NO150991B - Fremgangsmaate og apparat til aa herde et materiale som saerlig er egnet for stoepeformer og -kjerner - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til

å herde et materiale som særlig er egnet for fremstilling av støpeformer og -kjerner såvel som ildfaste produkter, slipematerialer og byggematerialer. Den angår også et apparat for utførelse av fremgangsmåten. Fremgangsmåten og appara-

tet ifølge oppfinnelsen, med foretrukne utførelsesformer, er angitt i kravene, og det vises til disse.

Mer spesielt angår oppfinnelsen kategorien av hurtig, nesten øyeblikkeligherdnende støpeform-materialer som inklu-derer minst ett kornet fyllstoff og minst én med syre herd-

bar harpiks til å sammenbinde kornene i fyllstoffet, og som herdner ved behandling med SC^-gass.

Ved den fundamentalt originale teknikk som er beskrevet

i fransk patent nr. 150 585 (som er nærværende søkers) be-virkes herdningen av materialet av ovennevnte type ved behandling av materialet med svoveldioksydgass og innføring av et oksydasjonsmiddel for svoveldioksyd før eller samtidig med gassbehandlingen.

Den reaksjon som oppnåes ved denne teknikk, er dannelse

av svovelsyre in situ i materialet, og denne svovelsyre ut-fører rollen til et øyeblikkeligherdnendé middel fori harpiksen.

Innføringen av oksydasjonsmidlet for svoveldioksyd

tenkes i tre varianter, som alle leder til dannelse av svovelsyre in situ nøyaktig i det øyeblikk som ønskes av brukeren:

(a) oksydasjonsmidlet er en væske eller et fast stoff, som i et forberedende trinn blandes intimt med fyllstoffet og harpiksen; tiden for reaksjonen er tiden for innføringen av svoveldioksyd, som i nærvær av spor av vann oksyderes og danner svovelsyre ifølge den klassiske reaksjonsligning S02 + H20 + 0 > H2S04 (b) Oksydasjonsmidlet er en gass som innføres i blandingen av fyllstoff og harpiks samtidig med svoveldioksydet; tiden for reaksjonen er derfor tiden for den samtidige innføring av de to nevnte gasser, hvorved svoveldioksydet oksyderes ifølge den ovenfor nevnte reaksjon til svovelsyre. (c) Oksydasjonsmidlet danner ved kombinasjon med svoveldioksydet en kjemisk forbindelse som er lett dissosierbar, såsom sulfurylklorid (SO2CI2); reaksjonsøyeblikket er det øyeblikk da denne gassformige kjemiske forbindelse føres

inn i blandingen i hvilken, etter dissosiasjon, svovelsyre dannes ved oksydasjon av svoveldioksydet.

En første fordel ved de nevnte fremgangsmåter er at materialblandingene har en ubegrenset levetid under hele perioden før gassingen med svoveldioksydet, enten alene eller kjemisk forenet med sitt oksydasjonsmiddel. Brukeren har således fullstendig kontroll med tiden når han ønsker å herde materialet, og dette tidspunkt svarer til innføringen av svoveldioksyd, hvilket i praksis sammenfaller med dannelsen av svovelsyre i materialet.

De tre varianter av den beskrevne fremgangsmåte mulig-gjør følgelig herding med svovelsyre i industriell målestokk, idet syren dannes in situ øyeblikkelig og på det tidspunkt som brukeren ønsker. Tilsetning av svovelsyre til det materiale som skal herdes er ikke en brukbar metode i industriell målestokk, fordi svovelsyre, som er altfor voldsomt herdingsmiddel, ødelegger materialet hvis den ikke er sterkt fortynnet, hvilket in sin tur fjerner muligheten for en hurtig herding.

Etter oppdagelsen av fremgangsmåten med gassing med svoveldioksyd og samtidig oksydasjon derav i det materiale som skal herdes, viste et nærmere studium av kinematikken ved gassbehandlingen at permeabiliteten av nevnte materialer med sine fyllstoffer, alt etter fyllstoffets art (ildfast materiale, metallholdig malm, glass, slipemiddel, for eksempel) varierte betraktelig og hadde en stor innflytelse på betingelsene for gassingen, samt på hastigheten av denne.

Dessuten er det kjent at en annen meget viktig faktor

har en betydelig innflytelse på gassingstiden, og denne faktor er formen av den støpeform eller støpekjerne som inneholder det fyllstoff som skal sammenbindes. Siden støpe-former må ha en god tetning i sine sammensetningsflater,

har man iakttatt at diffusjonen av svoveldioksyd faktisk motvirkes på steder hvor luftlommer, som er vanskelige å eliminere, dannes.

Det skal her bemerkes at denne vanskelighet med ensartet diffusjon av gassingsmidlet for herdning gjør seg gjeldende også ved alle andre fremgangsmåter til gassing, blant hvilke man kan nevne for eksempel gassing med karbondioksyd (kullsyre) eller et amin, idet diffusjonen av gassen som innblåses, hemmes eller hindres hver gang gassen som trenger inn i den kornete masse som skal herdes, treffer på en luftlomme.

