Способ получения силикатного связующего

Номер патента: 1072980

Авторы: Чихрадзе, Чигогидзе, Овчинников, Евстафьев

Скачать ZIP архив.

Текст

:ч ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТИ АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ нагрбытои й В.В.Овчинников, Г.Чихрадзе оектно-технологитейного производ 8.8)видетельство СССРС 9/12, 19812826432,ублик. 1979. ч атве т крем- томит,обпоп.1, отли я тем, что в каче кремнезема применяю адочные породы - ди онголит, оони,вф 4. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Всесоюзный прческий институт листва(54)(57) 1,СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИЛИКАТНОГО СВЯЗУЮЩЕГО, включающий растворение кристаллической едкой щелочи вводе, загрузку в автоклав аморфного кремнеземанагреве и изл и ч а ю щцелью интенсиготовления свщения времениэкономии элекповьыения провыбиваемостикристаллическде производятавтоклав однокремнеземом,2. Спосю щ и й саморфногонистые острепел, сп ев и выдержку при чном давлении, о т с я тем, что, с икации процесса призующего путем сокраего приготовления и роэнергии, а также ности и улучшения месей, растворение й едкой щелочи в вопосле загрузки ее в ременно с аморфнымИзобретение относится к литейному производству, а именно к способам получения силикатных связующих .Известны мокрые способы получения раствориьих силикатов щелочных металлов, связанные с гидротермальной 5 и гидробаротермальной обработкой, предварительно подготовленной композиции, состоящей нэ щелочного водного раствора и кремнезема Ц .Однако известные способы продол-. 10 жительны по времени, требует значительного расхода тепловой энергии и не позволяют получать из-эа неполного растворения кремнезема при сокращении времени растворения высокие свяэукщие свойства силикатных связующих. Применение в известных способах искодного аморфногО кремнЕзема в виде пйлей - отходов промышленного производства .увеличивает время их растворения и сообщает формовочным смесям, приготовленным на связующих иэ этих материалов, высокую остаточную прочность (прочность стержней или фоРм после заливки).Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения силикатного связующего, заключающийся во взаимодействии летучих пылей, содержащих кремнезем, и водных растворов едких щелочей при повыиенных температурах и избыточном давлении. Согласно спосо-; бу связующее приготавливают в сле-, дующей цоследовательности операций: 35 предварительно приготавливают водный раствор едкой щелочи концентрации 6-153, загружают автоклав или реактор кремнеземом в виде промыш-, ленных отходов, затем загружают ав токлав заранее подготовленным б- ным раствором едкой щелочи, варка связующего производится с подогревом до 120-190 С при давлении 2,9- 18,6 бар, далее .выгрузка и охлажде ние С 23.Однако даииый способ не предусматривает использования тепловой знергви, Выдеяякщвйся при растворении щжсталлической щелочи В Воде изза 50 чего значительно замедляется процесс (ериготовления раствориьвх силикатов, сиижаются их сзязующие свойства.Цель изобретения - интенсификация щоцесса приготовления связую щего аутем сокращения времени его ириищовяеиия и экономии электроэнергии, а также гювиаеиие црочности И уаучюение выбиваемости сьесей.иоставлеиная цель достигается , 60 тем, что согласно способу получения ,силииауйого связующего, включающему раатзореиие кристаллической едкой щелочи в воде., загрузку В автоклав аэюиного кремнезема нагрев и Выф 65 держку при нагреве и избыточномдавлении, растворение кристаллической едкой щелочи в воде производятпосле загрузки ее в автоклав едно .временно с аморфным кремнеземом.При этом в качестве аморфного;кремнезема применяют кремнистые осадочные породы - днатолит, трепел,спонголит, опокн.Кремнистые осадочные породы КОП)представляют собой высокодисперсный,пористый материал с сильно развитой поверхностью. Химический состав КОП, мас,Ъ;АморФный кремнеземВО) 74-96Оксиды (А 1 ЗО , Ре ОСаО, МБО) 3-25Потери после прокаливания (ППП) ОстальноеУдельная поверхность кремнеземистых осадочных пород составляет 2590 м/г,. Ускорение процесса приготовлениясвязующего происходит за счет двухфакторов: более высокой температурыв автоклаве или реакторе эа счет тепла, выделяеомго при растворении кристаллической щелочи В воде, и использования в качестве аморфного кремнезема кремннсэых осадочных пород,имекщих более тонкодисперсную структуру. Скорость растворения кремнезема в воде, при прочих равных условиях, увеличивается с повышением температуры, В то же время прн растворении кристаллической щелочи, например едкого натра, выделяется9940 ккал/кг на 200 молекул воды,Это тепло повышает температуру композиции и ускоряет процесс растворения кремнезема, если вода, едкийнатр и кремнезем одновременно помещены в какуюлибо емкость.