Смесь для изготовления литейных форм Советский патент 1984 года по МПК B22C1/02 

Изобретение относится к литейном производству, а именно к составам смесей для изготовления форм, отвер даемых тепловой сугикой. Известны формовочные смеси с тепловой сушкой, содержащие огнеупорн наполнитель, формовочную глину и во ДУ С13. Однако указанные смеси характери зуются недостаточной прочностью пос ле тепловой сушки. Известна также песчано-глинистая смесь для изготовления сырых форм, .которая содержит добавку красного шлама, являющегося продуктом выщела чивания боксита при производстве глинозема и имеющего следующий хими ческий состав, мас.%: SiOj12-16 AiaOj6-12 CaO .9-13 NaO3 7 fef Остальное Фазово-минералогический состав красного пшама включает в качестве основы шамозит (слоистый гидроалюмосиликат железа и алюминия), гематит (оксид железа оС-модификации), нозеан (гидроалюмосиликат натрия) и алюминат кальция. Отмеченные признаки химического и фазово-минералогического состава позволяют отнести данный вид бокситового шлама по сырьевому источнику к переотложенным (морским) бокситам Урала. Технология выщелачивания бок сита при производстве глинозема, в процессе которой получают бокситовы пшам, заключается в проведении реак ций боксита со щелочью при 160-170 10-15 атм и каустическом модуле 2,8-3,2. К настоящему времени эта технология претерпела существенные изменения, что видно из сопоставления с параметрами современного процесса: температура выщелачивания 220-240°С, давление 24-33 атм, каус тический модуль раствора 3,4-4,7. В результате этого изменились состав свойства получаемого бокситового шлама. Бокситовый красный ) и:лам благодаря особенностям своего состава, использовался в качестве добавки, активирующей глинистую составляющую и способствующей прочност форм в сыром состоянии, а также их противопригарной способности 2. Наиболее близкой к изобретению по технической сущности и достигаем му результату является смесь C3J дл изготовления литейных форм следующе го состава, мас.%: Огнеупор ный наполнитель84 Формовочная глина10 Жидкий концентрат сульфитно-дрожжевой бражки6 Однако известная смесь характеризуется низкой газопроницаемостью, повышенной осыпаемостью и невысокой прочностью форм после тепловой сушки. Цель изобретения - повышение прочности форм после тепловой сушки,снижение их осыпаемости, а также повышение газопроницаемости. Для достижения поставленной цели смесь для изготовления литейных форм, включающая огнеупорный наполнитель, формовочную глину и жидкий концентрат сульфитно-дрожжевой бражки, дополнительно содержит бокситовый шлам глиноземного производства на основе оксидов железа, и кремния продукт выщелачивания бокситов при 190-240 С и 24-33 атм при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Формовочная глина .3-7 Жидкий концентрат сульфитнодрожжевой бражки 5-8 Бокситовый шлам глиноземного производства на основе оксидов железа, алюминия и кремния продукт выщелачивав ния, полученный при указанньтх режимах3-7Огнеупорный наполнитель Остальное Бокситовый шлам глиноземного производства, используемый в составе предлагаемой смеси, имеет следующий химический состав в пересчете на сухое вещество, мас.%: 2,0-2,5 Прочие примеси8-18 и следующий минералогический состав, мае.%: Алюмогетит29-36 о(- (А1,Ре)00}| Гематит а.,18-30 Канкринит СМа5 Ca(AlF.i04) ( СО j Р Г 15-31 гиббсит (oH): 1-3 Подпшамовая вода7-10 Бокситовый iimaM глиноземного производства получают путем гидрохимической переработки боксита в растворе каустической щелочи (К;-,У:) в автоклаве при 190-240°С и 24-33 атм с последующей отм1-.1вкой бокситового лама от щелочно-алюминатгюго раствора Указанные параметры выщелачивания боксита (температура, давление, а также каустический модуль раствора 3,4-3,7 ) обусловлены требованиями технологичности и производительности современного производства при переработке бокситов с получением шелочно-алюминатного раствора и бокситового шлама. Введение в состав формовочной сме си формовочной глины и бокситового шлама менее 3 мае.% каждого не обеспечивает необходимой прочности смеси после тепловой сушки. Содержание в формовочной смеси формовочной глины и бокситового шлама более 7 мас.% каждого не обеспечивает требуемой газопроницаемости и экономически нецелесообразно. В качестве огнеупорного наполнителя при приготовлении формовочной смеси используют кварцевый песок, хромит и другие огнеупорные наполнители. Жидкие концентраты сульфитно-дрож жевой бражки (СДВ) предпочтительно использовать в виде разбавленных вод ных растворов с концентрацией (по су хому веществу) 5-8%. Введение бокситового шлама глиноземного производства повышает газопроницаемость формовочной смеси за счет отличий в морфологии час тиц глины и шлама-. Глина состоит из слоистых гидроалюмосиликатов с частичками в форме тонких слюдяных пла тиночек, перекрывающих поры, а бокситовый цшам - из островных и цепочечных гидроалюмосиликат-ов коллои ного размера и губчатых скоплений гидрата окиси железа, не оказывающи препятствия прохождению газа через открытые поры в формовочной смеси. Коллоидный размер частиц шлама и особенности их строения приводят к образованию при тепловой сушке контактно-конденсационных структур повьшюнной прочности, что позволяет снизить осыпаемость и повысить проч ность формовочной смеси. Ввиду того, что физико-химически методы анализа, применяемые для кол чественной оценки ингредиентов в мн гофазных системах, основываются на выражении содержания отдельных фаз в объемных процентах, ниже приводит ся соответствующая характеристика состава используемых бокситовых шла мов в пересчете на объемные проценты:Натриft-кальциевые гидроалюмосилик аты (соответствуют канкриниту)20-40 Окись и гидрат окиси железа (гематит, алюмоге тит)35-50 Гидрат окиси алюминия (гиббсит) 1-5 Подшламовая вода 20-30 В табл.1 приведены составы бокситовых шламов 1-3 по изобретению. .Таблица 1 Пример . Формовочную смесь приготавливают следующим образом. Кварцевый песок перемешивают с ,формовочной глиной в течение 3 мин, затем вводят бокситовый шлам и перемешивают, еще 2 мин, после чего вводят водный раствор СДБ 5-8%-ной концентраиии и перемешивают в течение 1 мин. Из смеси набивают стандартные цилиндрические образцы (Н 50 мм, d 50 мм) в неразъемных гильзах для испытания газопроницаемости и в разъемных гильзах для определения осыпаемости и прочности смеси после тепловой сушки при в течение 2 ч. Составы предлагаемых смесей 1-9 и известной10 приведены в 1абл.2. Свойства смесей 1-10 приведены в табл.3. Как видно из табл.3, газопроницаемость образцов из предлагаемых смесей возросла на 10-120%, осыпаег юсть снизилась на 45-90%, а прочность после тепловой сушки повысилась на 20-70%. Экономическая эффективность от применения составов предлагаемых формовочных смесей составляет 0,5т1,0 руб. на 1 т смеси за счет меньшей стоимости бокситовых шламов глиноземного производства по сравнению с формовочны « и огнеупорными глинами (стоимость 1 т бокситового юпама 0,51,4 руб, стоимость формовочной глины 10 руб. за тонну).