For å eliminere denne ulempe benyttes det ved forskjellige fremgangsmåter til herdning ved gassbehandling generelt den klassiske fremgangsmåte som består i å lage hull i støpeformen og å plassere filtre i disse hull som tillater den inkluderte luft å slippe ut. Disse filtre kan bestå av messingsikt dannet av meget tett sidestillede strimler eller av netting (selvom rengjøring av sistnevnte er vanskeligere), hvor åpningene mellom strimlene eller maskene i disse rister er slik at luften kan unnslippe uten at fyllstoffets korn kan slippe igjennom.

Vanligvis plasseres filtrene i bunnen av "blinde" hull såvel som på alle de steder hvor man tror at fortetningen av fyllmassen i støpeformen eller -kjernen ikke er ensartet,

men plasseringen av disse filtre gjøres tross alt ofte empirisk.

Disse filtre tillater luftlommer dannet mellom fyllstoffets korn å unnslippe i fyllingsøyeblikket for en form eller kjerne, men uheldigvis forårsaker de samtidig en lufttrekk hvorved gassingsmidlet som benyttes til herdingen (S02, C02/ amin) unnslipper. Jo flere filtre det finnes i formen eller kjernen, desto mer dannes det foretrukne ganger eller passasjer for gassgjennomgang, som derfor ikke fordeles jevnt i formen eller kjernen slik som det var ønsket da filtrene ble plassert, og desto mer blir det nødvendig å blåse inn en stor mengde gassformig herdemiddel for å nå

alle deler av den støpte masse og spesielt for å nå for-høyninger som alltid utgjør de deler av massen som er vanske-ligst å gassbehandle riktig.

Under hensyntagen til disse observasjoner har oppfinneren prøvet å perfeksjonere gassingsprosessen på en slik måte at han kunne benytte minst mulig mengde svoveldioksyd på kortest mulig tid i den hensikt å

øke hastigheten og dermed produktiviteten øke det økonomiske utbytte ved å spare inn på svoveldioksyd forbedre arbeidsbetingelsene ved å beholde svoveldioksydet maksimalt inne i massen som skal herdes, i stedet for å

spre det utenfor støpeformen eller støpekjernen gjennom filtre og dermed sløse med det.

Etter mange forsøk med sikte på å finne det optimale gassingstrykk, ble det fort åpenbart at de normale gassingstrykk i lavtrykksområdet mellom 0,5 og 1 bar, ville kreve meget lange diffusjonstider, og at disse diffusjonstider derfor ville forkortes med økende gassingstrykk.

Likeledes kan det på grunnlag av systematisk forskning med sikte på å eliminere de foretrukne passasjer hvori-gjennom gassen sirkulerer ved tidspunktet for gassing av det materiale som skal herdes, sies at etterhvert som gassings-trykket øker blir filtrene i praksis mer ineffektive med svoveldioksyd, som har meget stor diffunderbarhet.

Det er i virkeligheten nødvendig å vite at svoveldioksydets diffunderbarhet er fem ganger større enn kullsyrens og 32 ganger større enn f.eks. luftens eller oskygenets diffunderbarhet. Det er med andre ord et faktum at hvis gasstrykket økes, blir filtrene ineffektive med svoveldioksyd (bortsett fra sjeldne unntakstilfeller bevirket at støpe-formens eller -kjernens innviklete form) og at de motsatt alltid er uunnværlige i andre fremgangsmåter til herding ved gassbehandling, slik som karbondioksyd-prosessen eller Ashland-prosessen, hvor amin som herdemiddel bæres av CO-j-gass.

Oppfinneren har utført flere forsøk, alle ved for-skjellig gasstrykk, og hvor antall filtre ble redusert til ett og plassert i en kjernekasse til fremstilling av 5300 grams sandkjerner med høyde 3 5 cm og hvor gassen ble innført ovenfra ved ett eneste punkt. De respektive diffusjonstider var:

Den meget tydelige reduksjon i diffusjonstiden når trykket av svoveldioksydet overstiger 1 bar har vist at man selv ved fravær av filtre oppnår førstnevnte hensikt, dvs. hastighetsøking.

Ikke desto mindre ble det bemerket at lukten av kjernene etter gassbehandlingen var meget sterk. Mengden av svoveldioksyd som er nødvendig for at man skal nå frem til alle deler av kassen, fordret et overskudd av denne gass, som spredte seg ut i atmosfæren over ganske lang tid, idet den da ikke hadde evne til å reagere med peroksydet som var blandet intimt i materialet før gassbehandlingen for å omdanne svoveldioksydet til svovelsyre ved oksydasjon.

Den sterke lukt av kjernene etter gassbehandlingen på den ene side, og en viss forlengelse av produksjonstiden på den annen side, på grunn av nødvendigheten av å rense kassen for å fjerne resterende svoveldioksyd, viste at det åpenbart var ønskelig å forske lenger bakover for å kunne eliminere lommene av innesluttet luft og fjerne dem med et minimum av svoveldioksyd.

