RU2440866C1 - Moulding mix for production of steel and iron castings - Google Patents

Moulding mix for production of steel and iron castings Download PDF

Info

Publication number
RU2440866C1
RU2440866C1 RU2010127592/02A RU2010127592A RU2440866C1 RU 2440866 C1 RU2440866 C1 RU 2440866C1 RU 2010127592/02 A RU2010127592/02 A RU 2010127592/02A RU 2010127592 A RU2010127592 A RU 2010127592A RU 2440866 C1 RU2440866 C1 RU 2440866C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ash
molding
clay
bentonite
castings
Prior art date
Application number
RU2010127592/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Марина Александровна Воеводина (RU)
Марина Александровна Воеводина
Original Assignee
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) filed Critical Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ)
Priority to RU2010127592/02A priority Critical patent/RU2440866C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2440866C1 publication Critical patent/RU2440866C1/en

Links

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to metallurgy. Proposed mix comprises the following components in wt %: used moulding mix making the base, bentonite clay - 5-10, ash of thermal electric power stations - 5-10. ^ EFFECT: improved surface quality of castings. ^ 1 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству и может быть использовано при приготовлении сырых песчано-глинистых формовочных смесей, используемых при литье черных сплавов. Состав, мас.%: отработанная формовочная смесь - основа, бентонит 5-10%, золошлаковые отходы 5-10%. При этом обеспечивается улучшение качества поверхности отливок, исключается пригар, образование «ужимин», улучшается выбиваемость отливок.The invention relates to foundry and can be used in the preparation of raw sand and clay molding sand used in casting ferrous alloys. Composition, wt.%: Spent molding sand - base, bentonite 5-10%, ash and slag waste 5-10%. This ensures an improvement in the quality of the surface of the castings, eliminates burn-out, the formation of "bumps", improves knockability of castings.

Изобретение относится к области литейного производства, а именно к составам формовочных материалов, используемых при изготовлении сырых песчано-глинистых формовочных смесей с добавлением цементного связующего.The invention relates to the field of foundry, and in particular to the compositions of molding materials used in the manufacture of raw sand-clay molding sand with the addition of a cement binder.

Установлено, что ближайшим аналогом заявленного изобретения является формовочная смесь для отливок из стального и чугунного литья, содержащая отработанную формовочную смесь, бентонитовую глину (Формовочные материалы и технология литейной формы, под ред. С.С.Жуковского, М., Машиностроение, с.210-213). В литейном производстве Красноярского края при приготовлении формовочных смесей для изготовления отливок из черных сплавов используют формовочные глины на основе каолинита (К) и высококлейкие - бентонитовые.It has been found that the closest analogue of the claimed invention is a molding mixture for castings from steel and cast iron, containing the spent molding mixture, bentonite clay (Molding materials and mold technology, under the editorship of S.S.Zhukovsky, M., Engineering, p.210 -213). In the foundry industry of the Krasnoyarsk Territory, molding clay based on kaolinite (K) and high-adhesive bentonite are used in the preparation of molding mixtures for the manufacture of castings from ferrous alloys.

Бентонитовые глины обладают значительно более высокой способностью присоединять влагу, чем каолиновые. Для получения равной прочности смеси в сыром состоянии расход бентонитовых глин может быть в 2-3 раза меньше каолиновых. Высокая клейкость бентонитов получается за счет исключительно малых размеров их частиц. В бентонитах содержится много коллоидальных частиц размером меньше 0,1 мкм.Bentonite clays have a significantly higher ability to attach moisture than kaolinic. To obtain equal strength of the mixture in the wet state, the consumption of bentonite clays can be 2-3 times less than kaolinic. High stickiness of bentonites is obtained due to the extremely small size of their particles. Bentonites contain many colloidal particles smaller than 0.1 microns.

В Республике Хакасия расположено месторождение глины «Десятый хутор». Крупнейшими потребителями глинопорошков производства ОАО «Хакасский бентонит» являются литейное производство и буровая отрасль нефтегазового комплекса. Для нужд литейной промышленности производятся глинопорошки марки П1Т1А и П2Т1А. Рынком сбыта для бентонитовых глинопорошков является вся территория Российской Федерации: на западе - это крупные промышленные производства, на востоке - геологические и нефтегазовые компании.The Republic of Khakassia is located the clay deposit "Tenth Farm". The largest consumers of clay powders produced by Khakassky Bentonite OJSC are foundry and the drilling industry of the oil and gas complex. For the needs of the foundry industry, clay powders of the P1T1A and P2T1A brands are produced. The market for bentonite clay powders is the entire territory of the Russian Federation: in the west - these are large industrial enterprises, in the east - geological and oil and gas companies.

