Способ получения искусственного зернового наполнителя

Способ получения искусственного зернового наполнителя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: в литейном производстве для сырых песчано-бентонитовых смесей . Сущность: подготовленную поверхность зернового наполнителя плакируют механоактивированной водной суспензией плотностью 1,4-2,0 г/см3, содержащей твердый компонент в виде пылевидного кварца, циркона, дистен-силлиманита, электрокорунда, с целью вовлечения в производство побочных продуктов процессов обогащения минерального сырья. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 С 5/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 Рд ?

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4832632/02 (22) 19.03.90 (46) 23.05.92. Бюл. N 19 (71) Красноярский институт цветных металлов им. М.И.Калинина (72) Л.И.Мамина, А.И.Булгакова, T.À.Ëóêüÿнова, Г.С.Саначева и В.А.Денисов (53) 621.742.55 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 538309, кл. B 22 С 5/00, опублик. 1979.

Авторское свидетельство СССР

М 1310095, кл, В 22 С 5/00, 1987.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к способам получения огнеупорного наполнителя для формировочных смесей, Известен способ получения песка, предусматривающий плакирование 1 — 3 мас. водным раствором дигидрофосфата алюминия плотностью 1,25 — 1,43 г/см; обсыпку

3, 1,5 — 7,0 мас.7 мелкозернистым материалом (оксидами хрома или железа), химически активного к водному раствору дигидрофосфата алюминия; термическую обработку полученной смеси при 185 — 700 С.

Однако недостатками данного способа являются наличие фосфатных пленок плакирующего вещества, его многокомпонентность, невысокая огнеупорность, необходимость термической обработки плакированных песков, ограниченность применения смесей.

ÄÄ5UÄÄ 1734920 А1 (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННОГО ЗЕРНОВОГО НАПОЛНИТЕЛЯ (57) Использование: в литейном производстве для сырых песчано-бентонитовых смесей. Сущность: подготовленную поверхность зернового наполнителя плакируют механоактивированной водной суспензией плотностью 1,4 — 2,0 г/смз, содержащей твердый компонент в виде пылевидного кварца, циркона, дистен-силлиманита, электрокорунда, с целью вовлечения в производство побочных продуктов процессов обогащения минерального сырья. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения песков, включающий плакирование предварительно отмытых и высушенных кварцевополевошпатовых песков раствором, содержащим соль титана и перекись водорода в молярном соотношении

10:(0,5-1) с последующей термообработкой при 600 †8 С.

Недостатками известного способа являются ограничения в использовании различных низкокачественных песков и зерновых отходов, недостаточная огнеупорность и необходимость термообработки.

Цель изобретения — расширение сырьевой базы литейного производства путем использования побочных продуктов процессов обогащения минерального сырья, а также расширение технологиче1734920 ских возможностей, повышение огнеупорности искусственного наполнителя.

Поставленная цель достигается согласно способу получения искусственного песка, включающему подготовку поверхности зерен наполнителя (низкокачественных песков и побочных продуктов обогащения минерального сырья) с последующим нанесением плакирующего состава — механоактивированной водной суспензии, имеющей плотность 1,4 — 2,0 г/см . з

В качестве твердого компонента плакирующего состава используют циркон или дистен-силлиманит, или электрокорунд, или пылевидный кварц.

Способ получения искусственного зернового наполнителя осуществляют следующим образом.

Классифицированный зерновой наполнитель (отходы различных производств или низкокачественные пески) в количестве 80—

90 мас.% загружают в бегуны, куда равномерно подают предварительно приготовленную механоактивированную суспензию с плотностью 1,4 — 2,0 г/см . Плаз кирование осуществляют путем перемешения наполнителя и суспензии в течение 10 мин. 3а это время суспензия равномерно распределяется по поверхности зерна, заглаживая трещины и микропоры. Слой, покрывающий зерно обладает высокой прочностью и не смывается водой.

Механоактивированную суспензию получают в процессе смешивания предварительно механоактивированного огнеупорного наполнителя и воды в мельнице — активаторе в течение 2 — 3 мин при нагрузках 5 — 15g. Соотношение дисперсного наполнителя и воды в суспензии составляет (60 — 40):(40-60) мас., Полученная механоактивированная суспензия в данном соотношении имеет плотность 1,4 — 2,0 г/см, Такая суспензия обладает вяжущими свойствами. Предварительную механооактивацию огнеупорного наполнителя проводят в мельнице-активаторе в течение 3 — 5 мин. Нагрузка на материал составляет около 100g.

