Способ получения отвердителя на основе гидрогранатов кальция для изготовления литейных стержней и форм

5 6) 1, Р 3435062. Ав по заявк кл. В 22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ л. Р 38В.П.Алферов,Горячев и В,Н.Смир 54)57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТВЕРДИТЕЛЯ НА ОСНОВЕ ГИДРОГРАНАТОВ КАЛЬЦИЯДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ СТЕРЖНЕЙФОРМ, включающий смешивание окисикальция с нагретым щелочно-алюминатным раствором с образованием пульпы, выдержку пульпы, ее разделениес последующей промывкой и термообработкой осадка, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения выхода отвердителя, окись калция предварительно смешивают саморфным кремнеземом при массовомсоотношении окись кальция;аморфныйкремнезем, равном 5-28);1.6065 Изобретение относится к литейномупроизводству, а именно к технологииполучения отвердителя на основе гидрогранатов кальция, используемыхдля самотвердеющих стержневых и формовочных смесей.Известна технология синтеза отвердителя иэ известняка и различныхглиноэемосодержащих материалов ( технический глинозем, бокситы, алуниты,каолинитоные, глины и т.п.) путем высокотемпературного обжига гранулированной и хорошо перемешанной шихтыпри 14 О 0-15 О О С 13,Однако полученный по данной технологии отвердитель имеет нестабильный состав содержание трехкаль.циевого алюмината в нем колеблетсяот 25-98 масдорогостоящ ввидуиспользования высокотемпературногообжига, а выход отвердителя составляет всего 50-60.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является способ получения отвердителя на основе гидрогранатов кальция для изготовления литейных стержней и форм, сущностькоторого заключается в следующем.Первоначально путем обработки щелочно-алюминатного раствора известью получают гидроалюминат кальция,который затем обрабатывают щелочноалюминатным раствором, содержащем0,3 мас, двуокиси кремнезема. Полученную пульпу выдерживают при температуре не более 100 С 1-6 ч дляпротекания реакции синтеза гидрогранатов кальция, Осадок отделяют иэщелочного раствора и производят про,мывку твердой Фазы водой из расчетаЖ:Т=1-3 для удаления остаточной щелочи. Твердую Фазу подвергают термообработке при 290-370 С, после чегополучают отверцитель заданного состава 2.Данный способ характеризуется относительно низким выходом отвердителя: процесс насыщения ЗСаО АС 06 НО кремнеземом протекает неравномерно, из-эа чего в конечном продук-те получается механическая смесьгидрогранатов кальция, имеющих различную степень насыщения кремнеземом.Целью изобретения является повышение выхода отвердителя.Цель достигается тем, что согласно способу получения отвердителя наоснове гидрогранатов кальция для иэ -готовления литейных стержней и форм,включающему смешивание окиси кальцияс нагретым щелочно-алюминатным раствором с образованием пульпы, выдержкупульпы, ее разделение с последующейпромывкой и термообработкой осадка,окись кальция предварительно смешивают с аморфным кремнеземом при массовом соотношении окись кальция:аморфный кремнезем, равном (5-28):1,Описываемым способом может бытьполучен гидрогранат кальция составаЗСаО Г,О(%0,)(Н,О) где х 5 = (0,03-Одаб) ю= (,Ок 9-1 ю 47).При массовом соотношении СаО: 50(,аморфн.) менее 5;1 получаются гидрогранаты кальция, в которых молекулярное отношение 9 02,АРО более 10 0,6, что нецелесообразно ввиду снижения активности отвердителя.При массовом соотношении СаО:5 0(аморфн,) более 28;1 получаются гидрогранаты кальция с мольным отношением 50.М 0 меньше 0,03, При этомусловии синтезируемые гидрогранатыкальция после термообработки обладают высокой гидравлической активностью и малостабильны при хранении.Полученную смесь СаО и 50 обрабатывают щелочно-алюминатным растнором гидрохимическим методом, Пульпувыдерживают в течение 1- 6 ч при температуре не выше 100 С, в результатечего происходит синтез гидрогранатовкальция. При вьдер:кке пульпы менее1 ч реакция синтеза протекает неполностью и выход продукта составляет всего лишь 80, а при выдержкебольше б ч выход продукта не увеличивается выше 97.