Dette forskningsarbeide tilveiebrakte en fremgangsmåte til herding ved hvilken man oppnår de tre anførte hen-sikter, og som i tillegg eliminerer problemet med lukt etter gassbehandling og forbédrer utbyttet derav takket være besparelsen i oksydasjonsmiddel for svoveldioksydet som fordobler gassbesparelsen.

Foreliggende oppfinnelse har først og fremst som mål

å tilveiebringe en fremgangsmåte til herding av et materiale spesielt beregnet for fabrikasjon av støpekjerner og -former, hvilket materiale inneholder minst ett kornet fyllstoff og minst én syreherdbar harpiks til å binde sammen kornene i fyllstoffet, og hvilken fremgangsmåte omfatter de kjente trinnene å gassbehandle materialet med svoveldioksyd og å innføre i materialet, før eller samtidig med gassbehandlingen, et oksydasjonsmiddel for svoveldioksyd, karakterisert ved at svoveldioksydet blåses inn i fortynning med en annen gass med lavere diffunderbarhet. På grunn av den forskjell som eksisterer mellom gassenes diffusjonsevne vil det, etter at de er blandet, skje en separasjon av nevnte gasser, og fordi svoveldioksyd har større diffunderbarhet vil denne gass bli drevet ut av den andre gassen og derfor nå frem først til det materiale som skal herdes, mens gassen med den

lavere diffunderbarhet vil virke som drivgass.

Det vil fremgå umiddelbart at det er fordelaktig å variere svoveldioksydets trykk, idet resultatet, hvis man blander denne gass ved lavt trykk med en annen gass (drivgass) med lavere diffunderbarhet og fremført ved høyt trykk, i virkeligheten vil bli høytrykksgass. Det er heretter mulig å innføre svoveldioksyd til det indre av en form eller kjerne ved høyt trykk (med derav følgende reduksjon av nød-vendig gassingstid) men i mindre mengder enn tidligere (med derav følgende eliminering av overskudd av svoveldioksyd og unngåelse av sterke lukter etter gassing).

Ifølge en foretrukken utførelsesform er gassen med lavere diffunderbarhet hvori svoveldioksydet er fortynnet, inert overfor svoveldioksyd, f.eks. luft eller kullsyre. I dette tilfelle er oksydasjonsmidlet for svoveldioksyd et faststoff eller en væske, blandet intimt inn i materialet før gassbehandlingen.

Ifølge en annen utførelsesform av fremgangsmåten utgjør gassen med lavere diffunderbarhet hvormed svoveldioksydet fortynnes, oksydasjonsmidlet for svoveldioksydet, såsom oksygen, nitrogenmonoksyd eller ozonert luft. Oksydasjonsmidlet kan likeledes anvendes i blanding med et bæremiddel i gassform, såsom luft eller CC^/ som i seg selv er inert overfor svoveldioksyd.

Siden svoveldioksyd er en gass som er lett kondenserbar til væske ved 2 0°C og et trykk på 3 bar, så er det i denne væskeform den benyttes industrielt og oppbevares for nevnte formål i glassballonger eller -beholdere. Med utgangspunkt i denne kjente arbeidsform, fremsettes det to varianter av en foretrukken fremgangsmåte til blanding av gassene.

I den første variant utføres blande-operasjonen ved fordampning av svoveldioksyd i en gass-strøm med lavere diffunderbarhet. I dette tilfelle er det intet behov for å fordampe svoveldioksydet på forhånd, og det forblir i væskeform slik det lagres inntil det skal blandes med fortynningsgassen.

I den andre variant utføres blande-operasjonen ved at svoveldioksyd i gass bringes i kontakt med gassen med lavere diffunderbarhet. Vanskeligheten i dette tilfelle er nød-vendigheten av å omdanne det flytende svoveldioksyd til svoveldioksydgass før det punkt i prosessen hvor blanding med fortynningsgass med lavere diffunderbarhet skal foretas. Denne variant vil derfor være spesielt forbeholdt installa-sjoner med en sentral gassbehandlingsstasjon og flere herdningsstasjoner.

I en foretrukken utførelsesform fortynnes svoveldioksydet med en gass-strøm med lavere diffunderbarhet i forholdet 1 del svoveldioksyd til 2-20 deler av den andre gassen og fortrinnsvis i forholdet 1:10 deler. Ved denne utførelsesform reduseres mengden av svoveldioksyd i meget betydelig grad, og det er konstatert at lukten av kjernene er meget svak hvis man undersøker den umiddelbart etter gassbehandlingen, og at den er borte etter 2 minutters tid.

I en annen særlig fordelaktig utførelsesform av prosessen blir gassen med lavere diffunderbarhet oppvarmet før den blandes med svoveldioksyd. Ved denne arbeidsmåte er det mulig å fremstille gassblandingen som skal innføres i det materiale som skal herdes, ved å bringe det flytende eller gassformige svoveldioksyd i kontakt med en forvarmet inertgass så som luft eller karbondioksyd.