Минеральный состав глин 7-8 горизонтов (об.%): монтмориллонит - 70-72; гидрослюда - 1-2, каолинит - 7-8, кварц - 7-8, щелочной полевой шпат - 6-7, слюда - 4-5, кальцит -1-2.The mineral composition of clays is 7-8 horizons (vol.%): Montmorillonite - 70-72; hydromica - 1-2, kaolinite - 7-8, quartz - 7-8, alkaline feldspar - 6-7, mica - 4-5, calcite -1-2.

Химический состав бентонита, мас.%:The chemical composition of bentonite, wt.%:

SiO2 - 60,5; ТiO2 - 0,11; Al2O3 - 16,25; Fe2О3 - 1,70; FeO - 0,75; MgO - 2,38, MnO - 0,03; CaO - 1,75; Na2O - 0,77; К2О - 1,01; SO3 - 0,03.SiO 2 - 60.5; TiO 2 - 0.11; Al 2 O 3 - 16.25; Fe 2 O 3 - 1.70; FeO - 0.75; MgO - 2.38; MnO - 0.03; CaO - 1.75; Na 2 O - 0.77; K 2 O - 1.01; SO 3 - 0.03.

Для повышения качества бентонита его активируют. Активация - это замена в диффузионном слое глинистой составляющей двухвалентных ионов кальция и магния на одновалентный ион натрия. При этом повышается количество ионов натрия и формовочная смесь приобретает некоторые высокие показатели механических характеристик смесей, получаемых с использованием натриевых бентонитов, такие как живучесть при тепловых воздействиях, прочность всухую и устойчивость против дефектов расширения. Одновременно они сохраняют хорошие характеристики смесей Сa - бентонитов, такие как высокую прочность на сжатие всырую, хорошую разрушаемость при выбивке и хорошую смачиваемость. Активация сопровождается повышением прочности формовочных смесей. Активирующее действие добавок зависит как от емкости, так и от состава обменных катионов. Между емкостью обменных катионов Е (мг-экв) и содержанием монтмориллонита в бентоните QМ (%) имеет место следующее соотношение: E=2,34·QM-98, из которого видно, что содержание монтмориллонита определяет емкость обменных катионов (табл.1). Между названными показателями имеет место прямая взаимосвязь.To improve the quality of bentonite, it is activated. Activation is the replacement in the diffusion layer of the clay component of divalent calcium and magnesium ions with a monovalent sodium ion. At the same time, the amount of sodium ions increases and the molding mixture acquires some high mechanical characteristics of the mixtures obtained using sodium bentonites, such as survivability under thermal influences, dry strength and resistance to expansion defects. At the same time, they retain the good characteristics of Ca-bentonite mixtures, such as high compressive strength in bulk, good breakability during knockout, and good wettability. Activation is accompanied by an increase in the strength of the molding sand. The activating effect of additives depends on both the capacity and the composition of the exchange cations. Between the capacity of the exchange cations E (mEq) and the content of montmorillonite in bentonite Q M (%), the following relation holds: E = 2.34 · Q M -98, from which it can be seen that the content of montmorillonite determines the capacity of the exchange cations (Table. one). There is a direct relationship between these indicators.

Таблица 1Table 1 Сравнительные характеристики формовочной смеси при использовании Na и Ca бентонитаComparative characteristics of the molding mixture using Na and Ca bentonite СвойстваThe properties Бетонит CaConcrete Ca Бетонит NaConcrete Na Прочность на сжатие всыруюCompression Strength ВысокаяHigh НижеBelow СмешиваемостьMiscibility ВышеAbove НизкаяLow Прочность на сжатие всухуюDry compressive strength НизкаяLow ВысокаяHigh Живучесть против обжигаVitality vs. Firing НизкаяLow ВысокаяHigh Термическая устойчивостьThermal stability ПлохаяBad Очень хорошаяVery good Текучесть форм смесиThe fluidity of the forms of the mixture ХорошаяGood ХужеWorse Устойчивость против дефектов расширения смесиResistance to expansion defects of the mixture НизкаяLow ВысокаяHigh Ломкость форм при выбивкеFragility of forms when knocking out ВысокаяHigh НизкаяLow

Применение активированного бентонита в литейном производстве Хакасии вызывает брак в виде «ужимин» отливок из стали и чугуна.The use of activated bentonite in the foundry of Khakassia causes a defect in the form of "bumps" of castings made of steel and cast iron.