Затем пульпу разделяют на твердый осадок, содержащий соединениягидрогранатового ряда с содержаниемгидратной воды 4,80-5,94 моль и ще лочной раствор. Твердый осадок промывают водой из расчета Ж:Т = 1-3,причем при Б:Т меньше 1 н осадкеостается избыточное содержание(до 3) НаО, что может привести к Щ ;браку отливок по пригару. При Ж:Тбольше 3 содержание йа 0 составляетменьше 0,2 и дальнейшее увеличениеколичества промывной воды экономически нецелесообразно. После этого твердый осадок подвергают термообработкепри 290-370 С до получения частичнодегидратированных соединений гидрогранатов кальция с содержанием гидратной воды 0,9-1,47 моль. Данныесоединения являются отнердителями,причем.при температуре термообработки 290 С частично-дегидратированныесоединения требуемого состава не образуются, а при температуре вышео370 С гидрогранат кальция разлагается на составные части (Са 0,12 СаО МХ 700) . В результате осуществления предлагаемого способа получается отвердитель, содержащий 95-97 основноговещестна.В качестве аморфного кремнезема используют материал, содержащий 70 5( 0общ., 70 50 аморф 30 Н 0 и с дисперсностью менее 40 мкм.П р и м е р 1. Известняк, со, держащий 10 кг СаСО, поднергают обжигу при 1100", при этом получают5,6 кг СаО. Известь смешивают с400 г кремнезема из расчета весового соотношения СаО: Б(0, равного 14, и смесь вводят при 75 С в алюминатныйраствор, содержащий 50,0 г/л А 1 03иэ расчета получения молекулярногоотношения СаО:А 1 ОЗ, равного 3. Полученную пульпу вьдерживают в течение 103 ч для прохождения основной реакции синтеза. В результате синтеза получают 12, б кг ЗСаО А 0 О, 15(0 5,8 Н О,после чего производят отделение твердой Фазы от щелочного раствора на 15промывном фильтре и промывку твердой фазы горячей водой в количестве31,5 кг с температурой 75 ОС до остаточного содержания. щелочи 0,15Ма О. Промытый осадок подвергают суш О ке при 260 С печными газами, послечего получают отвердитель состава;ЗСаО ИО 0,1 М 0 1,4 Н,20. Выход отвердителя составляет 95.П р и м е р 2. Известняк, содержащий 10 кг СаСО , подвергают обжигупри 1000 С, при этом получают5,6 кг СаО, Известь в количестве5, б кг смешивают с 0,56 кг Б 0 израсчета получения весового отношения СаО: 50, равного 10. Полученную гомогенную смесь вводят при50 С в алюминатный раствор, содержащий 100 г/л М,2 0, Пульпу выдерживают в течение 1 ч. В .результатесинтез а получают 13, О кг ЗСаО АР 0 З 50,28 5(0 5,44 НО, После выдержкипульпу разделяют фильтрацией, приэтом на 13 кг осадка расходуют 24 кггорячей воды для удаления щелочи иэосадка. Конечное содержание ЙО 0 в 40осадке 0,9, Промытый осадок подвергают сушке при 325 С. В результаге синтеза получают отвердительЗСаО. А 1 0 О, 235 0 1, 22 НО, Выходотвердителя составляет 96. 45П р и м е р 3, Известняк, содержащий 10 кг СаСО, подвергаютобжигу при 1200 С, при этом получа-.ют 5,6 кг СаО. Известь в количестве5,6 кг смешивают с 0,2 кг 6 0 израсчета получения весового отйошенияСаО; 5(0, равного 28, .Полученную гоомогенную смесь вводят при 95 С в алюминатный раствор, содержащий 75 г/лА 09. Пульпу выдерживают в течение4 ч. В результате синтеза получается 12, б кг ЗСаО АбО О, 035 От 5,94 Н СПосле выдержки пульпй ее разделяютфильтрацией и промывают водой израсчета )К:Т=З, т.е, на 12,6 кг расходуют 37,8 кг горячей воды для удале 60ния щелочи из осадка. Конечное содержание НаО в осадке 0,1. Промытыйосадок подвергают сушке при 300 С.В результате синтеза получают отвердитель состава ЗСаО А 12 О , О,ОЗХ 65 з.б;О, 1,47 Н О. Выход отвердителя составляет 97.П р и м е р 4. Известняк, содержащий 10 кг СаСО, подвергают обжигу при 1000 С, при этом получают.5,6 кг СаО. Полученную известь смешивают с 1,12 кг 60 из расчета получения весового отношения СаО; Ь 0,равного 5. Полученную гомогеннуюсмесь вводят при 75 фС в щелочно-алюминатный раствор, содержащий 50 г/лА 10 з, и выдерживают в течение 6 ч,В результате синтеза получается13, 2 кг ЗСаО АР Оз О, 6 5 сО, 5,36 Н О,сПосле выдержки пульпу разделяютфильтрацией, при этом на 13,2 кгосадка расходуют 26,4 кг воды дляудаления щелочи иэ осадка, Конечноесодержание Ма 0 в осадке 0,5. Промытый осадок йодвергают сушке при350 ОС. В результате получают отвердитель ЗСаО АГ 0 0,650 0,9 НО.