Способ получения силикатного связующего преимущественно для изготовления литейных форм и стержней

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 551 А

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21 ) 3690651 /22-02 (22) 13.01.84 (46) 15.03. 86 .. Бюл . Р 10 (71) Всесоюзный проектно-технологический институт литейного производства (72) В.В. Кикоть, В.В. Овчинников, О.В.Гобеджишвили, Л.А.Сабанцева и И.Г.Смыков (53) 621.742.4:661.183.6(088.8) (56) Труды Казанского геологического института. Казань, 1970, вып, 23, с. 245.

Авторское свидетельство СССР

У 823284. кл. С 01 В 33/32, 1978. (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНОГО СВЯЗУЮЩЕГО ПРЕИМУЩЕСТВЕННО

ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ И

СТЕРЖНЕЙ, включающий автоклавное (51) 4 В 22 С 1/18 С 01 В 33/32 растворение в воде едкой щелочи и аморфного кремнезема, подвергнутого предварительной термической активации, отличающийся тем, что, с целью повышения качества связующего за счет увеличения его седиментационной устойчивости и клейкости, а также улучшения качества форм и стержней за счет повышения их прочности, повышают температуру предварительной термической активации аморфного кремнезема до

750-1200 С или поддерживают температуру укаэанной активации при 450750 С, при этом предварительно обрабатывают аморфный кремнезем соля ной KHCJIOTOH H водой BSBTbIMH В КО»

: личестве соответственно 3-12Х и 318Х от массы аморфного кремнезема.

12

Изобретение относится к литейному производству, к лесобумажной промышленности, а именно к способу получения силикатных связующих преимущественно для изготовления литейных стержней и форм, а также для получения силикатных клеев (например, для склейки гофрокартона).

Цель изобретения — повышение качества связующего за счет увеличения его седиментационной устойчивости и клейкости, а также улучшение качества литейных форм и стержней за счет повышения их прочности.

В качестве аморфного кремнезема с точки зрения дешевизны и доступности предпочтительно использовать кремнезем осадочных пород (КОП), КОП представляют собой скелеты отмерших микроорганизмов, построенные из кремнезема и силикатов железа, кальция, магния, алюминия, а также окислов этих металлов. На развитой поверхности этого материала

)сохранились органические остатки

:микроорганизмов. Они блокируют активную поверхность кремнезема и тем самым уменьшают его реакционную способность. КОП обладает следующим усредненным химическим составом, мас.7:

Кремнезем 74-96

Силикаты и окислы железа, алюминия, кальция, магния 3-25

Органические соединения 1-5

Удельная поверхность КОП составляет 10-90 м /r .

B процессе термической активации КОП органические соединения разлагаются, и освобождаются активные центры аморфного кремнезема.

Кроме того, закрытые органическими остатками внутренние полости открываются и делаются легкодоступными для проникновения раствора едкого натра, создавая условия для ускоренного и полного взаимодействия его с кремнеземом.

Нижний предел термической активации КОП составляет 750 С. При более низких температурах не происходит полной деструкции органических остатков и на внутренней поверхности деталей структуры КОП остается часть кокса, которая не дает возможности полного взаимодействия кремнезема

17551 2 с едким натром. При температурах выше 1200 С аморфный кремнезем начи нает с заметной скоростью превращаться в кристаллический, который пр актически не растворяется в растворах едких щелочей с образованием силикатов. Тем самым значительная часть кремнезема переходит в балласт.

Изобретением предусматривается

10 также другой способ активации КОП, характеризующийся относительно низкотемпературной (при 450-750 С) прокалкой, что возможно при условии предварительной обработки КОП раст1 вором хлористого водорода (соляной кислотой). Обработку соляной кислотой проводят при интенсивном перемешивании при комнатной температуре в течение 3-5 мин. Прокалка длится

2() 1-3 ч °

При этом способе активации малорастворимые оксиды металлов превращаются в растворимые хлориды, которые в дальнейшем катализируют про25 цесс превращения кремнезема в силикати натрия. Тем самым уменьшается время варки связующего при более низких температурах, а полная конверсия силикатов приводит к повышению седиментационной устойчивости связующего, так как практически весь КОП и хлориды металлов переходят в жидкую фазу;

При термохимической активности

КОП на первой стадии проводят его

35 ). обработку соляной кислотой при следу07 ющем соотношении компонентов, мас.ь.

Аморфный кремнезем

70-94 осадочных пород

Раствор хлористого водорода (в пересчете на концентрированную соляную кислоту) 3-12

Вода 3-18

При обработке КОП соляной кислотой с содержанием ее ниже нижнего предела, действие кислоты сказывается незначительно, выше верхнего начинают ухудшаться свойства связующего, так как при этом начинает50 ся кристаллизация аморфного кремнезема.

После обработки КОП соляной кислотой требуется более низкая температура на второй стадии — термической активации (450-750 С) . б

Приготовление связующего можно осуществлять двумя способами. По первому способу его проводят при атмосферном давлении в автоклаве с мешалкой и обратным холодильником при 50-105 С в течение 1-4 ч.