I en videreført utførelsesform av prosessen oppvarmes blandingen av gass med lavere diffunderbarhet og svoveldioksyd for å lette fortynningen av svoveldioksydet. I dette tilfelle innføres det flytende svoveldioksyd og drivgassen i en opp-varmningsenhet som muliggjør umiddelbar fordampning av svoveldioksyd på oppvarmningsflåtene og en trykkøkning tilstrekkelig til at svoveldioksydet blandes med drivgassen ved en temperatur på under 157°C som er svoveldioksydets kritiske temperatur.

I en annen foretrukken utførelsesform innføres blandingen av svoveldioksyd og fortynningsgass i den blanding som skal herdes, ved et trykk på mellom 1,5 og 5,5 bar, fortrinnsvis 4-5 bar.

Foreliggende oppfinnelse angår også et apparat for ut-førelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, jfr. apparat-kravene.

De angitte varmevekslerlegemer har tre funksjoner: for det første muliggjør de bedre fordeling av varmen fra varmelegemet gjennom hele beholderen, for det andre tillater de intensifisering av blandingen av de to gasser og eliminerer: på grunn av den øyeblikkelige fortynning av svoveldioksydet all overheting av dette, og for det tredje utgjør de varme-magasiner som vil sikre at det fremdeles er tilstrekkelig varme inne i beholderen til den etterfølgende drift selvom varmelegemet er blitt koblet ut ved en feiltagelse eller med hensikt.

Det er en fordel om apparatet omfatter minst én inn-retning for temperaturregulering som gjør det mulig å regulere temperaturen i varmelegemet og/eller varmevekslerlegemene og/eller i den blanding av gasser som er dannet; apparatet har form av en sylinder med lite volum og vertikal akse og er i øvre del forsynt med to innløp for de to produkter som skal blandes, og i nedre del forsynt.med et utløp for gassblandingen. En apparatkonstruksjon av små dimensjoner har to klare fordeler. For det første unngår man dødplass, og for det andre reduseres plassbehovet til et minimum.

Apparatet er fortrinnsvis utstyrt med en perforert bunn for å holde tilbake varmevekslerlegemene, hvorved det sikres at utløpsåpningen for gassblandingen holdes åpen.

Nedenfor beskrives som et illustrerende eksempel en spesiell utførelsesform av apparatet med henvisning til vedlagte tegning, hvor: Fig. 1 viser et apparat, sett ovenfra, for blanding av to gasser; Fig. 2 er et vertikal-riss av apparatet på fig. 1 snittet ved pilen II på fig. 1; Fig. 3 viser detaljer ved en utførelsesform som beskrives nedenfor.

Forsøk utført med den samme 5.300 grams kjernekasse som tidligere brukt for bestemmelse av diffusjonstid som en funksjon av de forskjellige verdier av trykk i gassbehandlingen med rent svoveldioksyd, er blitt utført med blandinger av svoveldioksyd og karbondioksyd og med blandinger av svoveldioksyd og trykkluft.

For blandinger bestående av 1 del svoveldioksyd med

10 deler uttynningsgass ble gassingstrykkene variert og følgende diffusjonstider notert:

Det kan sies at gassingstiden er betraktelig kortere for blandingen av 1 del S02 med 10 deler trykkluft, enn for blandingen av S02 og C02 i samme forhold, 1:10. Videre er det kjent at diffunderbarheten av karbondioksyd er 5 ganger mindre enn svovelioksydets, og at diffunderbarhetsverdien for luft er 32 ganger mindre enn svoveldioksydets.

Følgelig er det høyst sannsynlig at reaksjonsmekanismen skjer på følgende måte.

En blanding av to gasser med forskjellige diffunderbar-heter vil her undergå separasjon under blandingens diffusjon i materialet, idet gassen med høy diffunderbarhet sirkulerer foran og gassen med lavere diffunderbarhet kommer etter og virker som et drivmiddel på den første gassen.

Det er lett å innse at jo nærmere diffunderbarhetsverdiene kommer hverandre, desto intimere blir blandingen, og på den annen side, jo mer diffunderbarhetsverdiene av-viker fra hverandre, desto mer fremmes separasjonen av de to gasser. Konsentrasjonen av gass med den større diffunderbarhet i den hurtigere-gående del av blandingen er derfor høyere som en funksjon av den lave diffunderbarhet i den andre gassen. Denne karakteristikk verifiseres der det er tale om en blanding av S02 og trykkluft, mens den tydeligvis er mindre utpreget når det dreier seg om en blanding av S02 og co2.

Med andre ord, når det dreier seg om en blanding av

SC>2 og luft, er den hurtigere-gående del av gassblandingen som trenger inn i det materiale som skal herdes, praktisk talt rent svoveldioksyd, hvorav følger at den nødvendige gassingstiden er litt kortere enn den som er nødvendig for en blanding av og CO2 i samme volumforhold, hvorav den mest hurtiggående fraksjon inneholder en merkbar prosent karbondioksyd som vil være uten virkning på svovelsyre-dannelsesreaksjonen inne i materialet.

