Использование низкосортных бентонитов в литейном производстве

Одарченко И. Б. Гомельский политехнический институт им. П. О. Сухого

Использование низкосортных бентонитов в литейном производстве

Важнейшим аспектом технологии регулирования колойдно—химических свойств глинистых минералов в процессе механохимической активации является участие реагентных добавок. Применение реагентов позволяет целенаправленно изменять физико-химические свойства глинистого сырья и управлять эксплуатационными характеристиками материалов и дисперсных систем на его основе.

Известно, что работа химических реагентов в ходе механической обработки глинистого сырья заключается в облегчении процесса механического диспергирования  и регулирования силы взаимодействия глинистых частиц друг с другом. Такой модифицирующей способностью, по отношению к частицам минералов, обладают реагенты следующих групп:

• реагенты содержащие обменный Na;

• реагенты группы труднорасстворимых аксидов

MgO и BaO;

• реагенты группы водо-растворимые высокомолекулярные соединения (ВВС)

Анализ литературных источников указывает на избирательную применяемость реагентов той или иной группы в различных областях народного хозяйства (нефтехимии, бурении, строительстве и т. д.). В частности в литейном производстве стран ближнего зарубежья, для получения связующей способности бентонитовых формовочных глин используются реагенты первой группы.

Высококачественные активированные бентониты в этом случае получают, как правило, в результате промышленной переработки и активации щелочноземельных бентонитов в местах их добычи.

Однако целесообразность и эффективность применения реагентов содержащих обменный Na имеет определённое ограничение и в ограниченной степени зависит от активного комплекса глины.

Более широкие возможности в регулировании колойдно-химических свойств глинистых минералов раскрывают реагенты групп ВВС.

Адсорбция молекул ВВС. Существенно изменяет свойства границы раздела фаз, характер и интенсивность взаимодействия частиц дисперсной фазы между собой  и с дисперсной средой. ВВС представляют отдельную группу реагентов, способных оказывать модифицирующие действие на колоидно-дисперсные системы бентонитовых глин и подразделяются на органические ОВВС и синтетические СВВС. В нашем случае гораздо более интересны синтетические полимеры, поскольку эти вещества имеют большую N (4· 10⁴ и — 6 · 10⁶ молекулярную массу , способны образовать сополимеры с различными функциальными группами и тем самым позволяют варьировать их химическим составом и свойствами в широком диапазоне. Немаловажно и то что производство СВВС дешевле в сравнении с получением СВВС. Среди полимеров  группы СВВС наиболее активны по отношению к глинистым минералам являются антиактивные соединения . К ним относятся полиакриловые кислоты , полиакрилонитрил, акрилаты и их сополимеры.

Исследования проводились на суспензии Дашуковского бентонита и суспензиях модифицированных СВВС, Лигнопол и ПАН. Приготовление и обработка суспензии проводилось по следующей методике.

Глинопорошок затворялся водой в пропорциях, обеспечивающих 15%, 20%, 25%, 30% концентрацию дисперсной фазы. Реагент предварительно растворялся в заданном объёме воды в количестве 1%, 3%, 5% от массы бентонита. После ручного перемешивания до однородного состава сосуд с суспензией устанавливался на рабочий стол активатора. Обработка системы проводилась в режиме          13 тыс. об/мин, в течении 5 минут.

В качестве варьируемых параметров были приняты: концентрация дисперсной фазы, концентрация реагента—модификатора, режимы и время выдержки суспензии.

Оценка изменений в системе осуществлялась контролем реологических параметров: пределу структурной прочности суспензии и показатель вязкости. Показатель структурной прочности суспензии определялся путём отрыва кварцевого кольца с площадью контакта S=197.8 мм² от поверхности суспензии, вязкость определялась расходным вискозиметром с калиброванным отверстием.

Результаты экспериментов приведены в таблицах 1 и на рис. 1.2, а также на соответствующих им графика.

Òàáëèöà 1.

Ðåçóëüòàòû èññëåäîâàíèé âîçìîæíîñòåé õèìè÷åñêîé àêòèâàöèè áåíòîíèòîâîé ñóñïåíçèè ðåàãåíòîì «Ëèãíîïîë»