Выход отнердителя составляет 97.Кроме использованного в примерах1-4 аморфного кремнезема, аналогичные результаты могут быть полученыпри использовании кремнеземсодержащихсоединении, например, силиката натрия (Но 5 Оз, силиката кальция(СаС 0), а также гидросиликата каль.ция ( СаО ЙО Н.О) . Возможно использование после соответствующих термических и гидрохимических обработоккоалина (АГ. О 250 2 Н 0) .Все перечисленные соединения содержат связанный кремнезем и привведении их в щелочно-алюминатныйраствор в смеси с окисью кальцияобразуют гидрогранаты кальция переменного состава:ЗСаО Л 10%0к(бх) Н О, Содержание ЬО н гидрограната кальция определяется тольковесовым соотношением СаО:501 и независит от присутствия в исходныхсоединения ИОили СаО, весовоеколичество которых необходимо учитывать в процессе синтеза указанныхгидрогранатов,П р и м е р 5, Известняк, содержащий 10 кг СаСО, подвергают обжигу при 1000 С, при этом получают5,6 кг СаО. Известь в количестве5,6 кг смешивают с 1,22 кг силикатанатрия состава БаО Я 10 из расчета, олучения весового отношенияСаО: С 0, равного 10, Полученную гомогенную смесь вводят при 100 С валюминатный раствор, содержащий100 г/л М 0. Пульпу вьдерживаютв течение 10 ч. После выдержки пульпыполучают 13 кг гидрограната кальциясостава ЗСаО А 0,20, 0,2850 5,44 НО. После операций промывки и термообработки осадка при 325 С получают отвердитель состава ЗСа 0 А 1 0 0,28%0 к 1, 22 НО, Выход отвердителя составляет 96,1047577 Таблица 1 ВесовоесоотношениеСаО5 ч О Состав Выход, Ъ Способ 97 Предлагаемый 96 10 25 60-70 Прототип Таблица 2 Смесь, Р 2 (отвердитель получен спосо бом по прототипу) 1 (отвердитель получен предлагаемым способом) 100 100 Кварцевый песок Сульфитно-дрожжеваябражка 7,5 7,5 П р и м е р б. Известняк, содержащий 10 кг СаСО , подвергают обжигу при 10000 С, при этом получают 5,6 кг СаО, Известь в количестве 5,1 кг смешивают с 1,16 кг силиката кальция состава СаОф 01 иэ расчета получения весового отношения СаО: : 502, равного 10, Полученную гомо- генную смесь вводят при 100 С в алюминатный раствор, содержащий 200 г/л МО, Пульпу выдерживают в течение 5 ч. В результате синтеза получают 13 кг ЗСаО А 1 О 0,28 %0 5,44 Н 10. После промывки и термообработки получают отвердитель состава ЗСаОХ Иэ данных табл.1 видно, что выход отвердителя, полученного предлагаемым способом, выше, чем способом по прототипу. Состав и свойства смесей Содержание ингредиентов,мас,ч. ХЫ,О 0,2850 1,22 НО. Выход отверлителя составляет 96%. Аналогичные результаты могутбыть получены при использовании5каолина М 0. 2 УО 2 НО, которыйпредварительно необходимо подвергнуть термообработке при 600-800 С,а затем смешать с окисью кальция иввести в алюминатный раствор,10 В табл.1 приведены сравнительные результаты синтеза отвердителя предлагаемым способом и способом по прототипу. ЗСаО МОЗ 0,6%0 0,9 Н 0Мономинеральный продукт ЗСаО АРОЙ 0,250 1,22 Н О Мономинеральный продуктЗСаО Ы 0 0,03501,47 Н 0Мономинеральный продукт Смесь гидрогранатов кальция ЗСаО АСО(0,03-0,6) ЯОХХ( О, 9-1, 47) В табл.2 приведены физико-механические свойства самотвердеющей смеси с отвердителем, полученным предлага-. емым способом и способом по прото1047577 Продолжение табл,2 Смесь, Р Состав и свойства смесей Гидрогранат кальциясоставаСаО ЗМ О 0,3750 1,13 Н О 3,5 4,5 Свойства сравниваемыхсмесей Живучесть, мин 20-25 22-25 Прочность на сжатие,кгс/см, через 1 ч 10 10 3 ч 17 17 24 ч 26 26 Осыпаемость, Ъ 0,05 0,05 содержанием отвердителя в составе самотвердеющей смеси.При этом предлагаемыйспособ является более производительным, поскольку позволяет получить больший выход отвердителя,Составитель С,Тепляков Редактор А.Гулько Техред М.Тепер Корректор М.ДемчикЗаказ 7812/9 Тираж 813 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Как видно из табл.2, физико-механические свойства смеси с отвердителем, полученным предлагаемым способом, достигают тех же значений, что и с отвердителем, полученным способом по прототипу, но с меньшим 1(отвердитель получен предлагаемым способом) 2 отвердитель получен способом по прототипу)