SU1148691A1

SU1148691A1 - Inorganic binder

Info

Publication number: SU1148691A1
Application number: SU833637581A
Authority: SU
Inventors: Чачка Валеевна Усачева; Галина Борисовна Тигнян
Original assignee: Камское объединение по производству большегрузных автомобилей
Priority date: 1983-08-30
Filing date: 1983-08-30
Publication date: 1985-04-07

Abstract

1. НЕОРГАНИЧЕСКОЕ.СВЯЗУЮЩЕЕ дл составов, используемых преимущественно дл Кокилей, включакщее ортофосфорную кислоту в качестве растворител , а в качестве наполнител материал на основе соединений алюмини , отличающеес тем,что, с целью получени его стабильных свойств, св зующее в качест:V -Г. .-. -. Ji IS ве материала на основе соединени алюмини содержит отходы от обработки силуминового лить при следующем соотношении ингредиентов, мае.%: Ортофосфорна кислота 93,0-97,0 Отходы от обработки силуминового лить 3,0-7,0 2.Св зующее поп.1, отличающеес тем, что оно содержит ортофосфорную кислоту 40%-ной концентрации . 3.Св зующее по п.1, отлич аю щ е е с тем, что отходы силуминового литьй имеют следукнций состав, мас.%: (Л 6,0-13,0 Кремний 0,1-0,4 Магний 0,3-0,5 Марганец 0,9-1,0 Железо 0,2-0,6 Медь , 0,2-0,5 Цинк 0,015-0,15 Титан 4 Остальное Алюминий 00 о D1. INORGANIC. CONNECTING for compositions used primarily for Kokilii, including orthophosphoric acid as a solvent, and as a filler material based on aluminum compounds, characterized in that, in order to obtain its stable properties, binding as: V-G . .-. -. Ji IS ve material based on aluminum compounds contains waste from the processing of silumin casting in the following ratio of ingredients, May.%: Orthophosphoric acid 93.0-97.0 Waste from the processing of silumin casting 3.0-7.0 2. Binder pop. 1, characterized in that it contains orthophosphoric acid of 40% concentration. 3. The binder according to claim 1, which is different from the fact that the silumin casting waste has the following composition, wt%: (L 6.0-13.0 Silicon 0.1-0.4 Magnesium 0.3 -0.5 Manganese 0.9-1.0 Iron 0.2-0.6 Copper, 0.2-0.5 Zinc 0.015-0.15 Titanium 4 Other Aluminum 00 o D

