Огнеупорный наполнитель для литейных форм и стержней

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт, свид-ву(22) Заявлено 121280 (21) 3218079/22-02

151) М. Кл.

В 22 С 1/00 с присоединением заявки ¹

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

)$3) УДК 621. 742.

° 42(088.8) Опубликовано 301082.Бюллетень ¹ 40

Дата опубликования описания 301082

1 «Л Ювг и.Г.яскоискин, A.è.IIäàíîâà, Б.Г.колулае )еБ ° Б.севмаРЬва /

И.И.Баста@вен, Г.Ф.Раин, A.à,òèì÷åíêî, . йВГНЖщ р, А.Я.каламникова, lO.A.IIàäÐèí, Б,B.Áóêcå в и ББИ коек и

Я

-1«0 gp(/ (72) Авторы изобретения

Всесоюзный проектно-технологический институт литейного производства и Государственный институт горно-химического сырья (71) Заявители (54 ) ОГНЕУПОРНЫЙ НАПОЛНИТЕЛЬ ДЛЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ

И СТЕРЖНЕЙ

Изобретение относится к формовочным материалам, используемым в литейном производстве, в частности к огнеупорным наполнителям.

Основным сырьевым материалом, получившим наиболее широкое распространение при изготовлении литейных форм и стержней, является кварцевый песок, который согласно ГОСТ2138-74 разделяется на 6 классов в зависимости от содержания глинистой составляющих, кремнезема и вредных примесей. Кварцевый песок в зависимости от месторождения, промышленных карьеров имеет разный химический состав.

Так, песок марки 1КО16Б (ГОСТ 213856) имеет следующий химический состав, мас.Ъ:

А1 О> 0,47

Fey О> 0,49

Сао 0,10

VgO 0,10

K O + Na О О, 31

SiO Е

Остальное . Эти пески обеспечивают получение качественных отливок, однако в связи с истощением песчаных карьеров они становятся дефицитными и имеют сравнительно высокую стоимость.

Цель изобретения — расширение сырьевой базы наполнителей за счет обогащения отвальных отходов фоафорита из ракушечных фосфоритных руд до кварцевых песков.

Указанная цель достигается тем, что огнеупорный наполнитель для литейных Форм и стержней, включающий

10 SiO, А120, Ге О, CaO, HgO, К О, I йа20, содержит упомянутые окислы прй следующем соотношении, мас.Ъ:

А1 О О, 3-0,4

Fe O> 0,06-0,07

Са0 0,2-0,3 .

15 qgO 0,02-0,03 к о О, 01-0, 03

Na 0 0,01-0,03

5iOg Остальное

Огнеупорный наполнитель такого состава получают из отвальных отходов производства фосфорита из ракушечных фосфоритных руд, очищенных от примесей методом флотации и подвергнутых гидравлической классифика25 ции.

Указанные отходы без специальной обработки не могут быть использованы в качестве огнеупорного наполнителя для формовочных и стержневых

30 смесей, так как содержат мало SION

969415 и большое количестпо щелочных и ще лочноэ мельных металлов (особенг« но СаО), которые оказывают отрицательное влияние на качество смесей и отливок, Поэтому отвальные отходы, представляющие собой пульпу с содержанием 35-453 твердои фазы, обрабатывают методом прямой флотации, z=e. удаляют минеральные частицы, содержащие окислы фосфора, щелочных и щелочноземельных металлов, а также другие примеси. Очищенную пульпу под вергают гидравлической классификации с целью получения материала определенного зернового состава, после чего его высуе.еивают.

Хигпеческий состав обработанных отвальных отходов, мас.%::

A R o,, 0,3-0,4

F e og 0,06-0,07

СаО 0,2-0,3

Mg0 0,02-0, 03

К О 0,01-0, 03

No 0 0,01-0,03

5102 " Остальное

Таким образом, по химическому составу этот материал можно отнести к обогащенным кварцевым формовочным пескам. ГЛинистая составляющая 0,03О, 36%.

В качестве примесей он содержит ЗО серу сульфитную и фосфорный ангидрид соответственно 0,01- 0,3 мас.Ъ и 0,070,09 мас,Ъ, которые из-эа глалого содержания не оказывают отрицательного влияния на свойства формовочных 35 смесей.

После гидравлической классификации обработанные отвальные отходы имеют, следующий состав.

Размер частиц, мм 40 до О,I 1,0

0,1-0,16 9 0

0,16-0,4 77,5

0,4-0,63 10,0

0,63-1,0 Остальное

Цвет песка — светлый, сероватобелый, зерна кварца в основном прозрачные, бесцветные, встречаются частицы со слабой желтоватой окраской.

Имеются примеси глауконита в виде частиц до 0,5 мм, незначительное количество лимонита и в виде редких включений встречаеотся частицы колофана размером до 1,0 мм. Водородный показатель рН 9,35.

В лабораторных условиях испытаны. 55 различные составы смесей, в качестве наполнителя в которых использованы очищенные отходы фосфоритного производства из фосфоритной руды (Кингисепского месторождения). 60

При обогащении ракушечных фосфо-ритных руд образуются 2 вида отходов — доломитовые и кварцевые. Химический состав их представлен в табл. 1. 65

Доломитовые отходы, удаляемые грохоченнам после дробления исходной руды, представляют собой куски песчагенка и конкрецни раэмером от

300 до 3 мм, сцементированные железистодоломитовым цементом. Зерна кварца находятся в сростках с сопут-. ствующими минералами.

Кварцевые отходы удаляют после измельчения руды в шаровых мельницах и прямой флотации фосфорита-;. Поверхность зерен кварца очищена в процессе измельчения руды.

