201485. lajstromszámú szabadalom • Kötőanyagkompozíció öntödei formázóanyag kőszénpormentes frissítéséhez és újrafelhasználására bentonitkötésű nyersformázáshoz
HU 201485 A és kémiai tulajdonságait a gyors Na ioncsere útján javítja. Eltérően az irodalmi források szerinti megoldásoktól a keményítőt (CMC-t) nem kötőanyagként alkalmazzuk hanem- vizes szuszpenzióként történő alkalmazás esetén a szuszpenzió stabilitását javító adalékként;- hamumentes fényeskarbon esetében donorként. Vizsgálataink alapján megállapítottuk, hogy a kőszénpor adalékot tartalmazó bentonitos formák és magoknak öntés után körforgalomban visszajáratott homokkeverékei a megfelelő technológiai szilárdságának visszaállítását a hagyományos eljárás szerinti frissítéssel általában csak a szükségesnél sokkal nagyobb bentonitmennyiségek visszapótlása árán lehet biztosítani. Ennek okát abban látják, hogy a kőszénporadalékot tartalmazó formázóhomokban a frissítéskor beadagolt bentonit maximális kellő aktivitása kialakulásához szükséges NA-kationcsere a kedvezőtlen kémiai reakciófolyamatok következményeként, egyrészt az ioncsere reakciósebességének időfüggése, másrészt a viszszajáratott formázóhomokok megfelelő pH-értékének és a szükséges NA-ionkoncentrációjának hiánya miatt csak nagyon kis mértékben tud kialakulni. A hagyományos eljárás szerinti frissítési módszerekkel a fenti, alapvetően fontos előfeltételeket ugyanis nem lehet biztosítani a kőszénpor adalék folyamatos adagolása mellett, annak a bentonittól alapvetően eltérő fizikai és különösen káros kémiai tulajdonságai miatt. Az ásványi eredetű kőszénpor nagyobb fajsúlyú és hidrofób tulajdonsága miatt a frissítési művelet rövid gépi keverési művelet ideje alatt sem a beadagolt bentonittal, sem a visszajáratott formázóhomokkal nem homogenizálható megfelelően. Ezért az ilyen formázóhomokból gyártott öntőformákban és magokban az elvárásoknak megfelelő egyenletes technológiai szilárdságok a formázásnál alkalmazott gépi tömörítő munka hatására nem alakulhatnak ki. A fentiekben ismertetett okok mellett, a legfőbb probléma megállapításunk szerint, az ásványi eredetű kőszénpor különösen hátrányos tulajdonságú égési melléktermékei által a bentonitra gyakorolt rendkívül káros komplex fizikai - kémiai - és kolloidikai vonatkozású hatásmechanizmusaira vezethető vissza. Az öntési hő hatására ásványi eredetű kőszénporból ugyanis nemcsak az előnyös tulajdonságú fényeskarbon képződik, hanem azzal egyidejűleg nagyon jelentős mennyiségben, szilárd halmazállapotú égési melléktermékként mintegy 18-35 tömeg% mennyiségben salakolvadék és poralakú hamu is képződik. Ezek jelenléte a bentonitkötésű formákban és magokban azért hátrányos, mert a salakolvadék nagymennyiségű tűzálló szemcsét zár magába és rögzíti azt az öntvények felületére, miáltal azok homokmentesítésére és tisztítására fordítandó munkaidő és energiaigény jelentős mértékben növekszik. A por alakú hamu jelenléte azért hátrányos, mert a formázó homokok folyamatos és gyors elporosodásához vezet. Ezáltal azok formázóhatóságát 3 rontja, vízigényét növeli, gázátbocsátó képességét, technológiai szilárdságát pedig csökkenti, és ezáltal növekvő öntvényselejt képződéséhez vezet. A kőszénpor hamuja azonban nemcsak fizikai jelenléte által hátrányos, hanem alapvetően azért káros, mert abban egyidejűleg erősen savas kémhatású vegyületek koncentrálódnak, melyek a bentonitos formázóhomok vízében jól oldódnak és jól disszociálnak. Ezáltal az elektrolit pH-ját az előnyös NA-kationcseréhez szükséges alkálikus kémhatással ellentétesen a rendkívül káros savas pH-tartomány felé csökkentik és folyamatosan növekvő hidrogén-ionkoncentrációjuk által kémiai egyenértékűknek megfelelő mértékben formázástehnológiai szempontból rendkívül előnytelen kationcserét kényszerítenek a bentonitra és ezáltal annak duzzadóképességét, aktív hatását jelentős mértékben csökkentik vagy teljesen megszüntetik. Megállapítottuk továbbá, hogy a köszénpor alkalmazásához fűződő legkritikusabb kémiai- és kolloidikai vonatkozású problémák alapvetően az ásványi kőszénporok nagy elemi kéntartalmára vezethetők vissza. A bentonitos formák és magok kőszénporadalékából az öntési hő hatására ugyanis, nemcsak előnyös fényeskarbonképző szénhidrogének fejlődnek, hanem elemi kéntartalmából egyidejűleg jelentős mennyiségben SC>2-gáz is képződik, amelynek egy része magában az öntőformákban és magokban elnyelődnek, más része pedig az üzem légterébe távozik és ezáltal nemcsak munkaegészség- és környezetvédelem, hanem a korrózió elleni védelem vonatkozásában rendkívül káros hatásai miatt számtalan még megoldatlan problémát vet fel. A bentonitos öntőformában és magokban az S02-gáz elnyelődése azárt rendkívül hátrányos, mert abból az adott körülmények között végbemenő különböző oxidációs reakciók lefutása után ásványi eredetű kénes sav, illetve kénsav képződik, melyek a jelenlévő vízben jól oldódnak, jól disszociálnak ezáltal az öntőformákon és magokon belül savas kémhatású pH-tartomány folyamatos kialakítását biztosítják, vagyis az előnytelen hidrogén-ionkoncentrációt növelik és ezáltal a még kötőképes állapotban levő bentonitra hátrányos kationcserét kényszerítenek, mivel azt hidrogén-bentonittá alakítják. Ennek következményeként a bentonit előnyös duzzadóképességét és formázástechnológiai szempontból nélkülözhetetlen aktivitását, amely az öntőformák és magok szükséges technológiai szilárdságát van hivatva biztosítani, jelentős mértékben csökkentik, vagy teljesen megszüntetik. Egy üzemi alkalmazás során a találmány szerinti kötőanyag kompozíció által az alábbi eredmények jöttek létre; 10.000 t/év jó minőségű öntvény gyártásához az alábbi adalékokat használták fel az ismert technológia szerint; 3.5001 OA-bentonit/év 3.3001 kőszénliszt/év összesen 6.000 t/év Frissítési (visszanyerési) összetétel a hagyományos eljárás szerint; 800 kg visszatérő homok 100 kg K3-jelű új homok 22 kg OA-bentonit 4 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