Процесс формирования вяжущих свойств суспензий на механоактивированных явнокристаллических материалах может рассматриваться следующим образом, В процессе активации пылевидного кварца (или циркона, дистен-силлиманита, периклаза) возникаютдефекты, которые мигрируют к поверхности частиц и на поверхности частиц возникает огромное количество заряженных частиц. При взаимодействии активированных частиц кристаллических материалов и воды, молекулы воды, запаса5

55 ясь зарядами противоположного знака, удерживаются силами электрического взаимодействия, которые возникают при непосредственном контакте (кулоновские силы).

Кроме того, в процессе активации поверхности обогащаются ионами примесей Oz, воды и др., мигрирующих с дефектами и свобод+ ными связями РП10, которые компенсируются присоединяющимися ионами воды. В результате возникновения этих связей образуются пространственные полимерные сетки, которые придают суспензии вяжущие свойства, Соотношение огнеупорного наполнителя и воды, равное 60;40 мас,о, обеспечивает плотность суспензии 2,0 г/см, соотношение 50:50 мас. — плотность 1,7 г/см, соотношение 40;60 мас.% — плотз ность 1,4 г/смз

При плотности менее 1,4 г/см суспензия не обладает достаточными вяжущими свойствами и не покрывает плакируемые частицы равномерным слоем. При плотности суспензии более 2,0 г/см суспензия не обладает рабочими технологическими свойствами, покрывает частицы толстым неравномерным слоем, не обеспечивает качественного плакирования и прочности сцепления.

При плакировании частиц низкокачественных природных песков и отходов различных производств прочность покрытия механоактивированной суспензии и зерна обеспечивается силами механического взаимодействия, возникающего в результате механического зацепления микронеровностей на контактирующих частицах, Кроме того, усиливаются электрические силы и образуется двойной электрический слой в результате электрической неоднородности взаимодействующих фаз. Электрические силы обусловлены тем, что заряд частиц маханоактивированной суспензии индуцирует заряд на поверхности зернового наполнителя и в результате возникают силы зеркального взаимодействия (кулоновские силы).

Эти силы наряду с механическими силами обеспечивают прочность сцепления подложки (поверхности зерна1 и механоактивированной суспензии при соотношении зерновой наполнитель; суспензия = (80— — 90):(20 — 10) мас,, Это соотношение подобрано опытным путем.

Огнеупорность плакированным частицам придает покровный слой механоактивированной суспензии, в результате чего повышается огнеупорность всей зерновой частицы от 1800 — 1900 С для зерна, покрытого кварцевой суспензией; 1800-1900 С— для зерна, покрытого дистен-силлиманито1734920

55 вой суспензией; 2100 — 2400 С вЂ” для зерна, покрытого периклазовой суспензией; до

2400 — 2600 С вЂ” для зерна, покрытого цирконовой суспензией, Способ получения искусственного зернового наполнителя можно осуществлять в условиях карьеров или обогатительных фабрик, добывающих пески; или прямо в литейном цехе при приготовлении формовочной смеси; или в условиях крупных промышленных предприятий, имеющих большие запасы зерновых отходов и ремонтные цеха.

Пример. Для получения 1 т плакировэнного искусственного огнеупорного наполнителя в бегуны загружают 800 кг нефелинового шлама фракции 0,2 — 0,315 мм.

Предварительно в мельнице периодического действия РПМ готовят механоактивированную суспензию (100 кг пылевидного кварца и 100 кг воды). Время обработки составляет 5 — 8 мин. Готовая суспензия имеет плотность 1,7 г/см . Суспензию проверя з ют нэ седиментационную устойчивость, которая через 3,7 ч составляет 100О/о. Вязкость такой суспензии 40 с.

Готовую механоактивированную кварцевую суспензию подают в бегуны или смеситель, где проводят плакирование зерен нефелинового шлама. Перемешивание осуществляют в течение 10 мин. За зто время суспензия равномерно распределяется на поверхности зерна, заглаживая трещины и микронеровности, микроопоры, создавая покровный слой; обладающий высокой прочностью. Полученный зерновой наполнитель подсушивают до влажности 0,5—

1,5%. Электронно-микроскопический анализ показал, что поверхность плакированного кварцевым связующим нефелинового шлама подобна поверхности кварцевого зерна обогащенного песка. Огнеупорность такого наполнителя составляет 1900 С.

Плакированный наполнитель опробовывают в составе формовочной смеси (наполнитель 90%, бентонитовая паста 10%).

Такая смесь имеет следующие свойства: влажность 5,6 /, газопроницаемость 210 усл. ед., прочность 0,97 .10 Па, осыпае5 мость 0,5 .

В табл. 1 и 2 приведены составы и свой5 ства формовочных смесей на основе зерновых плакированных искусственных наполнителей, полученных предлагаемым и известными способами.