Технической задачей изобретения является снижение количества активированной глины - природного материала - в составе формовочной смеси и использование при этом золошлаковых отходов, утилизация которых представляет важную экологическую проблему.An object of the invention is to reduce the amount of activated clay - a natural material - in the composition of the molding mixture and the use of ash and slag waste, the disposal of which is an important environmental problem.

Химический состав золошлаковых отходов можно охарактеризовать следующим образом: элементы следует подразделить на две группы - макроэлементы, участвующие в составе отдельных минеральных разновидностей золошлаков (Al, Fe, Ca, Si, Mg, S, С), и микроэлементы, которые не образуют самостоятельных минералов, а присутствуют в золошлаках в виде примесей к макроэлементам.The chemical composition of ash and slag waste can be characterized as follows: the elements should be divided into two groups - macro elements involved in the composition of individual mineral varieties of ash and slag (Al, Fe, Ca, Si, Mg, S, C), and micro elements that do not form independent minerals, but are present in ash and slag in the form of impurities to macroelements.

Техническим результатом решения задачи является:The technical result of solving the problem is:

- расширение номенклатуры материалов, используемых в составе формовочной смеси;- expansion of the range of materials used in the composition of the molding sand;

- улучшение выбиваемости формовочной смеси и повышение качества формовочной смеси при введении в ее состав золы;- improving knockability of the molding sand and improving the quality of the molding sand with the introduction of ash in its composition;

- получение отливок без «ужимин» с минимальной шероховатостью поверхности;- receiving castings without "bumps" with a minimum surface roughness;

- получение экономического эффекта за счет сокращения в составе формовочной смеси активированной глины и повышение качества литья;- obtaining an economic effect by reducing activated clay in the composition of the molding sand mixture and improving the quality of casting;

- частичное решение проблемы утилизации золошлаковых отходов.- a partial solution to the problem of disposal of ash and slag waste.

Согласно предложенному способу в формовочную смесь вводится зола ТЭЦ. Химический состав золошлаков можно охарактеризовать следующим образом: элементы следует подразделить на две группы - макроэлементы, участвующие в составе отдельных минеральных разновидностей золошлаков (Al, Fe, Ca, Si, Mg, S, С), и микроэлементы, которые не образуют самостоятельных минералов, а присутствуют в золошлаках в виде примесей к макроэлементам. Для золошлаковых отходов характерно снижение концентраций большинства микроэлементов при гидрозолоудалении.According to the proposed method, the ash of the thermal power station is introduced into the molding mixture. The chemical composition of ash and slag can be characterized as follows: the elements should be divided into two groups - macroelements participating in the composition of individual mineral varieties of ash and ash (Al, Fe, Ca, Si, Mg, S, C), and microelements that do not form independent minerals, and present in ash and slag in the form of impurities to macronutrients. Ash and slag waste is characterized by a decrease in the concentration of most trace elements during ash removal.

В минеральном составе песчаников и алевролитов в отвалах разрезов преобладают кварц (SiO2) до 44%, калиевые полевые шпаты (KAlSi3O8) - 25-46%, обломки кремнистых пород - 17-30%. Основными минералами аргиллитов являются каолинит и гидрослюды. Переэкскавация вскрышных пород в процессе добычи угля приводит к аэрированию пород и возникновению окислительных процессов, ведущую роль среди которых играет окисление акцессорных сульфидных минералов в аэрированной при переэкскавации толще.The mineral composition of sandstones and siltstones in the dumps of the sections is dominated by quartz (SiO 2 ) up to 44%, potassium feldspars (KAlSi 3 O 8 ) - 25-46%, fragments of siliceous rocks - 17-30%. The main minerals of mudstones are kaolinite and hydromica. Re-excavation of overburden rocks during coal mining leads to aeration of the rocks and the occurrence of oxidative processes, the leading role among which is the oxidation of accessory sulfide minerals in the aerated layer during re-excavation.

Золошлаковые отходы тепловых электростанций (ТЭС) представляют одну из глобальных экологических проблем. На теплоэнергетических предприятиях юга Красноярского края ежегодно образуется более 1,2 млн т золы и шлака. На территории Сибири нет золоотвалов, полностью отвечающих основным требованиям по надежности и экологической безопасности, предъявляемым действующими инструктивно-нормативными документами.Ash and slag waste from thermal power plants (TPPs) represent one of the global environmental problems. Thermal power enterprises in the south of the Krasnoyarsk Territory annually produce more than 1.2 million tons of ash and slag. On the territory of Siberia there are no ash dumps that fully meet the basic requirements for reliability and environmental safety imposed by current instructive and regulatory documents.

