержит б + 2+ водорастворимые соли Fe, Ng, Са

Си +при отношении концентраций катионов в неорганической соли к концентрации катиона натрия в бентоните, равном 0,04-0,84 моль-ион/л в пересчете на водную фазу суспензии, и при следующем соотношении ингредиентов в суспензии, мас.7.:

Неорганическая водорастворимая соль с упомянутым типом катиона 0,3-3,5

Вода Остальное

Натриевый бентонит 30-40

Неорганическая водозФ растворимая соль Fe 0,3-2,5

Вода Остальное

Натриевый бентонит 30-40

Неорганическая водо2+ растворимая соль Ng 0,4-3,0

Вода Остальное

4. Суспензия по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что в качестse неорганической соли она содержит водорастворимую соль Са при отношений концентрации ее катионов

1204319

30-40

0,5-3,5

Остальное к концентрации катиона натрия в бентоните, равном 0,095-0,840 моль-ион/л в пересчете на водную фазу суспензии, и при соотношении ингредиентов в суспензии, мас.%:

Натриевый бентонит

Неорганическая водо» г+ растворимая соль Са

Вода

5. Суспензия по п.1, о т л и— ч а ю щ а я с я тем, что в качестве

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам бентонитовых суспензий для изготовления единых формовочных смесей, используемых при изготовлении форм.

Целью изобретения является улучшение качества бентонитовой суспензии за счет повышения ее связующей способности, текучести и стабильности сохранения реологических характеристик.

Изобретение заключается в следующем.

Оптимальное содержание активатора (водорастворимой неорганической соли) обусловлено видом катиона металла, а также концентрацией бентонита в суспензии. Проведенные эксперименты показали, что оптимальные 20 технологические свойства суспенэии достигаются при содержании активаторов, мас. : соли железа трехвалентного 0,3-2,5; соли магния 0,4-3,0; соли кальция 0,5-3,5; соли меди

0,5-3,0 в пересчете на безводную соль.

При выходе за указанные граничные пределы ухудшается качество бентонитовой суспензии (снижается связую- 30 щая способность, текучесть и стабильность сохранения реологических характеристик) .

Кроме того, соотношение концентраций катионов в неорганической соли (Ре, Mg Са, Cu ) и в бентоните (Ба ) в пересчете на водную фазу суспенэии должно быть строго опреденеорганической соли она содержит водорастворимую соль Cu при отноЯ+ ) шенин концентрации ее катионов к концентрации натрия в бентоните, рав«ом 0,085-0,600 моль-ион/л в пересчете на водную фазу суспенэии, и при соотношении ингредиентов в суспензии, мас. :

Натриевый бентонит 30-40

Неорганическая водог+ растворимая соль Си О, 5-3, 0

Вода Остальное

2 ленным и составлять в общем виде

0,04-0,84 моль-ион/л, в том числе для трехвалентного железа 0,040,41 моль-ион/л, для катиона магния .

0,085-0,840 моль-ион/л, для катиона кальция 0,095-0,840 моль-ион/л и для двухвалентной меди 0,0850,600 моль-ион/л.

При выходе за указанные граничные пределы ионных концентраций ухудшается качество бентонитовых суспенэий (снижается связующая способность, текучесть и стабильность сохранения реологических характеристик).

Расчетное количество соли при перемешивании растворяли в воде.

При необходимости воду подогревали до полного растворения соли, после чего раствор охлаждали до комнатной температуры. В полученный раствор добавляли активированный бентонит марки БП2Т, и перемешивали 30 мин.

После этого определяли параметры суспензии: плотность, концентрацию, растекаемость по методу МХТИ им. Д.И. Менделеева. Для определения стабильности во времени суспензия выдерживалась без перемешивания

5 и 24 ч в герметически закрытой посуде, после чего производилось определение растекаемости суспензии с предварительным перемешиванием ее 5 мин.

В табл. 1 показаны составы и свойства суспензии с хлоридом железа (III).

1204319

69,7 63,5 57,5

Вода

Плотность, г/см . 1,0

1,25 1,28

Растекаемость мм через

30 мин

90

54 ч

9.5 93

94 92

90 .

24 ч

Расслоение через 24 ч

Нет Нет Нет

Таблица 2 аа

Х Г

Бентонит

Хлорид магния

04 1 5 30

Вода

69,6 63,5 57,0

Плотность, г/ M3

1,20 1,25 1,28

Растекае89 мость, мм, через

30 мин

5 ч

24 ч

88

Расслоение через 24 ч

Нет

Нет

Нет

Таблица 3

Суспе нзии

Компоненты, 55

Бентонит 30

Хлорид железа (III) 0 3

35 40

1,5 2,5

В табл. 2 приведены составы и свойства суспензий с хлоридом магния.

В табл. 3 приведены составы и свойства суспензий с хлоридом меди (тХ).

B табл. 4 приведены составы и свойства суспензии с хлоридом кальция е

В табл. 5 приведены составы и

10 свойства известной суспензии с сернокислым алюминием.

Как видно из табл. 1-4,использование предлагаемых активаторов повы15 шает концентрацию суспензии до

30-40 мас.Ж, в то время как по известному (табл. 5) максимальное содержание дисперсной фазы в суспензии составляет 26%. При этом полученные

2( суспензии отличаются стабильностью реологических свойств во времени и, в отличие от известного не подвергаются. расслоению.