Description

Изобретение относитс к составам неорганических св зующих и может быть использовано в высокотемпературных кле х-св зках, при футеровке, в строительных материалах, а также в. литейном производстве дл кокильных покрытий. Широко из весЧ-но применение в качестве св зующего дл кокильных покрьггий жидкого стекла высокой модуль ности to. Известно также использование в качестве св зукицёго дл кокильных покрытий алюмофосфатной св зки (АФС) которую готов т из материала на основе соединений алюмини , например, A1(OH)j, используемого в качестве наполнител , и концентрированной ортофосфорной кислоты HjPO, , используемой в качестве растворител соединений алюмини . Раствор ют гидроксид алюмини в ортофосфорной кислоте при нагревании до 130.С в течение 3035 мин до закипани раствора при перемешивании С2 J. Однако товарньй гидроксид алюмини от партии к партии имеет различную растворимость в ортофосфорной кислоте , поэтому соотношение P20j:Al20j, которое должно вьщерживатьс равным 3:4 Сз,-часто нарушаетс . Срок хранени АФС, полученного таким образом ограничиваетс 10 сутками. Цель изобретени - получение алюмофосфатнрго св зующего со стабильными свойствами. Дл достижени указанной цели неорганическое св зующее дл составов, используемых преимущественно дл кокилей , включающее ортофосфорную кислоту в качестве растворител , а в ка честве наполнител материал на осно ве соединени алюмини , в качестве материала на основе соединени алюми ни содержит отходы от.обработки силуминового лить при следующем соот . ношении ингредиентов, мас.%: Ортофосфорна кислота 93,0-97,0 Отходы от обра- ботки силуминовотго лить 3,0-7,0 При этом Ортофосфорна кислота используетс 40%-нЬй концентрации, а отходы силуминового лить имеют слеДУ1СЯДИЙ состав, мас,%: . Кремний6,0-13,0 Магний0,1-0,4 0,3-0,5 Марганец 0,9-1,0 Желе 3 о О, 2-0,-6 0,2-0,5 0,015-0,15 Алюминий Остальное Отходы от обработки лить из алюминиевых сплавов, ГОСТ 2685-75, (АЛ-2, АЛ-4, АЛ-9) прокаливаютс при температуре ISO-ZOO C дл выгорани имеющейс в них смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ)-и загружают в 40%-ную ортофосфорную кислоту в рассчитанном количестве (Р,;0г :A€,0,, ). При отработке технологии получени алюмофосфатного св зующего из ортофосфорной кислоты и алюминиевой стружки исследовалась возможность использовани кислоты 75,70,65,60,50, 40,30-процентной концентрации. Изменение концентрации в t1% не провер лось . Выбор 40%-ной концентрации ортофосфорной кислоты обусловлен технологическим , химическим а также экономическим факторами. При технологическом факторе получаемое алюмофосфатное св зующее имеет наиболее приемпе ю характеристики плотностей и в зкости дл измельчени в его среде наполнителей до коллоидной дисперсности без дополнительного разбавлени водой, что было бы неизбежным при использовании кислоты высокой концентрации. . При химическом факторе 40%-на Ортофосфорна кислота достаточно активна , так как при такой концентрации в ней раствор ютс даже корунд и нет необходимости добавл ть активаторы а также подогревать, что было бы неизбежным при малой концентрации кислоты. Кроме того, реакци идет с достаточной скоростью без подогрева и без выбросов-из реакционной емкости , т.е. реакцией можно управл ть в услови х производства. Поскольку 40%-на Ортофосфорна кислота в соотношении, указанном в предлагаемом техническом решении, при соблюдении PiOj; :А1 полностью раствор ет алюминиевую стружку, увеличение концентрации кислоты нецелесообразно . Этим обуславливаетс экономический фактор. Изменение концентрации кислоты в пределах ±5% решающего /теГк-три наThe invention relates to inorganic binder compositions and can be used in high-temperature adhesives, lining, construction materials, as well as. Foundry for chill coatings. It is widely used as a binder for high-modularity to. It is also known to use as a bond for chill coatings an aluminophosphate bond (APS) which is made from a material based on aluminum compounds, for example, A1 (OH) j, used as a filler, and HjPO orthophosphoric acid, used as a solvent. aluminum compounds. Aluminum hydroxide is dissolved in orthophosphoric acid when heated to 130.C for 3035 minutes before the solution boils while stirring C2 J. However, commercial batch of aluminum hydroxide has different solubilities in orthophosphoric acid, therefore the ratio P20j: Al20j, which should be equal to 3: 4 Sz, often broken. The shelf life of APS obtained in this way is limited to 10 days. The purpose of the invention is to obtain an aluminophosphate binder with stable properties. In order to achieve this goal, the inorganic binder for compositions used primarily for chills, including orthophosphoric acid as a solvent, and as a filler material based on an aluminum compound, as a material based on an aluminum compound contains waste from siluminous casting next wearing ingredients, wt.%: Orthophosphoric acid 93.0-97.0 Waste from the processing of force to cast 3.0-7.0 At the same time Orthophosphoric acid is used 40% concentration, and waste of the strength of casting have the following SUCTURE, mass by weight %: Silicon6.0-13.0 Magnesium0.1-0.4 0.3-0.5 Manganese 0.9-1.0 Jelly 3 O, 2-0, -6 0.2-0.5 0.015-0 , 15 Remaining Aluminum Waste from casting from aluminum alloys, GOST 2685-75, (AL-2, AL-4, AL-9) is calcined at the ISO-ZOO C temperature to burn out the coolant fluid (coolant) - and loaded into 40% orthophosphoric acid in the calculated amount (P,; 0g: A €, 0 ,,). When developing the technology of producing an aluminophosphate binder from orthophosphoric acid and aluminum chips, the possibility of using an acid of 75.70, 5.60, 50.50, 40.30 percent concentration was investigated. The change in concentration at t1% was not tested. The choice of 40% orthophosphoric acid concentration is due to technological, chemical and economic factors. With the technological factor, the resulting aluminophosphate binder has the most acceptable characteristics of density and viscosity for grinding fillers in its medium to colloidal dispersion without additional dilution with water, which would be unavoidable if high acid is used. . With a chemical factor of 40% orthophosphoric acid, it is quite active, since at such a concentration even corundum dissolves in it and there is no need to add activators as well as reheat, which would be unavoidable at low concentrations of acid. In addition, the reaction proceeds at a sufficient rate without heating and emissions — from the reaction vessel, i.e. the reaction can be controlled under production conditions. Since 40% orthophosphoric acid in the ratio specified in the proposed technical solution, subject to PiOj; : A1 completely dissolves aluminum chips, an increase in the concentration of the acid is impractical. This causes the economic factor. The change in the concentration of the acid within ± 5% of the solution / THC-three on