По второму — в автоклаве при повышенном давлении (0,2-10 кгс /см ) и 105-180 С в течение 0,5 ч.

В табл. 1 приведены условия варки связующего, приготовленного иэ термически активированного КОП (связующие 1-4), а также предварительно обработанного соляной кислотой г последующей мягкой термической активацией (связующие 5-7); режимы варки связующих МУ 1-7 по изобретению и Ф 8 по прототипу.

В качестве КОП используются диатомиты: для связующего Р 3 — Сенгилеевского месторождения, для связующих Р 1, 2 и 4-8 — Кисатибского месторождения. Химический состав этих диатомитов приведен в табл, 2.

В табл. 3 приведены свойства полученных связующих 9 1-8, Сопротивление торцовому сжатию (см. табл. 3) определяется по

ГОСТ 20683-75, а сопротивление рас1217551 4 слаиванию — по ГОСТ 22981-78. Эти показатели определяют прочность склейки гофрокартона силикатным клеем (свяэующим) .

В табл. 4 приведены физико-механические свойства пластичных самотвердеющих смесей.

Приготавливают смесь, состоящую иэ мас.7: связующего 6, феррохромо10 вого шлака 5, кварцевого песка 89 или 6 по массе связующего, нефелинового шлама 4, кварцевого песка 90.

Из данных табл. 3 видно, что предлагаемый способ обеспечивает получение силикатного связующего с повышенной седиментационной устойчивостью и улучшенной клейкостью (по показателям сопротивления рассла2б иванию и сопротивления торцовому сжатию).

Иэ данных табл. 4 видно, что связующее, полученное предлагаемым способом, обеспечивает получение повы2 шенных прочностных характеристик форм и стержней.

1217551

C) О с 4

cd (:г

О л

CO!

I

1 и

I л

I

+ 1

О

О л

О л

:» е

a v

o m

Р) .0 3 !

» о о

Я э х х х э >х

Ж о

Р» х

QJ

1»

o o

О И

00 О л сч

Э

Е» о

ot

co l

cd l р,1 х

1 о и

О м

Э с о

Р- !

О м

1

О м о »

o o л

О л х

Х ао

Э 0

С0 с 4

Е о

to о и

I о

Е» о

Р

» t» о

Г»

)х о

0 о

1-» х

Э х о

И

Е о

И о

Г»

Э

Я » х

10 и о

1» и

"»

Я ь, и а

I х

Е

Э

Р

Х о о х

Е х х

z o

Э о, и

Х (U х о 5 !

0»

8» Э

Р о

Е о

1 + 1 1 1 1

1 + I t 1 I

+ I + I + I

I 1 1 I 1 I + сч

1 I i л

И сс1 О И И И

М М» — с 1 01 00 Л

М М М) М С 4 С 4 М

О

01 и о

М М Ч М М 04

О О О О О О О и

00 00 CO 00 00 CO CO л ° » л л л с4 ° . М»»

О сЧ сч О

O O CO (:П» — О О чС 4 М - О 1 0 Л 00 !» !» ох!, иох

1217551

Таблица 2

Материал

Содержание компонентов, мас.Ж

0 А1 0 а Fe<0> СаО

ППК MgO S0

6 12 69 78 6 27 4 01 1,18 1,19

0,84 торождения

6,41 82,3 5,38 3,78 0,42 1,33 0,38

Таблица 3

Ф связу- Силикатный ющего модуль, ед

Условная

2,7

1450

3,6

42,0

2,9

1440

4,9

45,0

44,0

4,6

2,8

1460

Более 480

2,7

1490

1440

3,1

5,2

44,2

Более 480

2,6

1420

96

2,5

1420

Более 480

3,5

1590

3,8

40,6

Диатомит Сенгилеевского месДиатомит Кисатибского месторождения

8 (По прототипу) Плотность, кг /мэ вязкость по В3-4, с

Сопротивление расслаиванию, Н/см

Сопротивле- . торцовому сжатию, Н/см

Седимеитационная устойчивость, ч

1217551

Таблица 4

8 (По . прототипу) 24

Осыпаемость, 7

21 13

200 220

13 13 26

230 240 220

Живучесть, мин

Газопроницаемость, ед.

Составитель С.Тепляков

Техред M.Íàäü Корректор А.Зимокосов

Редактор И,Касарда

Заказ 1036/15 Тираж 757 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

Физико-механические и технологические свойства

Прочность на сжатие после отверждения феррохромовым шпаком, Па 10

5 через, ч 1

Прочность на сжатие после отверждения нефелиновым шламом, Па 10

Я через, ч 1

Работа выбиваемости после заливки форм металла, Д

2,9 9,3 10,4 10,2 2,0

8018024031046

120 280 290 60 150

11,1 140 130 180 5 1

12,0 21,0 26, 0 33,0 18,0

26,0 36,0 31,0 39,0 18,0

001 0001 0001 001 02

62 32 66 12 160