Таблица 2

СМЕСЬ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИТЕЙНЫХ ФОРМ, включающая огнеупорный наполнитель, формовочную глину, жидкий концентрат сульфитно-дрожжевой бражки, отличающаяся тем, что, с целью повышения прочности форм после тепловой сушки и снижения их осыпаемости, а также повышения газопроницаемости, смесь дополнительно содержит бокситовый шлам глиноземного производства на основе оксидов железа, алюминия и кремния прюдукт выщелачивания бокситов при 190-240°С и 24-33 атм при следующем соотношении ингредиентов, мас,%: Формовочная глина 3-7 Жидкий концентрат сульфитнодрожжевой бражки 5-8 Бокситовый шламj глиноземного (Л производства на основе оксидов с железа, алюминия и кремния - продукт выщелачивания, полученный при указанных режимах 3-7 Огнеупорный наполнительОстальное оо Ю сл

Бокситовый шлам: 1 2 3

Составы бокситовых шламов 1-3 приведены в табл.1. Прочность на сжатие, кгс/см в состоянии: сыром0,37 0,37 0,37 сухом20 25 22 Осыпаемость,%, 0,15 0,05 0,10 а сухом состоянии Газопроницаемость, ед.80 134 102 90

ТаблицаЗ 0,35 0,35 0,35 0,37 0,37 0,37 19 23 20 23 27 25 16 0,17 0,06 0,12 0,12 0,04 0,08 0,30 142 112 70 122 90 65