Ved utførelsen av oppfinnelsen er det derfor fordelaktig å anvende som den gass som skal drive svoveldioksydet', en annen gass med dårligst mulig diffunderbarhet. I dette øyemed er luft mer interessant enn CC^-

Likevel har anvendelse av CC>2 en betydelig fordel frem-for bruk av trykkluft på eh annen måte, nemlig ved at (S02 + CO2)-blandingen er mindre endotermisk enn (SC>2 + luft)-blandingen, og at fremstillingen av gassblandingen av SO2 og C02 følgelig utføres med mindre oppvarming enn den som er nødvendig for å blande svoveldioksyd og luft.

Andre inertgasser kan benyttes for å drive svoveldioksyd, såsom f.eks. komprimert nitrogen.

Det er fordelaktig å benytte som drivmiddel en gass som utgjør oksydasjonsmidlet for svoveldioksydet eller som inneholder dette oksydasjonsmiddel. Spesielt er det lett å benytte i dette øyemed nitrogenoksyd, hvis diffunderbarhet er 4,5 ganger mindre enn svoveldioksydets, eller - enda bedre - oksygen eller ozonert luft, idet begge disses diffunderbarhet er lik luftens.

Sistnevnte oksydasjonsmiddel erholdes ved å forbinde en ozongenerator til en trykkluftkanal. Sammenlignet med oksygen har slik ozonert luft den fordel at den er mer reaktiv på grunn av tilstedeværelse av ozon.

Under fornyet henvisning til tabellene som gir verdier for gassingstider som en funksjon av anvendt trykk, vil en finne bekreftelse på at det bare trenges kort tid så snart gasstrykket økes. Det er også mulig å gi en forklaring på dette forhold: ved gassing ved høyt trykk med blandingen av S02 og C02 eller blandingen av S02 og luft, vil svoveldioksyd først nå frem til det materiale som skal herdes, og drevet av trykket fra karbondioksyd eller luft fortrenger det lettere de innesluttede luftlommer.

Det er i virkeligheten tydelig at hvis trykket i den gassblanding som innføres i materialet, er lavt, så er mot-trykket i lommene større enn trykket av svoveldioksyd, og det oppstår ingen fortrengning av disse lommer. Hvis, på

den andre side, trykket av svoveldioksydet er større enn trykket av luften som inneholdes i lommene, har svoveldioksydet som følge av sin høye diffunderbarhet en tendens til å fortrenge luftlommene (på samme måte som vann for-

trenger olje), så langt som til de få filtrene som står igjen som en sikkerhetsforanstaltning for å muliggjøre ut-

løp av gassingsfluidum.

Den hastighet hvormed svoveldioksydet sprer seg mellom kornene i den fylling som skal herdes, sikrer at luftlommene systematisk og ensartet fortrenges mot utløpet av svoveldioksydet uten at det blir nødvendig å plassere enda et filter som ville medføre den ulempe at det ville danne foretrukne gassingskanaler.

Med andre ord, i motsetning til tidligere lavtrykks-metoder som ved å benytte et flertall filtre bevirket en slags vasking gjennom permeabiliteten i den fylling som skal herdes, fra et innløp plassert på den ene side av støpeformen frem til et flergrenet utløp anbrakt på den andre side av støpeformen, anbefales det ifølge foreliggende oppfinnelse å arbeide ved høyt trykk, fordi spredningen av svoveldioksydet derved begunstiges selv i områder hvor det på grunn av luftlommer forekommer mottrykk.

Disse få filtre som bare gir spredte utløpsåpninger fra formen eller kjernen, sikrer sirkulasjonen av svoveldioksyd tvers igjennom hele den masse som skal herdes, og garanterer dermed gassbehandling på alle steder i massen.

I hele den foregående beskrivelse er det blitt sagt at oppfinnelsens karakteristikk besto i å forene et av de viktigste virkemidler i herdereaksjonen, nemlig svoveldioksyd,

med en uttynningsgass hvis viktigste egenskap er å ha en mindre god diffunderbarhet, på en slik måte at den virker som et drivelement for å sende svoveldioksydet under trykk til steder hvor lommer av innesluttet gass forefinnes. Blandingen

av de to gasser har sin viktigste originalitet deri at svoveldioksydets høye diffunderbarhet utnyttes for spesielle formål: SC^, tilveiebrakt enten ved lavt eller høyt trykk og fortynnet i en annen gass som selv er tilveiebrakt fortrinnsvis ved høyt trykk, konsentreres i den del av blandingen som beveger seg hurtigst i det materiale som skal herdes, og drives samtidig både til oksydasjonsmidlet og til lommene av innesluttet luft, hvilket for det første fremmer oksydasjonsreaksjonen og for det andre fremmer for-flytning av luftlommene mot utløpet.