311311

достижение поставленной цели не оказывает . Это измегшт лишь физико-хи- мнческие характеристики св зук цего (плотность, в зкость, Ph). На казкдую концентрацию кислоты будет необходим пересчет соотношени Р ОуГАЦО дл того, чтобы реакци прошла полностьюachieving the goal does not render. This will only measure the physicochemical characteristics of the bond (density, viscosity, Ph). The acid concentration will need to be recalculated to the ratio P OUHACO in order for the reaction to complete.

Реакци идет экзотермически без предварительного подогрева в течение 3-4 ч до полного превращени алюмини в смесь А1(Н2Р04)з и А12(НР04)з«кремний остаетс во взвешенном состо нии, примеси Mg, Мп и т.д. переход т в растворимые соединени .The reaction goes exothermically without preheating for 3-4 hours until complete conversion of aluminum into a mixture of A1 (H204) 3 and A12 (HP04) 3. Silicon remains in a suspended state, an admixture of Mg, Mn, etc. converted to soluble compounds.

Поскольку окисел А120з малоактивен , инициатйром реакции вл ютс примеси. За счет интенсивного вьщелени тепла, получаемого при реакции примесей с ортофосфорной кислотс5 Г и водой и разогрева системы в целом начинаетс процесс взаимодействи с ортофосфорной кисло- ой.Since oxide Al2O3 is inactive, the initiator of the reaction is impurities. Due to the intense heat produced by the reaction of impurities with phosphoric acid and water and heating of the system as a whole, the process of interaction with orthophosphoric acid begins.

В табл.1 приведены физико-химические характеристики алюмофосфатного св зующего, приготовленного предлагаемым способом из А0%-ной ортофосфорной кислоты и отходов от обработки лить из алюминиевых сплавов АЛ-2, АЛ-4, АЛ-9.Table 1 shows the physico-chemical characteristics of an aluminophosphate binder prepared by the proposed method from A0% orthophosphoric acid and waste from the casting treatment from aluminum alloys AL-2, AL-4, AL-9.

В табл.2 приведены физико-химические характеристики алюмофосфатного св зующего, полученного по известному способу из гидроксида алюмини и 65%-ной ортофосфорной кислоты, и предлагаемым способом из 40%-ной ортЬфосфорной кислоты и отходов от обработки лить из алюминиевых сплавов АЛ-2, АЛ-4, АЛ-9 при соотношении вTable 2 shows the physico-chemical characteristics of an aluminophosphate binder obtained by a known method from aluminum hydroxide and 65% orthophosphoric acid, and the proposed method from 40% ortb phosphoric acid and waste from the casting treatment of aluminum alloys AL-2, AL-4, AL-9 at a ratio of

МЗ.С /о MZ.S / o

Из табл.1 и.2 видно, что предлагаемое алюмофосфатное св зующее, независимо от выбранного сплава в пределах , указанных по соотношению 40%-ной ортофосфорной кислоты и отходов от обработки лить , обладает стабильными физико-химическими свойствами , технологично в раббте, так как имеет небольшую дшотность и в зкость , не требует большого разбавлени водой (кокильные покрыти примен ютс с плотностью 1,1814From Tables 1 and 2 it can be seen that the proposed aluminophosphate binder, regardless of the selected alloy, within the limits indicated by the ratio of 40% orthophosphoric acid and the waste from the casting, has stable physicochemical properties, is technologically effective in the process, since It has a low content and viscosity, does not require large dilution with water (chill coatings are used with a density of 1.1814

1,25 г/см), сохран ет свойства в течение длительного времени.1.25 g / cm), retains its properties for a long time.

На основе алюмофосфатного св зующего , полученного нз. 40%-ной ортофосфорной кислоты и отходов от обработки лить из алюминиевого сплава (состав 2) приготовлено кокильное покрытие с теми же наполнител ми,что и известное кокильное покрытие 1-АФ-2 на основе АФС из гидроксида алюмини и концентрированной ортофосфорной кислоты.Based on aluminophosphate binder, obtained ns. 40% orthophosphoric acid and waste from an aluminum alloy casting treatment (composition 2) prepared a chill coating with the same fillers as the known 1-AF-2 chill coating based on AFS from aluminum hydroxide and concentrated phosphoric acid.