Иэ табл. 1 видно, что количество

510 в доломитовых отходах в 2 раза меньше, чем в кварцевых, а количество других, вредных окислов намного больше. Для обогащения доломитовых отходов до кварцевого песка требуется огромные энергетические, материальные и другие затраты. Следовательно, оптимальныгл отходом для .обогащения его до кварцевого песка являются кварцевые отходы.

Эти отходы обрабатываются методом флотации и гидравлической классификации. Получают материал., пригодный как огнеупорный наполнитель. Химический состав его приведен в табл. 2. Для сравнения показан состав кварцевого песка Новинского месторождения гларки 1КО315А.

В обогащенных отвалах имеется небольшое количество серы и фосфора.

Содержание их ГОСТом 2138-74 не регламентируется, однако в примечании ГОСТа указано, что определение содержания серы в песках вновь разведанных месторождений обязательно.

Количество серы в обогащенных отвальных отходах значительно гленьше (0Ä 01,O,03o-) -регламентируемого ГОСТогл (o,o5%).

Химический анализ металла отливок и микроструктура показывают, что такое количество IIHTHGêèñè фосфора и серы не влияет на качество смесей и отливок.

В табл. 3 приведены составы смесей на основе кварцевого гееска, отвальных отходов и обогащенных отвальных отходов со связующим — жидким стеклом.

В табл. 4 приведены физико-глеханические и технологические свойства ! смесей после продувки.СО .

Иэ табл. 4 видно, что смеси на отвальных отходах имеют недостаточную прочность, повышенную осыпаемость, низкую гаэопроницаеглость.

Свойства смесей с обогащенными отвалами практически не отличаются от свойств смесей на кварцевом песке.

Наиболее оптимальным составом является состав 2 с обогащенными отвальными отходами.

Иэ песчано-глинистых смесей были изготовлены формы для отливок в ви969415 де клина и залиты различными марками чугуна и стали, По химическому составу и микроструктуре образцы отливок, залитые s формы, изготовленные на отходах, не отличаются от отливок, залитых s форме на песок Новинского месторождения. Все отливки чистые, без пригара.

Таблица 1

Химический состав, мас.Ъ

1 1 (3

Отходы

0100 AI000 Fee00 СаО ИОО КОО и Иа00 00 О ) 0

2,70-3,76 18,8- 7-8 Не определя- 5,10- Не епре18,9 7-9 ется 5-14 деляется

Доломитовйе47-48 0,25-0, 30

О, 15-0, 30 2-3 0 20,3 0,14. — 0,05- 1,5- Сульфид0,15 0,15 1,8 ная до

0,03

Кварцевые 92-94 1 -2,5 а Т а б л и ц а 2

Материал огнеупорный а

Химический состав, мас.Ф .,1 1 1) Fe О СаО К О Ма О Hg 0 S Р 09

5 i 000

Следы О, 270,29

0,10 Не регламен0,12 тируется

О, 800,82

98, 30- О, 7898035 0,80 Кварцевый песок Новинского месторождения

0,06»

0,07 таблица а ааааиииа»

Кси оиент

Содержание, мас. Ф, в смесях

sa обогащенных отвальных отходах фосфорнтных руд кварцевом песне на отвальных отходах вского васто фосфоритннх руд диня

2 3 4 5 б

7 8 9 огнеупорные наполнитель 94 92, В. 91,6 94 видное стекло 5 б 7 5

92, В 9106

6 7.92 ° Â 91, б

6 - 7

Едкнв натр.

10%-ный раствор 100 1 ° 2 104 100

1,2 1,4

1,0

1,4

102

Предлагаемый 99, 1- О, 3огнеупорный 99,3 0,4 материал (обогащенные отвальные отходы фосфоритных руд) По предварительным подсчетам, снижение себестоимости одной тонны огнеупорного материала составит не менее одного рубля, а годовои экономический эффект от использования отвальных отходов в народном хозяйстве - более

2,5 млн. руб.

0,2- 0,01 0,01- 0,02- 0,01- 0,07"

0,3 0,83 0,03 0003 0,03 0,09

969415

Таблица 4

Прочность на сжатие во влажном состоянии, 10- Па

Смесь

Прочность на сжатие после продувки СО, 106Па

Газопроницаемость, ед.

Осыпаемость, Ъ

О, 05-0, 08

0,05-0,08

О, 05-0, 08

10-12 15-16

170

170

15-16

170

О, 05-0,08

150

До 5

0 05-0, 08

0,05-0,08

0,05-0 08

0,05-0,08

150

150

9-10

10"12

200

200

200

13-14

) 0(05-0,08

I я) о 0,3-0,4

Fe O О 06-Оф 07

СаО 0i2-0i3

М90 О, 02-0, 03 к о 0,01-0,03

35 0,01-0,03

SiO1 Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Справочник под ред. И.П.Егоренкова. Формовочные пески промышленных карьеров СССР. М., "MBIJHHocTpoeHHe,, 1906, с. 5-20.

Формула изобретения

Составитель И.Куницкая

ТехредM.Гергель Корректор И.Макаренко

Редактор Е.Кинив

Заказ 8260/12 Тираж 852 11одписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7i-35, Раушская наб., д. 4/5

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

Огнеупорный наполнитель для литейных форм и стержней, включающий Si 0 А1,0, Ге О, СаО,890, К О, Na О, отличающийся тем, что, с целью расширения сырьевой ба-. зы наполнителей за счет обогащения отвальвых отходов фосфорита из ракушечных ;фосфоритных руд до кварцевых песков, он содержит упомянутые о«11слы при следующем соотношении, ..мас.Ъ:

0,2-0,3

Не более 0,1

Не более 0,1

0,6"0,7

0,3-0,5

0,3"0,5

0,2-0,3

Не более 0„1

Не более 0,1