Способ получения гидрограната кальция

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

С511 4 С 01 F 7 16

Ь . у

j„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 3420502/23-26 (22) 26.04.82 (46) 23.07.87. Бюл. У 27 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промьппленности (72) А.И.Алексеев, В.М.Сиэяков, В.В.Андреев и В.И.Корнеев (53) 547.7 (088.8) (54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГКЦРОП, АНАТА КАЛЬЦИЯ, включающий смещение алюминий- и кремнийсодерхащего продук„Я0„„1325017 А1 та с известью с последующей термообработкой, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода и качества целевого продукта, в качестве алюминий- и кремнийсодержащего продукта, используют алюминат или гидроалюминат натрия с добавкой кремнезема в количестве 10 мол.й, смешение реагентов проводят в твердом виде при массовом соотношении

Ca0/Al 0, равном 1,5-1,8, а перед термообработкой полученную смесь обрабатывают 2-5Х-ным водным раствором карбоната натрия.

I 13250

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии переработки алюминатных растворов на глинозем и побочные продукты, и может быть использовано в качестве вяжущего в литейном производстве.

Известен способ получения гидрограната кальция путем обработки щелочно-алюминатного раствора извест-. ковым молоком с последующей термо- 10 обработкой синтезированных гидрогранатов кальция при 1100-1300 С.

Недостатком этого способа является использование в качестве известь содержащего материала — гидроокиси 15 кальция для выделения гидрогранатов кальция. При синтезе гидрогранатов кальция на основе Са(ОН, процесс получения этих соединений осуществляется на поверхности Са(011)„, что 20 не дает возможности получать мономинеральный продукт. Кроме того, выход продуктов в виде гидрограната кальция в этом случае составляет

60-707, при этом получается смесь гидрогранатов кальция, содержащих

0 05 0,1; 0,15 м.д. и т.д. кремнезема, а выход алюмината кальция составляет 70-757.

Поскольку на последующих стадиях 30 практически не удается выравнить внедрившийся кремнезем в решетку гидроалюмината кальция равномерно па всему осадку, то получаемый затем после термического обжига при 1400о

1300 С гидрогранат кальция не обеспечивает необходимых физико-механических свойств при использовании его в качестве связующего в питейных формах и стержнях. 40

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения гидрограната кальция путем обработки ще счно-алюминатного раствора известковым молоком с последующей термообработкой синтеэируемого продукта при 290510 С.

Недостатком способа является невысокий выход 60-707. и невозможность 50 получения мономинерального продукта.

Бель изобретения — повышение выхода и качсства целевого продукта.

Поставленная цель достигается

5с тем, что согласно способу получения гидрограната кальция, включающему смешение алюмината или гидроалюмината натрия с добавкой кремнезема в и 2 количестве 4-10 мас.7., с известью в твердом виде при массовом соотношении СаО/А!гО, равном 1,5-1,8 перед термообработкой полученную смесь обрабатывают 2-57-ным водным раствором карбоната натрия.

Термообработку ведут при 250-600 С.

Для синтеза гидрогранатов кальция твердый алюминат натрия, содержащий кремнезем, смешивают с окисью кальция в массовом соотношении CaO/А!гО равном 1,5-1,8. Выбор такого интервала обусловлен тем, что при массовом соотношении СаО/А1гОэ более 1,80 в конечном продукте присутствует избыточное количество гидроокиси кальция, что снижает выход основного процукта до 90Z и не позволяет регулировать физико-механические свойства смесей. При массовом соотношении

СаО/ЛI.О, менее 1,50 в растворе остается часть непрореагировавшей окиси ал оминия, что экономически нецелесообразно.

При смешении алюмината натрия, содержащего кремнезем, с окистю кальция можно заранее обеспечить заданные соотношения в конечном продукте

3 СаО А1г О Нi0z (6-2 ) Н гО

Для получения гидрогранатов кальция с заданным содержанием Б Ог используют твердый алюминат или гидроалюминат натрия с содержанием ЫОг

4-10 мас.7. Б Ог. Содержание 4 мас.Е

Я О„необходимо для получения слабонасьпценных гидрогранатов кальция состава ЗСаО-Л1гО 0,1 HiO 5,8 НгО.

При содержании Г ; ниже, чем 4 мас.7 обвазъются соединения ЗСаО.AlгО;.6НгО содержащие незначительное количество кремнезема, которое не позволяет регулироватэ i. ;. !ко-механические свойства смеси, прочность, текучесть и т.д.

При использованйи гидроалюмината с более высоким содержаниеM 8iO„, 2 чем 1,0 мас.7., в конечном продукте появляется нежелательная примесь в виде алюмосиликата натрия. !