Результаты аналогичные приведенУ

25 ным, были получены и при использовании в качестве активаторов других водорастворимых солей — сульфатов и нитратов железа, магния, кальция и меди.

Соотношения катионов многовалент-, ных металлов и натрия, полученные расчетным путем на основании результатов экспериментов (табл. 1-4), представлены в табл. 6.

В табл. 7 показаны составы единых 35 формовочных смесей с использованием предлагаемых суспензий (2/1, 2/2, .

2/3, 2/4) и"известной (1/5).

Свойства единых формовочных смесей с составами согласно табл. 7 приведены в табл. 8, Как следует из табл. 8, повышение связующей способности за счет более высокой концентрации, а также стабилизация на более высоком уровне 45 реологических свойств суспензии поз-, воляют улучшить основные технологические показатели единых формовочных смесей (формуемость): текучесть, прочность на сжатие в сыром состоянии, осыпаемость.

Таблица

Компоненты, Суспенэии свойства

1/2 2/2 3/2 свойства

1/3 2/3 3/3

Бентонит 30 35 40

Хлорид . меди (ХТ) 0,5 2,0 3,0

5 1204319

Продолжение табл.5

> г. Я

Продолжение табл.4

I Компоненты, свойства

Суспензии

1 (1/3 2/3 3/3

Вода

91

91

93

93

92

Плотность, r/cM3

1О

1,20 1,25 1,28

РастекаеНет Нет Нет мость, мм, через

Та блица 5

94

30 мин 92

Компоненты, свойства

Суспензии

2/5 3/5

1/5

93

24 ч

Бентонит

Сульфат алюминия

26

90

30 40

Расслоение через 24 ч Нет

3,0

Вода 71,0

Плотность, г/см 1, 18

3,0 3,0

67,0 57,0

Нет Нет

Т а б л и ц а 4

1,21 1,29

Суспензии

Компоненты, свойства

Растекае- мость мм через

30 мин

1/4 2/4 3/4

112

50

35

Бентонит 30

5 ч

110

35

Хлорид кальция

40

Уплотненный

Вода

Плотность, г/см осадок осадок

Таблица 6

Расчетное соотношение

Интервалы расчетных соотношений

Концентрация катионов

Молярная концентрация в жидкой фазе суспензии моль л

КонКонцентрация бентоКатиоСоль ны нита в суспензии, мас.Ж

Na 30 2,50 0,236 0,472

Na 40 3 33 0 314 0 628

Ба СО

На СО

4, 69э 5 63э0 57у0

0,5 2,0 3,5

69,5 63,0 56,5

1,20 1,25 1,25 центрация соли в жидкой фазе суспензии, мас.Ж

Растекаемость, мм, через

° 30 мин

5 ч

24 ч

Расслоение через 24 ч

24 ч, 98

Расслоение через 24 ч Освет- Уплотление ненный

1204319

0,027 0 057

0,257 0,409

0,43 0,027

4,17 0,257

0,43 0,011

FeCI

40

FeCI

0,022 . 0,047 эФ

0,04-0 41

О, 104

0;311

4,17

0,208

0,43 0,018

0,018 0,038

4,17 0,172

Fe

0,274

0,172

Мдс1, м 2+

К.

0,060

0,57

NgCl2

М880

0,085-84

Ма 21

30

40 " 400 0337

0,337

0,537

0,71

0,064 О, 136

0,525 0,836

0,064

Ф2

5,83 0,525

Са

0,71

0,043

0,043

0,095-0 84

0,091

+2

Са

5,83 0,355

0,71 0,053

5,00 .0,372

0,355 0,565

0,053 О, 112

0,372

Си

CuCl

0i592

0,71

0,044

0,044 0,093

0,313 0,498

0,085-060

2б

Си

5,00 0,313

Си

2.4.

Си

30 0,71 0,038

40 5 00 0,267

0,038

0,081

0,267 0,425

Таблица 7

1 1 t

Компоненты смеси, Составы

1 2 3 4 5

Песок К02А

87

87

Fe(NO>)+

Fe(NO>)э

Fe2(304)э

Fe (ЯО„) И(3)2

Сасl

СаС12

Ca(NO )

Са(НОэ)2

Сис12

CuSO

CuSO, Cu(NOÿ)2

Cu(NO ) Оборотная смесь 87

5,00 0,525

0,57 0,047

5,00 0,415

0,57 0,038

Продолжение табл.6 б,,7 8

О, 060 О, 127

0,525 0,836

0,047 0,100

0,415 0,661

0,038 0,081

l2O4319

Продолжение табл.7

Компоненты смеси, 1 2 3 4 5

Суспензия

2/1

2/2

2/3

2/4

1/5 (известная) Таблица 8

Составы

Показатели

4 5 (известный) Влажность 3 5

Формуемость, % 33

Текучесть по

Орлову, %

70

70

0,15 0,15 0,14 0,16 0,10

Газопроницаемость, усл. ед. 130

120

135 130 150

0,6 0,3 0,5

0,8

Осыпаемость, % . 0,5

Составитель С. Тепляков

Редактор Н. Горват Техред З.Палий Корректор С. Шекмар

1 Заказ 8460/10 Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Прочность на сжатие в сыром состоянии, МПа

3,5 3,5

32 28

3 5 3,7

30 26