На ТЭЦ и ГРЭС региона ежегодно образуется более 1,2 млн т золы и шлака. В золоотвалах, которые занимают 550 гектаров, накоплено свыше 24 млн т этих отходов. В карьерах же ежегодно освобождаются пространства, объемы которых оцениваются в 10-20 млн м3.More than 1.2 million tons of ash and slag are generated annually at TPPs and state district power stations in the region. In ash dumps, which occupy 550 hectares, more than 24 million tons of this waste has been accumulated. In quarries, spaces are freed up annually, the volumes of which are estimated at 10-20 million m 3 .

Эксплуатационное воздействие золошлакоотвалов на окружающую среду может включать в себя:The environmental impact of ash and slag disposal may include:

- местное воздействие на воздушную среду;- local effects on the air;

- воздействие на поверхностные воды;- impact on surface water;

- воздействие на подземные воды;- impact on groundwater;

- воздействие на почвы и растительность;- effects on soils and vegetation;

- катастрофические прорывы воды и золошлаков.- catastrophic breakthroughs of water and ash and slag.

В основу изобретения положена следующая техническая задача - использование золы ТЭЦ в качестве связующего при приготовлении формовочной смеси.The basis of the invention is the following technical problem - the use of ash TPP as a binder in the preparation of the molding mixture.

Процесс приготовления предлагаемого противопригарно-противоужимного формовочного материала является обычным в технологии приготовления формовочных смесей. При получении исследуемых материалов их ингредиенты смешивались в лабораторных условиях до получения однородной массы. Затем материал использовался далее для проведения необходимых анализов. Из исследуемой смеси изготовили образцы размером - высота 68 мм, диаметр основания d=86 мм. Состав смеси 90% отработанной формовочной смеси, 5% глины, 5% золы, масса образца 761 г. Навеска уплотнялась одним ударом стандартного копра. При этом плотность смеси составила

Figure 00000001
. Золошлаковые отходы имеют пылевидную фракцию с размерами частиц <0,01 мм. Исследовали водопоглощение образцов, изготовленных из песчано-глинистых смесей и смесей с добавлением золошлаковых отходов. Образцы массой 464 г пропитывали водой до разрушения. Водопоглощение исходного образца составило 10,7%, исследуемого образца - 12,6%.The process of preparing the proposed non-stick anti-shrink molding material is common in the technology of preparation of molding sand. Upon receipt of the test materials, their ingredients were mixed in the laboratory to obtain a homogeneous mass. Then the material was used further to carry out the necessary analyzes. Samples were made from the test mixture — size 68 mm, base diameter d = 86 mm. The composition of the mixture is 90% of the spent molding sand, 5% clay, 5% ash, sample weight 761 g. The sample was compacted with one blow of a standard copra. The density of the mixture was
Figure 00000001
. Ash and slag wastes have a dusty fraction with particle sizes <0.01 mm. We studied the water absorption of samples made from sand-clay mixtures and mixtures with the addition of ash and slag waste. Samples weighing 464 g were impregnated with water until failure. The water absorption of the initial sample was 10.7%, of the test sample - 12.6%.

Необходимый технический результат достигается тем, что формовочный материал содержит отработанную формовочную смесь, активированную глину, золошлаковые отходы. Противоужимный эффект обусловлен меньшей связующей способностью золы. Улучшение качества поверхности формы обеспечивается меньшим размером частиц золы ≈ в 2 раза и, следовательно, большей плотностью материала (таблица 2).The necessary technical result is achieved by the fact that the molding material contains the spent molding mixture, activated clay, ash and slag waste. The anti-contraction effect is due to the lower binding capacity of the ash. Improving the surface quality of the mold is provided by a smaller particle size of ash ≈ 2 times and, therefore, a higher density of the material (table 2).

Таблица 2table 2 № примеровNo. of examples Состав формовочного материала, мас.%The composition of the molding material, wt.% Свойства формовочных смесейProperties of molding compounds Оценка качества поверхностиSurface Quality Assessment Отработанная смесьSpent mixture Глина бентонитоваяClay bentonite Золошлаковые отходыAsh and slag waste Предел прочности при сжатии, МПаThe limit of compressive strength, MPa Прочность при сжатии после нагрева 500°C, МПаCompressive strength after heating 500 ° C, MPa Среднее арифметическое отклонение профиля, мкмArithmetic mean deviation of the profile, microns 1one основаthe basis 55 1010 0,280.28 0,360.36 3232 22 основаthe basis 1010 55 0,440.44 0,510.51 4141 33 основаthe basis 77 88 0,40.4 0,50.5 3434 прототипprototype основаthe basis 1010 0,180.18 0,280.28 2626

Применение предложенного формовочного материала позволяет получить значительный экономический эффект за счет сокращения расхода глины, повышения чистоты поверхности отливок и частично решить проблему утилизации золошлаковых отходов.The use of the proposed molding material allows to obtain a significant economic effect by reducing the consumption of clay, increasing the surface cleanliness of castings and partially solve the problem of disposal of ash and slag waste.

