Технологічний рециклінг стрижневої суміші на основі фосфатів натрію
Files
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
НМетАУ, Дніпро
Abstract
UKR: Вперше представлено результати досліджень властивостей стрижневої суміші на основі неорганічного зв’язувального компонента, здатної до повторного використання. У роботі використано зв’язувальний компонент, який утворюється внаслідок неорганічного хімічного синтезу із ортофосфорної кислоти та триполіфосфату натрію. Потенційно використання такого матеріалу в ливарному виробництві сприяє вилученню фосфатів натрію із побутової хімії та значному покращенню екології водних екосистем. Попередніми дослідженнями встановлено, що цей зв’язувальний компонент забезпечує високу міцність стрижневої суміші. У представленій статті додатково вивчено такі властивості, як залишкова міцність, вибиваємість та можливість повторного використання суміші. Визначено, що під час нагрівання зв’язувальний компонент має ряд фізико-хімічних перетворень, які поляга- ють у переході полі- та пірофосфатів натрію у метафосфати (200…250 оС), їх подальшому плавленні та зміні кристалічної форми на аморфну (500…600 оС). Внаслідок цього стрижнева суміш після нагрівання та охолодження зберігає відносно високу міцність. Однак завдяки водорозчинності фосфатів натрію, ливарні стрижні із внутрішніх порожнин виливків легко вилучаються у воді, незалежно від значень залишкової міцності суміші. Усунення негативного впливу фосфатів натрію на водні екосистеми, незважаючи на використання води для вилучення ливарних стрижнів, досягається тим, що зв’язувальний компонент після розчинення у воді повторно проявляє зв’язувальну здатність, тобто суміш здатна до технологічного рециклінгу та багаторазового використання у замкненому виробничому циклі без витоку до навколишнього середовища.
ENG: For the first time, the results of research into the properties of a core mixture based on an inorganic binder capable of repeated use are presented. The work uses a binder that is formed as a result of inorganic chemical synthesis from orthophosphoric acid and sodium tripolyphosphate. The potential use of such material in foundry production contributes to the removal of sodium phosphates from household chemicals and significantly improves the ecology of aquatic ecosystems. Previous studies have established that this binder provides high strength of the core mixture. In the presented article, such properties as residual strength, knocking-out and the possibility of repeated use of the mixture were additionally studied. It was determined that during heating, the biner undergoes a number of physicochemical transformations. They consist in the transition of sodium polyphosphates and pyrophosphates into sodium metaphosphates (200...250 oС), their sub-sequent melting and change of the crystalline form to amorphous (500...600 oС). As a result, the core mixture retains relatively high strength after heating and cooling. However, due to the water solubility of sodium phosphates, the casting cores from the inner cavities of the castings are easily removed in water, regardless of the values of the residual strength of the mixture. The elimination of the negative impact of sodium phosphates on aquatic ecosystems is achieved by the fact that the binder, after dissolving in water, again exhibits binding ability. That is, the mixture is capable of technological recycling and repeated use in a closed production cycle without leakage to the environment.
ENG: For the first time, the results of research into the properties of a core mixture based on an inorganic binder capable of repeated use are presented. The work uses a binder that is formed as a result of inorganic chemical synthesis from orthophosphoric acid and sodium tripolyphosphate. The potential use of such material in foundry production contributes to the removal of sodium phosphates from household chemicals and significantly improves the ecology of aquatic ecosystems. Previous studies have established that this binder provides high strength of the core mixture. In the presented article, such properties as residual strength, knocking-out and the possibility of repeated use of the mixture were additionally studied. It was determined that during heating, the biner undergoes a number of physicochemical transformations. They consist in the transition of sodium polyphosphates and pyrophosphates into sodium metaphosphates (200...250 oС), their sub-sequent melting and change of the crystalline form to amorphous (500...600 oС). As a result, the core mixture retains relatively high strength after heating and cooling. However, due to the water solubility of sodium phosphates, the casting cores from the inner cavities of the castings are easily removed in water, regardless of the values of the residual strength of the mixture. The elimination of the negative impact of sodium phosphates on aquatic ecosystems is achieved by the fact that the binder, after dissolving in water, again exhibits binding ability. That is, the mixture is capable of technological recycling and repeated use in a closed production cycle without leakage to the environment.
Description
І. Осипенко: ORCID 0000-0002-7119-9278
Keywords
вибиваємість, виливок, залишкова міцність, стрижень, стрижнева суміш, фазовий аналіз, фосфати натрію, knocking-out, casting, residual strength, core, core mixture, phase analysis, sodium phosphates, КЛВ
Citation
Лютий Р. В., Тишковець М. В., Осипенко І. О., Мисливченко О. М. Технологічний рециклінг стрижневої суміші на основі фосфатів натрію. Теорія і практика металургії. 2022. № 5 (136). С. 22–28.