СВЯЗУЮЩЕЕ ДЛЯ ФОРМОВОЧНЫХ И СТЕРЖНЕВЫХ СМЕСЕЙ ПРИ ЧУГУННОМ, СТАЛЬНОМ И ЦВЕТНОМ ЛИТЬЕ Российский патент 2001 года по МПК B22C1/20 

Изобретение относится к составам на основе водорастворимых лигносодержащих материалов и может быть использовано в качестве связующего при изготовлении формовочных и стержневых смесей при чугунном, стальном и цветном литье, а также в фанерном производстве в составе клея, в производстве магнезита, при брикетировании сыпучих материалов и в качестве флотореагента при флотации руд.

Известно связующие для изготовления литейных форм и стержней теплового отверждения, включающее материал на основе водорастворимых лигносульфонатов (жидкий концентрат сульфитно-дрожжевой бражки с натриевым основанием - СДБ) и органическую модифицирующую добавку - холинхлорид общей формулы:

Данное связующее выбрано в качестве аналога. Однако получение известного связующего затруднено в связи с ограничением применения варки древесины по сульфитному способу из-за недостаточного выхода целлюлозы (40-45%). Поэтому объемы образующейся СДБ, которая идет на приготовление концентрата водорастворимых лигносодержащих материалов, крайне недостаточны для удовлетворения потребностей в связующем для формовочных и стержневых смесей.

Кроме того, использование известного связующего не позволяет получать достаточно высокие показатели прочности формовочных и стержневых смесей.

Задачей предлагаемого технического решения является получение связующего для формовочных и стержневых смесей с заданными техническими характеристиками на основе имеющихся лигносодержащих отходов варки древесины.

Поставленная задача решается тем, что в качестве лигносодержащего материала используют концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%, модифицированный смесью полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов (неонолов) при следующем соотношении ингредиентов: мас. %:
- концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50% - 95-99%;
- смесь полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов (неонолов) состава: C₁₉H₁₉C₆H₄O(C₂H₄O)₁₁H - 1-5%.

Введение в формовочную смесь концентрата щелока от бисульфитной варки древесины, модифицированного смесью неонолов, позволяет заменить концентрат водорастворимых лигносульфонатов СДБ, модифицированный холинхлоридом (аналог) в качестве связующего, на концентрат щелока от бисульфитной варки при повышении прочностных характеристик формовочной смеси.

Кроме того, такое использование концентрата щелока от бисульфитной варки древесины позволяет исключить сброс этих щелоков в водоемы и, следовательно, уменьшить загрязнение окружающей среды.

Применение концентрата щелока от бисульфитной варки в связующем в количестве свыше 99% и смеси неонолов в количестве менее 1% не позволяет получить требуемую клеящую способность связующего и, следовательно, требуемые технические показатели формовочной и стержневой смеси.

Введение же концентрата бисульфитного щелока в связующее в количестве менее 95% и смеси неонолов более 5% нецелесообразно, так как технические характеристики формовочной и стержневой смеси не увеличиваются, а стоимость связующего увеличивается за счет стоимости смеси неонолов.

Применение концентрата щелока от бисульфитной варки с содержанием сухих веществ менее 50% приводит к увеличению расхода модификатора - смеси неонолов для достижения необходимой вязкости и клеящей способности связующего.

Для приготовления связующего по изобретению использован концентрат щелока от бисульфитной варки древесины на натрий-магниевом основании Камского ЦБК с содержанием сухих веществ не менее 50% и плотностью 1260-1310 кг/м³ и некондиционная смесь полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов (неонолов) ОАО "Нижнекамскнефтехим" (таблица 1, примеры 1, 2, 3). Выбор модификатора обусловлен тем, что связующие свойства лигносульфонатов как поверхностно-активных веществ (ПАВ) могут быть усилены действием другого ПАВ, что приводит к образованию дополнительных связей между ароматическими фрагментами лигносульфонового комплекса (эффект синергизма).

Связующее приготавливали путем совмещения и тщательного перемешивания концентрата щелока от бисульфитной варки и смеси неонолов в течение 3-5 минут до получения однородной жидкости. Затем связующее вводили в кварцевый песок при соотношении 5:95 и тщательно перемешивали до равномерного распределения его по объему формовочной смеси.

Кроме того, были приготовлены составы формовочных смесей со связующими, содержание ингредиентов в которых выходит за заявляемые пределы (пример IV и V таблица 2). Для сравнения приведен состав связующего (пример VI таблица 1), где использован концентрат водорастворимых лигносульфонатов (СДБ), модифицированный холинхлоридом (СДБ-XX-аналог) и на его основе свойства формовочной и стержневой смеси (пример VI таблица 2).

Из данных таблиц 1 и 2 (примеры IV и V) видно, что при содержании в связующем ингредиентов, выходящем за заявляемые пределы, свойства связующего либо не позволяют получить требуемые характеристики формовочной и стержневой смеси (пример IV таблицы 1, 2), либо показывают нецелесообразность увеличения расхода смеси неонолов, поскольку не увеличиваются технические характеристики формовочной и стержневой смеси (пример V таблицы 1 и 2).

Технические характеристики формовочных и стержневых смесей по изобретению (примеры I-III) и по аналогу (пример VI), представленные в таблице 2, показывают, что использованный в качестве связующего концентрат щелока от бисульфитной варки древесины, модифицированный неонолами, имеет существенные преимущества, а именно:
a) позволяет значительно улучшить (по сравнению с аналогом) технические характеристики формовочных и стержневых смесей;
b) позволяет исключить сброс отходов целлюлозно-бумажного производства, чем являются отработанные щелоки после бисульфитной варки древесины, в водоемы и реки, тем самым уменьшить загрязнение окружающей среды;
c) сохранить дешевую сырьевую базу для приготовления формовочных и стержневых смесей литейного производства на основе отходов целлюлозно-бумажного производства.

Источники информации
Авторское свидетельство СССР N 1271619, кл. В 22 С 1/20, 1985 г.

Изобретение относится к составам на основе водорастворимых лигносодержащих материалов и может быть использовано в качестве связующего при изготовлении формовочных и стержневых смесей при чугунном, стальном и цветном литье, а также в фанерном производстве в составе клея, в производстве магнезита, при брикетировании сыпучих материалов и в качестве флотореагента при флотации руд. В состав связующего входят следующие ингредиенты, мас.%: лигносодержащий материал - концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50% 95-99, модификатор - смесь полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов состава С₁₉H₁₉С₆Н₄0(С₂Н₄0)₁₁Н 1-5. Использование концентрата щелока от бисульфитной варки древесины позволяет улучшить технические характеристики формовочных и стержневых смесей, а также исключить сброс отходов целлюлозно-бумажного производства, чем является щелок после варки древесины, в реки и водоемы и тем самым уменьшить загрязнение окружающей среды. 2 табл.

Связующее для формовочных и стержневых смесей при чугунном, стальном и цветном литье, содержащее водорастворимый лигносодержащий материал и модификатор, отличающееся тем, что оно содержит в качестве лигносодержащего материала концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с содержанием массовой доли сухих веществ не менее 50%, а в качестве модификатора - смесь полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов состава C₁₉H₁₉C₆H₄O(C₂H₄O)₁₁H при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:
Концентрат щелока от бисульфитной варки древесины с указанным содержанием сухих веществ - 95 - 99
Смесь полиэтиленгликолевых эфиров моноалкилфенолов указанного состава - 1 - 5