Claims (1)

Формовочная смесь для отливок из стального и чугунного литья, содержащая отработанную формовочную смесь, бентонитовую глину, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит золошлаковые отходы тепловых электростанций при следующем соотношении элементов, мас.%:
Отработанная формовочная смесь основа Глина бентонитовая 5-10 Золошлаковые отходы тепловых электростанций 5-10
The molding mixture for castings from steel and iron castings, containing the spent molding mixture, bentonite clay, characterized in that it additionally contains ash and slag waste from thermal power plants in the following ratio of elements, wt.%:
Spent sand the basis Clay bentonite 5-10 Ash and slag waste thermal power plants 5-10
RU2010127592/02A 2010-07-02 2010-07-02 Moulding mix for production of steel and iron castings RU2440866C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010127592/02A RU2440866C1 (en) 2010-07-02 2010-07-02 Moulding mix for production of steel and iron castings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010127592/02A RU2440866C1 (en) 2010-07-02 2010-07-02 Moulding mix for production of steel and iron castings

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2440866C1 true RU2440866C1 (en) 2012-01-27

Family

ID=45786406

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010127592/02A RU2440866C1 (en) 2010-07-02 2010-07-02 Moulding mix for production of steel and iron castings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2440866C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2505993C2 (en) * 2012-04-10 2014-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "АиС" (ООО АиС) Method for production of fodder additive for dogs and other animals based on keratin-containing wastes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ЖУКОВСКИЙ С.С. Формовочные материалы и технология литейной формы. - М.: Машиностроение, 1993, с.210-213. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2505993C2 (en) * 2012-04-10 2014-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "АиС" (ООО АиС) Method for production of fodder additive for dogs and other animals based on keratin-containing wastes

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Pang et al. Utilization of carbonated and granulated steel slag aggregate in concrete
Zhang Production of bricks from waste materials–A review
Gupta et al. Utilization of biochar from unwashed peanut shell in cementitious building materials–Effect on early age properties and environmental benefits
Hwang et al. Investigation into the use of unground rice husk ash to produce eco-friendly construction bricks
EP0022318B1 (en) Method for the production of cementitious compositions and aggregate derivatives from said compositions, and cementitious compositions and aggregates produced thereby
CN102765889B (en) Preparation method for tailing barren rock-made high-strength concrete containing coal ash
KR101256834B1 (en) Geopolymeric concrete and manufacturing method for eco-friendly non-cement of new construction materials using recycled aggregate from waste of constrcution
CN105985075B (en) Recycling method of cement concrete waste
RU2329987C1 (en) Raw mix for preparation of acid resistant fly-ash slag concrete
KR101291725B1 (en) Method for Manufacturing Bio-mineralized Calcium Carbonate and Cement Mortar Containing the Bio-mineralized Calcium Carbonate
KR101151605B1 (en) A composition of waste gypsum block for pubric works, waste gypsum block using the same and a manufacturing method thereof
Sun et al. Stabilization/solidification of lead-and cadmium-containing tailings for cemented paste backfill by using clinker-free binders
RU2433274C1 (en) Filling mixture composition
RU2440866C1 (en) Moulding mix for production of steel and iron castings
CN107056163A (en) A kind of method that aluminum oxide industry waste material prepares concrete
JP5186610B1 (en) Fired product
Wu et al. Synergistic preparation of geopolymer using electrolytic manganese residue, coal slag and granulated blast furnace slag
CN115321897A (en) Low-carbon cementing material with high early strength and processing method thereof
JP4928401B2 (en) Hydrated solidified body, method for producing the same, and offshore structure
RU2580536C1 (en) Composition for producing heat-resistant concrete
CN113387669A (en) Red mud-phosphogypsum-based heavy metal curing agent, and preparation method and application thereof
RU2445464C1 (en) Stowing mix
SU1565862A1 (en) Method of preparing asphalt-concrete mixture
RU2560014C1 (en) Ceramic mixture
CN113666690B (en) Geopolymer curing material based on manganese tailing base and preparation method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130703