Denne teknikk skiller seg fundamentalt fra Ashland-prosessen, ifølge hvilken det reaktive middel, nemlig et amin med meget dårlig diffunderbarhet, bæres av en gass, vanligvis karbondioksyd, som diffunderer bedre enn aminet og som muliggjør dannelse av en aerosol.

I denne Ashland-teknikk har karbondioksydet en bedre diffunderbarhet enn virkemidlet for herdereaksjonen, og den spiller derfor utelukkende rollen som bæremiddel for aminet hvilket er fundamentalt motsatt rollen som drivmiddel som spilles av uttynningsgassen i den foreliggende fremgangsmåte.

Forskjellige fremgangsmåter til å blande svoveldioksydet med uttynningsgassen kan anvendes.

Det er for eksempel mulig å bringe uttynningsgassen og svoveldioksydet i kontakt med hverandre i gassform. Den betingelse som må iakttas i dette tilfelle, er at begge gasser skal ha i hovedsak samme trykk for å unngå mottrykk i utløpet fra fordelingskanalen for den gass som tilføres ved lavest mulig trykk - idet dette selvfølgelig ville skade dannelsen av blandingen.

Hva man enn benytter, så fordrer bruken av svoveldioksyd i gassform en betraktelig gjenoppvarming av beholderne, ekspansjonen av gassen er meget sterkt endotermisk. Denne gjenoppvarming er farlig, og denne operasjon bør såvidt mulig unngåes.

Siden svoveldioksyd benyttes industrielt i flytende form, så er det klart fordelaktigst å benytte den i denne form frem til det øyeblikk da den skal blandes med uttynningsgassen, siden man derved unngår apparatur for fordampning av det flytende svoveldioksyd til gassformig sådant såvel som varmegenerator.

Under henvisning til tegningen vises det ved 1 et

apparat som tillater fordampning av svoveldioksyd inn i en strøm av gass med lavere diffunderbarhet. Dette apparat er vist i form av en sylinder 2 med vertikal akse, med lavt volum, utstyrt ved sin øvre del med to rør, henholdsvis 3 og 4, som går gjennom sideveggen av sylinderen og munner ut i sylinderens indre gjennom åpningene 5 og 6.

Rør 3 er forbundet med beholderen for flytende svoveldioksyd. Det har mindre diameter enn rør 4 for tilførsel av uttynningsgassen, såsom luft, karbondioksyd, oksygen, ozonert luft eller nitrogenoksyd eller hvilken som helst annen oskyderende gass.

Røret 3 kan med fordel ha flere åpninger 5 i den del

som står inne i sylinderen, for å fremme strømmen av svoveldioksyd. Flere varmelegemer 7 er anbrakt i sylinderen 2,

for eksempel elektriske motstander regulert med termostat.

Siden man vet at svoveldioksyd har en kritisk temperatur

på 157°C er det opplagt at man bør unngå all lokal overopp-

heting som ville medføre fare for nedbrytning av gassen,

hvilket igjen ville bevirke at prosessen ville være upålite-lig.

For å forebygge denne eventuelle feil ifylles sylinderen

2 varmevekslerlegemer 8 såsom Raschigringer, kuler, sadler, fortrinnsvis av varmeledende materiale såsom stål, kobber, rustfritt stål eller monel-metall, som er en legering av kobber og nikkel.

De mange fordeler med disse varmevekslerlegemer, hvorav

i det minste noen plasseres i kontakt med de hete-elementene 7 på en slik måte at fullstendig varmefordeling sikres, er allerede forklart.

I tillegg er det klart at samvirkningen av et antall

legemer (f.eks. kuler) 8 inne i sylinderen 2 danner en rekke hindere som sikrer at svoveldioksydet, som fordamper ved kontakt med varmelegemene 7, og uttynningsgassen må

passere ad en spesielt kronglete vei fra innløpsåpningene 5

og 6 til den felles utløpsåpning 9. En slik kronglete passasje begunstiger blanding av de to gasser og gjør deres temperatur ensartet fordi alle de faste deler inne i sylinderen, nemlig legemene 8, selv har samme temperatur.

Apparatet 1 kompletteres med en bunnrist eller en

plate 10 av perforert stål som holder tilbake varmevekslerlegemene 8, som fyller opp i hele sylinderens høyde til et nivå som er antydet med den brutte linjen 11, vist umiddelbart nedenfor innløpsåpningene 5 og 6. Det foreligger ingen fare for at et legeme 8 skal blokkere kanalen 3.

En termostat 12 er innsatt for regulering av temperaturen i varmevekslerlegemene 8 og likeledes en termostat 13 for regulering av temperaturen i gassblandingen som dannes. Inntakskanalene 3 for SC>2 og 4 for uttynningsgassen stilles fortrinnsvis tangentielt i forhold til sylinderen 2, slik at gassene sendes ut i spiral og slik at det oppstår turbulens som fremmer blandevirkningen.

