Разработка технологии активации бентонитового сырья для связующих

Введение

Уровень современных требований к формовочным процессам и качеству песчано-глинистых смесей (ПГС) для автоматических формовочных линий (АФЛ) с формовкой по-сырому  предопределяет использование в рецептуре смесей формовочных материалов высшего качества. В частности, одним из обязательных условий технологии приготовления высокопрочных ПГС с низким содержанием влаги, высокими противопригарными и стабилизационными свойствами является использование в их составе комплексных глинистых композиций с высокой связующей способностью. Признано, что наилучшими технологическими свойствами в этом отношении обладают материалы на основе природных высокогидрофильных щелочных и активированных  щелочноземельных бентонитов[ ], т.к. по сравнению с каолиновой и полиминеральной основой структура и строение основного породообразующего бентонитовых минералов монтморилонит обеспечивает более высокие свойства породы по коллоидальности, прочности связывания в сыром состоянии  и долговечности.

В связи с этим в области литейного производства наблюдается устойчивый рост объемов потребления бентонитов. Так в бывшем СССР в начале 70-х годов литейные предприятия потребляли 1тыс. тонн бентонита в год, главным образом для приготовления противопригарных покрытий. В 1978 году общий объем потребляемых бентонитов, преимущественно связующих, составил 300тыс. тонн/год, а в 1982–1985 гг. 370–390тыс. тонн/год соответственно (в том числе более 200тыс. тонн/год в порошке) [_]. В настоящее время статистические данные потребления формовочных бентонитов в странах СНГ в печати не приводятся, известно только  что их доля составляет 15% от всех бентонитов, используемых в народном хозяйстве этих стран.

Однако внутри монтмориллонитовой минералогической группы свойства бентонитовых глин колеблются в самых широких пределах. Они в огромной степени зависят от качества и доли основного породообразующего в бентоните, и как правило, в большинстве случаев, не удовлетворяют требованиям стандартов, предъявляемым к формовочным бентонитам. Исключение составляют лишь высокогидрофильные щелочные породы с высоким содержанием основного породообразующего. Их запасы весьма ограниченны по всему миру.

Подавляющее большинство месторождения являются щелочноземельными, минералы которых требуют улучшения эксплуатационных свойств. Поэтому, наряду с совершенствованием технологий смесеприготовления и формообразования с периода 1970-1975 гг. в литейном производстве наблюдается тенденция к переходу на все более широкое использование активированных бентонитовых связующих. В эти же годы как за рубежом, так и в бывшем СССР был сделан существенный шаг в организации производства активированных глиноматериалов для литейного производства, нефтехимии, бурения и  др. отраслей народного хозяйства. К 1976 г. объемы выпуска активированных глиноматериалов на предприятиях Мингео,  Миннефтепрома и Минхимпрома СССР достигли 530 тыс. т и  сравнялись с объемами производства в США. Однако их качество по основным показателям было значительно ниже по сравнению с мировым  уровнем, а разработанные технологии их производства основывалось на переработке и активации среднесортного сырья [_]. Это обстоятельство исключало использование низкосортных бентонитов, доля которых в общих запасах составляет.....?%. Несмотря на указанные недостатки в период до начала 2000 годов отечественные производители в полном объеме обеспечивали литейное производство активированными бентонитовыми материалами, качество которых удовлетворяло требования ГОСТ  28177–89 к формовочным глинам.

В настоящее время ситуация с обеспеченностью литейного производства Республики Беларусь качественными бентонитовыми связующими существенно ухудшалась. Это обусловлено двумя основными причинами: из-за экономических трудностей большинство литейных предприятий не имеет возможности закупать высокачественные связующие зарубежных производителей, а в Республике Беларусь не имеется запасов высокогидрофильных щелочных бентонитов; вторая причина — отсутствие мощностей и технологий по промышленной переработке отечественного среднесортного и низкосортного сырья. Эти причины также, отчасти, объясняют значительное отставание отечественных научных работ в области активационной обработки низкосортного бентонитового сырья для формовочных связующих.

За последние 10 лет на рынке активированных бентонитовых связующих появились ряд новых высококачественных комплексных материалов импортного производства: «Бен Экс», «Бентокарбон», «Бентокол», «Баронит». Эти активированные бентониты характеризуются повышенной связующей способностью и обладают полным комплексом вспомогательных свойств. Их эксплуатационные характеристики говорят о достижении более высокого и совершенного уровня активационной обработки низкосортного бентонитового сырья, позволяющего получать готовый связующий продукт высочайшего качества. В первую очередь это связано с появлением принципиально новых реагентов-модификаторов для бентонита серий «Проестол» (Германия), «Алкомер» и «Миксад» (Великобритания), «Бен Экс» (США), «Экстендер» (Япония)[_]. Их состав и механизм модифицирующего действия составляют ноу-хау.