Повышение связуЮЩих Свойств сиЛикатного связующего, приготавливаемого по предлагаемому способу, объясняется следующими причинами. В щелочной среде растворимость кремнезема сильно возрастает с повышением температуры и с уменьшением.размеров зерен 810 за счет интенсивной деполимеризации кремнезема собразованием силикатных ионов. Сувеличением количества растворенного кремнезема связующая способностьсиликатного связующего увеличивается. По предлагаемому способу, в отличие от известного, температурасреды выше и размер зерен меньйе-,т.е, большая часть аморфного кремнезема за равный промежуток времени перейдет в раствор.П р и м е р. Исходные материалы .одновременно загружают в автоклавы,представляющие собой герметическизакрываемые емкости из нержавекщей, кий,) 20 12,5 10 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 12,5 50 50 50 50 50 50 50 50 50 стали и помещают в термостат предФварительно нагретый до 95 С. В течение часа производят термальнуюобработку их, затем автоклавы охлаждают и из них извлекают полученное связующее. Количественное соотношение кремнистых осадочных породк кристаллической едкой щелочи,например едкому натру составляет(2-3): 1.мас.Ъ, при содержании во-ды 30-70, смесь обрабатывают при85 ю 250 С и давлении 1 т 30 10 Па,продолжительностьварки - 0,5-1 ч.Для получения сравнительных данных параллельно получают силикатныесвязующие по известному способупрототипу) и предлагаемому. В качестве аморфного кремнезема искусственного происхождения для известного способа используют крмнеэемистуюГпыяь (КП), являющуюся побочным продуктом производства кристаллического кремния и представляющую собойтонкую, ненористую, высококремнеземистую пыль следующего общего химического состава, мас.ФгОбщий углерод Зт 10АХОу 1-4ТеО 1,5-1,6Сао 0,3-1,7з 1 О 2 ОстальноеУдельная поверхность КП составляет около 20 м/г.В качестве аморфного кремнеземапо предлагаемому способу используютдиатомит Сингилеевского месторождения, средний химический состав которого, мас.Ъг81 оу, 79,78А 3.дОз 6,27Ге ОЗ 4,01Сао 1,18МНО , 1,19НО 0,84ППП ОстальноеУдельная поверхность диатомитаСенгилеевского месторождения составляет около 60 м/г,Предлагаемый способ обеспечивает получение силикатного связующегос модулем 1,5 ю 4,0, Регулировка значения модуля осуществляется измеиением соотношения в в -при загрузкеКОПНаОНв автоклав или реактор, где КОП "кремнистые осадочные породы, МаОНедкий натр, взятый в обезвоженном 5 состоянии.Плотность силикатных свяэукщих,получаемых по предлагаемому способу, может колебаться в пределах 1,11,7 г/см. Плотность силикатного 0 связующего регулируется либо изменением концентрации силикатных образований Бао и ВО ), либо изменением модуля госновнйе окислы Мао,КО и т.д.повышают плотность несколько больше, чем кремнезем), либо изменением термодинамических параметров варки связующего. Приготавливают формовочные смесис одинаковым количественным содержанием силикатных связующих. Для про"верки прочности при сжатии испытывают образцы по ГОСТ 2189-78. Выбиваемость смесей определяют по показателям прочности стандартных образцов при сжатии после нагрева до1000 С в печи в течение 30 мин иохлаждения вместе с печью..В табл. 1 представлены различныесоставы связукицихг составы 1 ю 3 З 0 охватывают граничные и среднее значения соотношений компонентов,мас.ФгАморфный кремнеземкремнистые осадочные породы, КОП) 30 т 40 35 араон (кристаллический 10-20Вода ОстальноеСоставы 2,4 и 5 в качестве КОПиспользуют диатомит, причем разной 40 дисперсности - 25 т 90 мф/г.Составы бю 8 содержат в качестве КОП соответственно трепел, спонголит и опоки. Состав 9 получен поизвестному способу изготовления 45 связующего.Приготавливали смесь, состоящуюиэ 95 мас.Ъ кварцевого песка и5 мас.,В связукщего.физико-механические и технологические свойства смесей согласнотабл. 1 приведены в табл. 2.1072980 Продолжение табл, 1 Составы связующего, мас. Ъ компоненты 1 2 3 4 5 б 7 8 9 Диатомит с дисперс.