Apparatet som er vist på fig. 1 og 2 har gjort det mulig

å innblande SC^-væske direkte i en luftstrøm takket være varme-elementene 7 og varmevekslerlegemene 8, til og med uten tilising og uten spesiell oppvarming foran apparatet 1. For denne konstruksjon bemerkes fluidene som skal blandes naturligvis må fordeles ved noenlunde likt trykk, siden de strømmer som kommer fra innløpsåpningene 5 og 6 mer eller mindre er rett overfor hverandre.

Som en konstruksjonsvariant, se fig. 3, og for denne

gang å muliggjøre blanding av S02 ved lavt trykk (f.eks. 1 bar) og en strøm av uttynningsgass ved høyt trykk (f.eks. 4 bar, den resulterende blanding blir nødvendigvis en gass med trykk vesentlig høyere enn 4 bar), anvendes et venturi-rør 14 som erstatter kanalene 3 og 4 i den øvre del av sylinderen 2.

I dette venturi-rør innføres S02 ved lavt trykk i sen-trum 15 av installasjonen, mens det perifert ved 16 innføres uttynningsgass ved høyt trykk. S02 medrives av strømmen av uttynningsgass uten at det er noe mottrykk i rørene 15, 3. Tvertimot så frembringer uttynningsgassen en sugevirkning på S02 fordi, når de to strømmer kommer inn i samme retning,

har strømmen 17 av det fluidum som har det høyeste trykk, en tendens til å trekke ut gassen 18 som kommer inn ved lavt trykk.

Fordelen ved denne konstruksjonsvariant er et den over-flødiggjør enhver gjenoppvarming av beholderne for svoveldioksyd om vinteren, dvs. i en periode hvor det ikke er sikkert at fordelingen av svoveldioksyd vil være mulig ved høye trykk

i størrelsesorden 4 bar.

Forsøk har bekreftet at samtidig ankomst av trykkluft

i større volum enn svoveldioksydet tillater intim og øyeblikkelig blanding av de to gasser i det øyeblikk svoveldioksydet fordampes på varmelegemene 7.

Det er blitt bekreftet at det, på grunn av den enkle regulering av trykket i trykkluften videre er mulig å gassbehandle det materiale som skal herdes, under strenge og fullstendig reproduserbare betingelser, hvilket gjør det mulig å oppnå fullstendig pålitelige minimale gassingstider med fullstendig spredning av svoveldioksyd gjennom hele den masse som skal herdes, nesten uten overskudd av nevnte svoveldioksyd.

Det er ennvidere vist at det er en betydelig forbedring

i utbyttet fra oksydasjonsreaksjonen mellom svoveldioksydet og det virkemiddel som er valgt for å omdanne den til svovelsyre. Forbedringen skyldes sannsynligvis det faktum at apparatet 1 avgir en oppvarmet gassblanding som medfører at reaksjonen mellom svoveldioksydet og oksydasjonsmidlet begunstiges i forhold til samme reaksjon utført med svoveldioksyd ved værelsestemperatur.

Det er således en første besparelse i oksydasjonsmiddel.

Ennvidere forårsaker det faktum at gassen benyttes ved høyt trykk, sjokkbølger gjennom hele den masse som skal herdes, og disse sjokkbølger forbedrer utbyttet fra reaksjonen mellom svoveldioksydet og dets oksydasjonsmiddel. Spesielt vil svoveldioksydet ha større reaktivitet overfor oksydasjons-midlét som dekker hvert korn av den masse som skal herdes.

På dette grunnlag er oppfinneren med fordel blitt ledet til å benytte et pulserende system for å tilveiebringe økning og nedsettelse av trykket inne i støpeformen eller -kjernen. Takket være disse variasjoner økes hypoigheten av sjokkbølger på dene ene side, mens man på den annen side til gjengjeld unngår altfor høye trykk inne i formen eller kjernen som av og til kan skade utstyret.

Så snart ankomsttrykket på gassblandingen erholdt i apparatet 1 stanses, foregår det faktisk utslipp gjennom de få filtre som er anbrakt i formen eller kjernen, og som følgde derav faller trykket raskt. Dessuten holdes dekslet over støpeformen eller -kjernen som skal gassbehandles, av en pneumatisk donkraft hvis luft gradvis vil avta i trykk når et overtrykk dannes, og det oppstår dermed nedsatt tetthet i nivå med dekslet på formen eller kjernen. Det er selvfølgelig kjent at denne utløsningseffekt i don-kraftens fluidum foregår temmelig langsomt, fordi luft bare er komprimerbar med en viss treghet. Setter man formens eller kjernens indre under modulert trykk ved å innføre pulseringer, blir det mulig å oppnå et høyere trykk i den masse som skal herdes, ved en slik frekvens at don-kraften ikke registrerer dem og følgelig ikke reduserer sitt trykk på kassens deksel.