Состав кокильного покрыти 1-АФ-2 мае. %:The composition of the chill coating 1-AF-2 May. %:

Алюмофосфатное св зующее48-53Aluminophosphate Binder48-53

Шамот зерновой - 24-25 Глина формовочна бентонитова 12-13 Каолин обогащенньй 12-13 Состав кокильного покрыти на основе предлагаемогоалюмофосфатного св зующего, мас.%: Алюмофосфатное св зующее48-53Corn chamotte - 24-25 Clay molding bentonite 12-13 Kaolin enriched 12-13 Composition of chill coating based on the proposed aluminophosphate binder, wt.%: Aluminophosphate binder 48-53

Наполнители 52-47 Оба состава провер лись по физикохимическим и технологическим характеристикам после разбавлени водой до рабочей плотности 1,18-1,25 г/см в процессе хранени в течение трех мес цев (табл.3). Срок годности покрыти 1-АФ-2 по ТУ 2-043-459-77 3 мес ца (табл.3).Fillers 52-47 Both compositions were tested by physicochemical and technological characteristics after dilution with water to a working density of 1.18-1.25 g / cm during storage for three months (Table 3). The shelf life of 1-AF-2 according to TU 2-043-459-77 is 3 months (Table 3).

После мес чного хранени св зующее обоих покрытий отцантрифугирова- лось от наполнителей и замерились ,те же показатели. Результаты представленные в табл.4.After monthly storage, the binder of both coatings was removed by centrifugation from fillers and measured, the same indicators. The results presented in table 4.

Из данных, представленных в табл.3 и 4, видно, что,предлагаемое св зующее не измен ет своих свойств и стабилизирует кокильное покрытие с технологической точки зрени .Стойкость его к истираник с течением времени не измен етс , что говорит о высокой адгезии, обусловленной стабильностью алюмофосфатного св зующегоIt can be seen from the data presented in Tables 3 and 4 that the proposed binder does not change its properties and stabilizes the chill coating from a technological point of view. Its resistance to abrasion does not change over time, which indicates high adhesion due to stability aluminophosphate binder

Экономический эффект от применени изобретени составит около 150 руб. на 1 т алюмофосфатного св зующего .The economic effect of the application of the invention will be about 150 rubles. per 1 ton aluminophosphate binder.

Таблица 2table 2

А1(ОН),: 65%-на АЛ-2 (стружка):40%-на 0,8-0,9 АЛ-4 (етрух.а) i 40%-на 0,50-0,60 . АЛ-9 (стружка):40%-на 0,9-1,0 На 12-15 сут200-220 1,75 ки осадок 15-}81,59-1,52 3 мес ца не измен етс 24-261,42-1,45 Тоже 19-201,51-1,54 :A1 (OH): 65% AL-2 (chips): 40% 0.8-0.9 AL-4 (etrukh.a) i 40% 0.50-0.60. AL-9 (chips): 40% - 0.9-1.0 At 12-15 days200-220 1.75 Ki, the sediment 15- 81.59-1.52 3 months does not change 24-261, 42-1.45 Also 19-201, 51-1,54:

f :f:

в;at;

Ю IS I

л нl n

nn

Св зующее покрыти Binder coating

12 1-АФ-2.2,812 1-AF-2.2,8

0,85 120.85 12

ПредлагаемоеProposed

12 . Таблица 412 . Table 4

Примечат1еNote

Плотность,Density,

г/CMg / cm

Практически отсутствуют кле щие свойстваVirtually no adhesive properties

Клейкость сохран етс Stickiness is preserved

Claims

1. INORGANIC BINDER for compositions used mainly for chill molds, including phosphoric acid as a solvent, and as filler material based on aluminum compounds, characterized in that, in order to obtain its stable properties, a binder as a material based on compounds aluminum contains waste from the processing of silumin casting in the following ratio of ingredients, May.%:

Phosphoric acid 93.0-97.0

Silumin casting waste 3.0-7.0

2. Binder according to claim 1, characterized in that it contains phosphoric acid of 40% concentration.

3. The binder according to claim 1, characterized in that the waste by forces of new casting _Λ has the following composition, May 5,%:

6.0-13.0

0.1-0.4

0.3-0.5

0.9-1.0

0.2-0.6

0.2-0.5 0.015-0.15

Rest

Silicon Magnesium Mar Ganese Iron Copper. Zinc Titanium Aluminum and ... 1148691