ностью, мф/ч25 37,5 30 40 37,5 37,5 37,5 37,5и37,5 Таблица 2 физико-механическиеи технологические свойства смесей Прочность при сжатии после продувки СО в течение 45 с, Па,10 ф 10,8 12 у 2 1 бф 4 15,4 18 уб 17,1 15,816,7 г 5,6 0,15 0,10 0,12 0,16 0,16 0,14 0,17 Осыпаемость, В Остаточная прочностьпосле нагррва до1000 фС, Па,10 4 63,7 65,4 69,7 82,4 57,1 Практически неограничена Живучесть, ч Прочность при сжатиипосле продувки СО,Па,.10, через1 ч 3 ч 15 у 8 14,7 15,2 5,8 24 ч Прочность при сжатиидо продувки СО, Па 10в сыром состоянии))Текучесть до продувкиФ 0,10 0,08 Оу 07 0,05 0,10 84 87 87 79 81 Газопроницаемость допродувки, ед. 180 165 175 148 160 Разопроницаемость после продувки СО 2, ед. 235 230 210 205220 Ррилипаемость к оснастке после продувки, Ф Нет Нет Нет 0,04 Нет Газотворность при заливке металлом, см /чТермостойкость,фС 3,7 3,2 3,2 4,1 560 580 595 530 3,9 545 ТрепелСпонголитОпока 17,4 17, 3 15,2 17,9 16,3 17,2 бт 1 18,3 16,7 17,5 6,3,связующего, полученного по предлагаемому и известному способам. В табл, 3 в зависимости от порядка аагрузки компонентов приведены свойства смесей с использованием Таблица 3 4 еюе юЕетв Режим обработки Состав исходных материалов,мас.ч. Температура втермостате,ю е ю ю ВвтееюееФ Известный 5 та.заявке Ю 2826432 ФРГ) КПф 3 0 МаОН 1,0 ( крист алли ческий 1 КН+водный 95растворИаОН 1,0 0 5 вода 4,0 Диатомит 3,0 Диатомнт, 95 БаОН 1,0 кристалкристалли- лический ческий) ; БаОНВода 4,0 воду за.гружают одновремен- но Предлагаемый 3т юю юеееюееееееееюееееееее 4 ф Ъе ееее РЕП - кремнеземистая пыль. Способ приготовлениясиликатного связукицего Порядок загрузки исходных матерна лов в авто- клаве Продол- жительность термальной об- . работки,ч Время Пригое товленияраствора едкой щелочи,ч1072980 10 Продолжение табл, 3ЪМФизико-механическиесвойства формовочныхсмесей Состависпытуемойформвочнойсмеси,мас.ч. Общее время приготов ления,ч Температурасвязующегопослеокончания тер- мальной обработки,С Способ приготовлениясиликатного связующего Остаточнаяпрочностьобразцовпосленагревадо 1000 СПа,10 ф Осыпаемост,Ъ 1,5 95 Известный по заявкеМ 2826432 ФРГ) 0,17 82,4 Формо 6. вочный песок 2 КО 2 Б,связующее - 5 То же 16,4 0,15 1,0 Предлагаемый следующие преимущества: возможностьупрощения технологии приготовления;силикатного связующего, благодарячему исключается иэ технологическойцепочки оборудования установка приготовления растоворов щелочи, еедозировки и.транспортировки в автоклав реактор ) снижение себестоимости связующего за счет сокращениявремени варки, расходуемой энергиии умнеьшения стоимости применяемыхисходных материалов - КОП; снижение себестоимости отливок за счетменьшего раскода связующего благодаря его высоким снязукнцим свойствами уменьшению трудоемкости выбивкистержней из отливок благодаря лучшей выбиваемости смесей, приготовленных на связующих из предлагаемых КОП. Ожидаемый экономический эффект от максимального объема использования предлагаемого способа составит около 6 млн,.руб. ВНИИПИ Заказ 256/8 ТиРажФеЪфилиал ППП фПатентф, г.ужгород, ул.Проектная, 4 Как следует из табл, 2, свойства смесей на связукицих, полученных по предлагаемому способу, выше свойств смесей на связующих, полученных по 40 известному способу, связующая способность выше, так как прочность образцов при сжатии после продувки СО в течение 45 с увеличилась с 5,5 до 17,10 Па, выбиваемость улучшилась, так как остаточная прочность после нагрева до 1000 фС уменьшилась с 82,4 до 57,1 10 Па, текучесть повысилась с 79 до 87%, полностью исчезла прилипаемоать.Данные табл. 3 подтверждают преимущество предлагаемого способа перед известным по режимам приготов ления связующего общее время приготовления свяэукщего по предлагаемому способу в 1,5 раза меньше, чем 55 по известному способу.Использование изобретенного способа получения силикатного связующего из аморфного кремнезема обеспечивает по сравнению с известным способом 60 Прочно ст ьобразцовприсжатиипослепродувки СОв течение45 минПа.10

Смотреть

Заявка

3419398, 07.04.1982

ВСЕСОЮЗНЫЙ ПРОЕКТНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ ЛИТЕЙНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ЕВСТАФЬЕВ ИГОРЬ НИКОЛАЕВИЧ, ОВЧИННИКОВ ВИТАЛИЙ ВСЕВОЛОДОВИЧ, ЧИГОГИДЗЕ ОТАР ВАЛЕРЬЯНОВИЧ, ЧИХРАДЗЕ ТОМАЗ ГЕННАДЬЕВИЧ

МПК / Метки

МПК: B22C 1/18

Метки: связующего, силикатного

Опубликовано: 15.02.1984

Код ссылки

<a href="http://patents.su/6-1072980-sposob-polucheniya-silikatnogo-svyazuyushhego.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Способ получения силикатного связующего</a>

Похожие патенты