Обработка содовым раствором (25 мас. 1 приводит к образованию промежуточных высокореакционных комплексов в растворе, которые, реагируя с кремнеземом, приводят к образованию гидрогранатов кальция с высоким выходом.

После термообработки гидрограната о кальция при 250-600 С получают вя017 4 l pp(:,"рг Tbsp KH böwÿ подверг гют термическому обжигу при 300"0 „-p эультоте чего получают частично дегидр.-тиронанные соединения 3СаО А! О, (1,5-2x) !20.

Для оценки физико-механических свойств синтезированных гидрогранатов кальция приготавливают самотвердеющие смеси с использонанием кварцевого песка концентрата сульфитно-дрожжевой бражки из расчета, мас.ч.:

Кварцевый песок 100

Сульфитно-дрожжевая бражка 5

Гйдрогранат кальция с содержанием

« iO2 (х) и Н,,O (у) х = 0,1; 0,2; 0,3 у =- 1,3; 1,1; 0,9 5

Песок формовочный и частично дегидратированные гидрогранаты кальция перемешивают в смесителе в течение

2 мин, затем вводят концентраты сульфатно-дрожжевой бражки и все компоненты перемешивают в течение 1,5 мин.

Резульаты испытания смесей приведены и табл.2.

1325 жущее, которое отвечает формуле

ЗСаО Al, О, - l iO, у Е! О, где х

0,01-0,25 м.д., у = 1,3 — 1,7 м.д.

Il р и м е р. 95 г окиси кальция смешивают с 100 г алюмината натрия, содержащего, мас. : !1а20 35,22;

0 51 95 Hi02 6,83. B этом с у ае массовое отношение CaO/Ël О равно

2 3

1,64. Полученную смесь обрабатывают водным раствором карбоната натрия, 10 содержащего 3,5 мас.7 Ыа СО

В резульате синтеза получается гидрогранат кальция состава 3Ca0 «

«А! 0 0,2 FiC2 5>,6 Н О. Выход гидрограната кальция 957.. После термического обжига при 310 С получается вяо жущее 3CaO Al 20 0,2 DiO . 1, I Н О. г

Использование растворов, содержащих ниже 2,0 мас.7 Г1агСО>, не оказывает каталитического влияния на ско- ZO рость процесса и выход полезного компонента, а при более высоких концентрациях, чем 5,0 мас.7. Na, СО«, гидрогранаты кальция разлагаются содовым раствором и выход гидрограната кальция снижается.

Для придания вяжущих свойств гидрограната кальция синтезированные соединения состава ЗСаО.А!20 hiO

2 3 2

"(6-2x) H О подвергают термической г о обработке при 250-600 С. В этом случае получаются вяжущие соединения, содержащие ЛiC, которые могут быть использованы для приготовления самотвердеющих форм и стержней. 35

Аналогично получают гидрогранаты нг ос« не Гидроалюмин«т : к;;:1ьцин.

В табл.i приведены услог «я синтеза гидрогранатов кальция.

Приведенные в табл. 1 данные показывают, что условия синтеза по предлагаемому способу обеспечивают повышение выхода гидрограната кальция на 20-227. Для определения качества синтезированных материалов полученПри сравнении результатов, полученных при физико-химических исследованиях, видно, что гидрогранаты кальция по предлагаемому способу обеспечивают получение самотвердеющих смесей с регулируемым сроком живучести, а также с с щестненно более высокой прочностью.

Технико-экономическая оценка, выполненная для предлагаемого способа получения гидрогранатов кальция, показывает,что за счет повьппения реакционной способности окиси кальция удается снизить расход СаО на синтез на 107., что обеспечивает экономию извести. За счет повьппения качества получаемых гидрогранатов кальция удается снизить расход гидр гр;ната кальция на 5Х н стержневой смеси.

13250l 7

Таблица 1

0,02

ll00-1300 1,1 70-75

30-40

3,5

250

1,5

1,64

300

3,5

1,8

95

600

3,5

600

1,8

2,0

1,8

600

5,0

Таблица 2

Показатели для смеси при молекулярном отношении

Физико-механические свойства смеси извест0,2

0,3

0,1 ная

16-19

13-75

20-28

Живучесть, мин 3-,5

Прочность на сжатие, кгс/см, 2 через, ч:

18

28

10

0,06

0,05

Осыпаемость,X

0,065

Составитель Т.Берештейн

Редактор Н.Рогулич Техред Л.Сердюкова Корректор В,Бутяга

Заказ 3015/21

Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4

Содержание

ИО, 3

Массовое отношение

СаО/AI Î

Температура термообработки, C

Содержание

На2СО, мас.Х

Выход гидрограната кальция, _#_