Claims (17)

1. Fremgangsmåte til å herde et materiale som særlig er egnet for fremstilling av støpeformer eller -kjerner såvel som for fabrikasjon av ildfaste materialer, slipematerialer eller byggematerialer,- hvilket materiale inneholder minst ett kornet fyllstoff og minst én syreherdbar harpiks til å sammenbinde kornene i fyllstoffet, hvilken fremgangsmåte innbefatter de kjente arbeidstrinnene gassbehandling av materialet med svoveldioksyd og innføring i materialet, før eller samtidig med gassingen, av et oksydasjonsmiddel for svoveldioksydet, karakterisert ved at svoveldioksydet blåses inn i fortynning med en annen gass med lavere diffunderbarhet.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert ved at det som gass med lavere diffunderbarhet hvori svoveldioksydet er fortynnet, anvendes en gass som er inert overfor svoveldioksyd, såsom luft eller karbondioksyd.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som gass med lavere diffunderbarhet hvori svoveldioksydet er fortynnet, anvendes oksydasjonsmidlet for svoveldioksyd eller en gass som inneholder dette oksydasjonsmiddel, såsom oksygen, nitrogenoksyd eller ozonert luft.

4. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-3, karakterisert ved at gassblandingen dannes ved fordampning av svoveldioksyd inn i strømmen av gass med lavere diffunderbarhet.

5. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-3, karakterisert ved at gassblandingen dannes ved å bringe svoveldioksyd i gassform i kontakt med gassen med lavere diffunderbarhet.

6. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-5, karakterisert ved at svoveldioksydet fortynnes i strømmen av gass med lavere diffunderbarhet i forholdet 1 del svoveldioksyd til 2-20 deler av den andre gassen, fortrinnsvis i forholdet i størrelsesorden 1:10 deler.

7. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-6, karakterisert ved at gassen med lavere diffunderbarhet oppvarmes før den blandes med svoveldioksydet.

8. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-6, karakterisert ved at blandingen av gass med lavere diffunderbarhet og svoveldioksyd oppvarmes for å lette fortynningen av sistnevnte.

9. Fremgangsmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-8, karakterisert ved at gassblandingen av svoveldioksyd og en fortynningsgass innføres i den blanding som skal herdes, ved et trykk på mellom 1,5 og 5,5 bar og fortrinnsvis i størrelsesorden 4-5 bar.

10. Fremgansgmåte ifølge ett eller flere av kravene 1-9, karakterisert ved at blandingen av svoveldioksyd og fortynningsgass blåses inn ved pulseringer i det indre av støpeformen eller -kjernen.

11. Apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge hvilket som helst av kravene 1-10, av den type som består av en beholder (2) forsynt med et innløp (3, 5) for svoveldioksyd, et innløp (4, 6) for fortynningsgass og et utløp (9) for den gassformige blanding, karakterisert ved at beholderen (2) er forsynt med ett eller flere varmelegemer (7) anordnet mellom de to innløp (3, 5 og 4, 6) på den ene side og utløpet (9) på den annen side, og ved at beholderen (2) er i det minste del-vis fylt med varmevekslerlegemer (8) av varmeledende materiale, hvorav i det minste noen er plassert i kontakt med oppvarmnings-legemene (7) for å sikre fullstendig varmefordeling.

12. Apparat ifølge krav 11, karakterisert ved at det er forsynt med en perforert bunn eller rist (10) for å sikre tilbakeholdelse av varmevekslerlegemene (8) og således holde åpningen i utløpet (9) fri for utstrømning av den gassformige blanding.

13. Apparat ifølge krav 12, karakterisert ved at varmevekslerlegemene (8) er anordnet i den fulle høyde av beholderen (2) mellom bunnen eller risten (10) og nivået umiddelbart under innløpene (3, 5 og 4, 6) gjennom hvilke svoveldioksydet og fortynningsgassen tilføres.

14. Apparat ifølge ett eller flere av kravene 11-13, karakterisert ved at det har form av en sylinder (2) med vertikal akse, og ved at de to rør (3 og 4) som munner ut i sylinderens (2) indre henholdsvis ved åpninger (5 og 6), er anordnet hovedsakelig tangensielt til sylinderen (2) for å sikre en fordeling av fluidene i henhold til be-vegelser som i begynnelsen er skruelinjeformet.

15. Apparat ifølge ett eller flere av kravene 11-14, karakterisert ved at røret (3) gjennom hvilket svoveldioksydet fordeles, er forsynt med et antall åpninger (5) i den del som rager inn i apparatet, hvilke åpninger (5) begunstiger strømningen aflv svoveldioksydet.

16. Apparat ifølge ett eller flere av kravene 11-13, karakterisert ved at det har form av en sylinder med vertikal akse, og at det i sin øvre del er forsynt med et venturi-rør (14) dannet av de to tilførselsrør for de gasser som skal blandes, hvilket venturi-rør gjennom sin sentrale del (15) fordeler den ene av de gasser som skal blandes, og gjennom sin perifere del (16) fordeler den andre gassen som skal blandes.

17. Apparat ifølge ett eller flere av kravene 11-16, karakterisert ved at det innbefatter midler (12) til temperatur-regulering som muliggjør regulering av temperaturen i oppvarmningslegemet eller -legemene (7) og/eller i varmevekslerlegemene (8) og/eller i den gassblanding som dannes.