Данные табл. 1 и 2 свидетельствуют о

10 хорбшем качестве смесей на основе зернового искусственного наполнителя и возможности использования различных отходов и низкокачественных песков в формовочных смесях, что позволит расширить базу литей15 ного производства.

Кроме того, предлагаемый способ позволит повысить их огнеупорность и упростить процесс приготовления, убрав операцию термообработки.

20 Формовочные смеси с полученным искусственным наполнителем опробованы на тонкостенном стальном литье, чугунном и цветном. Качество отливок хорошее. Пригара нет.

25 Формула изобретения

1. Способ получения искусственного зернового наполнителя, включающий подготовку поверхности зерен наполнителя с последующим нанесением плакирующего

30 состава, содержащего твердый компонент, отличающийся тем, что, с целью расширения сырьевой базы литейного производства путем использования побочных продуктов процессов обогащения мине35 рального сырья, а также расширения технологических возможностей, в качестве плакирующего состава используют механоактивированную водную суспензию плотностью 1,4 — 2,0 г/см .

40 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения огнеупорности искусственного зернового наполнителя, в качестве твердого компонента плакирующего состава используют циркон или дис45 тен-силлиманит или злектрокорунд или пылевидный кварц.

1734920

Ю а) C)

С) Ю

С) Ю оо

Ю

ci ю со

С>

С 3

)С\

Ю

ОО

3 )

СЧ

Ю

С)) Ю

С>3 и ) л

Ш

lu о

Iо с с

fD о.

О

Ш

Z

Э

C о

О>

>2

Iо о

)о с

Y о

v с с m !

О Z

Z

CD

О)

Rm

m o

s и

)с о

fD

o m

z т.

Ш

X Ш

Э S

О. лс) С>3

СЦ

<9

CD

Э

CL

Э

fD

Z о

Y о.

Ш и с .О с

3,0

1

Б т

fD

Dl о а

1 S

l CD

I C

1 Y

О

I

S

I ff)

1 Э

v

I О

v C)>C>

1 Ю

> о

Х с

CD О

Ш

I g О

s )I !О Б

S C о

)1 CD о,э

Z 3O

1 CD

У ОФ

I S .О с с э

0!

1 I- X

s z

z с о о с

Ш

1 CD Z

1 > о о

1 L Ф о р

О. ID

Э

I О)

1 CD

1 Э !О

1 S Ш

z Iэ о л о

O О

3 I- S о и о э о и

Э

>Х о

z z

3 Э У ш о

I l Ш

v y т а

s o се о

1 Ш

I

1 I

I 1

I 1

1 1

I 1

1 1

I 1

I 1

1 I

I 1

1 1

I 1

1 I

1 л 1

1 l- I

1 Х 3

Э

S ч

Э

1

1

1

I

1 1

I I

I I

1 1

1 1

1 I

1 l

1 I

1 I

1 I

I I

I CO I

I I

I 1

l )

I 1

I 1 л

I I

1 I

I I

I 1

1 1

I >O I

I I

13

I I

1 1

I

1 1

1 I

I I

1 I

I 1

1 I

1 I

I I м

I 1

1 I

1 I

1 С>3

1 1

1 1

I I

1 I

1 1

1 1

Ю

Г 3

I I

1 О)

3 — — 4

I I ! СО 1

1 1 л

I 1

I 1

1 1

l l ! 1

1 I в

1 1

1. 1

1 ° 3

1 I

Г

I I м 1

1 1

1 I

С) ! ! 1

I I

1 1

1 1

3.

I I

I IC 1

Ш 1

) z >)

3- И о э

I CD Е 1

m v

I )

>S

Б

1m с

Э CD о о с

m u

Ъ ID сс >s о с >е Ф о л о

Ш О э и с

aZ fD

Ш X

Ш С Э у !

)v о

Х-О. ЛС)

IС>3 с

CD

3S х

CD

-)- лю

S с с) с

X о

Q

О) .О

)о о о ч z

СО ч-т лю

О, — С) о. о

Y о а

1Y

fD с ! ) . 2 .О

Iv о

)о

I с-тлю

V — — С) I

I

1 !

1

1

1

I

I

I

I !

3 >>

I

I

1

1

1 !

I

1

I

1

I !

1

1

1

1

1

I

1

i

1

I

1

I

1

I

1 !

I

I

1

I

I

1

33 > . С 3

1

1

I

I !

Э 1 а

Э с

X 1

fD I

Ш I

1- 1

3- 1

fD I ч о 2.

u o

Ч 1 а о о m

О) I

l X 1

u u

tD X I а.

1734920

Таблица 2

15

Составитель Т.Лукьянова

Техред М.Моргентал Корректор М.Демчик

Редактор А. Козориз

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1771 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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