ВВЕДЕНИЕ
Современное производство высококачественного литья в сырых песчано-глинистых формах (ПГФ) на автоматических формовочных линиях (АФЛ) невозможно без применения высококачественных связующих материалов. Качество глинистого связующего не только оказывает огромное влияние на процесс формирования технологических свойств смесей, но и определяет его расход.
Известно, что наилучшими технологическими качествами обладают связующие материалы на основе природных щелочных и активированных щелочноземельных бентонитов. Первые являются достаточно высокодеффицитным материалом, запасы которого ограничены. Вторые, зачастую обладая более высокой связующей способностью и комплексными свойствами, получаются в результате промышленной переработки и активации низкосортного сырья.
В современных условиях большинство отечественных литейных предприятий работают на низкосортных бентонитах и не применяют технологии по их активации, что существенно ухудшает качество формы и удорожает затраты на производство годного литья.
В связи с этим изучение возможностей повышения качества связующих материалов в производственных условиях литейных цехов является актуальной задачей и имеет перспективы промышленного применения.
В последнее время при производстве отливок на АФЛ в сырые ПГФ все большее предпочтение уделяется использованию активированных бентонитов, ввиду их высшего качества, стабильности и комплексности свойств.
Наиболее эффективным и распространенным методом получения активированных глинистых связующих считается метод механо-химической обработки исходного сырья солями и основаниями, содержащими обменный Nа+ (Na2CO3, NaОН, NаОН, Na3 РО 4). Этот метод реализуется множеством способов, имеющих общий химизм процесса (реакции ионнного обмена) и отличающихся удельной энергонапряженностью механического воздействия, которые по мере эффективности можно расположить следующим образом: 1) песчано-бентонитовая смесь+реагент; 2) порошкообразный бентонит +реагент; 3) влажный бентонит + реагент; 4) влажный бентонит + реагент в растворе; 5) бентонитовая суспензия +реагент; 6) пастообразный бентонит +реагент.
Однако большинство из перечисленных методов реализуется при производственной переработке карьерной глины в местах ее добычи, и неприемлемо для производственных условий литейных цехов.
Известно, что технология приготовления единых высокопрочных смесей для АФЛ предусматривает использование связующего в виде водо-глинистой суспензии. Оценивая негативные и позитивные стороны такого способа приготовления и введения связующего, специалисты ЛП отмечают то, что он обеспечивает наиболее благоприятные условия процесса смесеприготовления и создает предпосылки к повышению связующей способности бентонита за счет дополнительного диспергирования глины в процессе предварительного набухания, но он также считается отчасти нетехнологичным по причине высокой вязкости суспензий и невозможности проведения активационных процессов ввиду сильного гашения энергетики механического воздействия.
Однако если активацию бентонитов рассматривать как процесс регулирования колоидно-химических свойств водо-глинистых дисперсий ,то невозможно не заметить то, что только технология приготовления суспензии позволяет наиболее эффективно реализовывать все принципы такого регулирования. Эти принципы, разработанные Р. Д. Овчаренко в теории регулирования колоидно-химических свойств глины и развитые Н. Н. Круглицким в работах по физико-химическим основам управления механическими свойствами коагуляционных структур глинистых дисперсных систем, подтверждены исследованиями и формулируются следующим образом:
— изменение дисперсности частиц и толщины гидратных оболочек
— изменения характера образования контактов
— преобразование кристаллической структуры глины
С точки зрения физической и коллоидной химии основой получения водо-глинистых дисперсных систем с заданными реологическими свойствами являются процессы направленного регулирования их колоидно-химических свойств [1,2,3]. Практическая реализация такого регулирования возможна при внешнем механическом и физико-химическом воздействии на систему в ходе активационных процессов. В виду того, что бентонитовые связующие суспензии являются одним из частных случаев упомянутых дисперсных систем, а их реология является показателем технологических свойств, можно констатировать, что эффективность активации связующего преимущественно будет определяться:
— характером процессов механического воздействия на систему,
— характером процессов физико-химического воздействия.
В свою очередь характер вышеуказанных процессов определяющих характер и степень изменений в дисперсной системе будет зависеть от двух факторов:
— энергонапряженности механического воздействия
— присутствия и физико-химических свойств реагента.
Совокупность действия этих факторов обеспечивает достижение возможно большей степени расщепления глинистых агрегатов, гидрофилизацию вновь образующейся поверхности, создание необходимого поверхностного электрокинетического потенциала тем самым создавая направленные изменения реологии системы [ 3 ].
Для бентонитов в состоянии водо-глинистой суспензии характерна максимальная степень гидротации минерала, обуславливающая значительное снижение молекулярных сил притяжения в граничной фазе адсорбционного слоя и электростатическое взаимодействие наружных диффузных слоев двойного электрического слоя, в данном случае можно говорить о адсорбционном понижении прочности когуляционно-дисперсной структуры (эффект Ребиндера). Последнее, по нашему мнению, имеет принципиальное значение в определении преимуществ процесса механо-активации глин в водо-дисперсном состоянии по трем основным причинам:
— адсорбция воды и реагента является причиной частичного диспергирования глины в процессе набухания,
— облегчает процесс механического разрушения агрегатов,
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.