Physicochemical Structure Features of Refractory Compositions with Inorganic Binders
Loading...
Date
2022
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vasyl Stefanyk Precarpathian National University, Ivano-Frankivsk, Ukraine
Abstract
ENG: The article presents the study results of new inorganic binders and the physicochemical processes of their formation. The main purpose of the created materials is to make molds and cores for foundry production. Creating environmentally-friendly binders with a set of functional properties for foundry production is relevant worldwide. Therefore, scientists from different countries are paying special attention to the study of silicate and phosphate binders. The study analyzes the kinetics of the orthophosphoric acid interaction with several inorganic materials – pulverent pyrophyllite, disthene-sillimanite, a by-product of electrocorundum production, and sodium chloride. The phase and chemical composition of all formed binders have been established. In aluminum-containing compositions, those are represented by aluminum orthophosphates in crystalline and amorphous forms. Sodium metaphosphate is formed in the composition with sodium chloride. Peculiarities of the structuring compositions physical process with liquid glass and granular quartz filler due to steam-microwave treatment are determined. It is shown that structuring occurs due to dehydration, which is completed within 4…12 min, which allows reducing the liquid glass content in the composition to 1.5% while ensuring a high level of strength. The properties of structured compositions with the developed binding components are researched, and it is shown that all of them are competitive. Recommendations for their possible application were created.
UKR: У статті представлено результати дослідження нових неорганічних зв’язувальних компонентів та фізико-хімічних процесів їх утворення. Основне призначення створених матеріалів – виготовлення форм і стрижнів для ливарного виробництва. Проблема створення екологічних зв’язувальних матеріалів з комплексом функціональних властивостей для потреб ливарного виробництва є актуальною у світовому масштабі. Тому науковці різних країн привертають особливу увагу дослідженням силікатних та фосфатних зв’язувальних матеріалів. У нашому дослідженні проаналізовано кінетику взаємодії ортофосфорної кислоти із рядом неорганічних матеріалів – пилоподібними пірофілітом, дистен-силіманітом, побічним продуктом виробництва електрокорунду та хлоридом натрію. Установлено фазовий та хімічний склад усіх утворених ЗК. У композиціях з алюмовмісними сполуками вони представлені ортофосфатами алюмінію в кристалічній та аморфній формах. У композиції з хлоридом натрію утворюється метафосфат натрію. Визначено особливості фізичного процесу структурування сумішей із рідким склом та зернистим кварцовим наповнювачем внаслідок паро-мікрохвильової обробки. Показано, що структурування таких сумішей відбувається внаслідок дегідратації рідкого скла, яка завершується впродовж 4…12 хв обробки, що дає змогу зменшити вміст рідкого скла в суміші до 1,5% при забезпеченні сумішам високого рівня міцності. Досліджено властивості структурованих сумішей із розробленими ЗК та показано, що всі вони є конкурентноздатними. Розроблено рекомендації щодо їх можливого використання.
UKR: У статті представлено результати дослідження нових неорганічних зв’язувальних компонентів та фізико-хімічних процесів їх утворення. Основне призначення створених матеріалів – виготовлення форм і стрижнів для ливарного виробництва. Проблема створення екологічних зв’язувальних матеріалів з комплексом функціональних властивостей для потреб ливарного виробництва є актуальною у світовому масштабі. Тому науковці різних країн привертають особливу увагу дослідженням силікатних та фосфатних зв’язувальних матеріалів. У нашому дослідженні проаналізовано кінетику взаємодії ортофосфорної кислоти із рядом неорганічних матеріалів – пилоподібними пірофілітом, дистен-силіманітом, побічним продуктом виробництва електрокорунду та хлоридом натрію. Установлено фазовий та хімічний склад усіх утворених ЗК. У композиціях з алюмовмісними сполуками вони представлені ортофосфатами алюмінію в кристалічній та аморфній формах. У композиції з хлоридом натрію утворюється метафосфат натрію. Визначено особливості фізичного процесу структурування сумішей із рідким склом та зернистим кварцовим наповнювачем внаслідок паро-мікрохвильової обробки. Показано, що структурування таких сумішей відбувається внаслідок дегідратації рідкого скла, яка завершується впродовж 4…12 хв обробки, що дає змогу зменшити вміст рідкого скла в суміші до 1,5% при забезпеченні сумішам високого рівня міцності. Досліджено властивості структурованих сумішей із розробленими ЗК та показано, що всі вони є конкурентноздатними. Розроблено рекомендації щодо їх можливого використання.
Description
L. Solonenko: ORCID 0000-0003-2092-8044; I. Osipenko: ORCID 0000-0002-7119-9278; B. Moroz: ORCID 0000-0002-5625-0864
Keywords
disthene-sillimanite, binder, metaphosphate, compressive strength, orthophosphate, orthophosphoric acid, vapor-microwave treatment, pyrophyillite, liquid glass, composition structuring, дистен-силіманіт, зв’язувальний компонент, метафосфат, міцність при стисканні, ортофосфат, ортофосфорна кислота, паро-мікрохвильове оброблення, пірофіліт, рідке скло, структурування суміші, КЛВ
Citation
Liutyi R. V., Solonenko L. I., Osipenko I. O., Fedorov M. M., Moroz B. I. Physicochemical Structure Features of Refractory Compositions with Inorganic Binders. Physics and Chemistry of Solid State. 2022. Vol. 23, No. 3. P. 612–619. DOI: 10.15330/pcss.23.3.612-619.