ISSN 1991-3087

Свидетельство о регистрации СМИ: ПИ № ФС77-24978 от 05.07.2006 г.

ISSN 1991-3087

Подписной индекс №42457

Периодичность - 1 раз в месяц.

Вид обложки

Адрес редакции: 305008, г.Курск, Бурцевский проезд, д.7.

Тел.: 8-910-740-44-28

E-mail: jurnal@jurnal.org

Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100
Яндекс.Метрика

Физико-химические и технологические особенности местных кварцевых песков

 

Исмаилов Низами Шайы оглы,

доцент Азербайджанского технического университета.

 

В настоящее время необходимость повышения конкурентоспособности машиностроительной продукции на первое место выдвигает проблему технологического обеспечения качества отливок. Эту важную научно-техническую проблему можно решить бесперебойным обеспечением литейных цехов машиностроительных заводов республики качественными формовочными материалами, главными из которых являются кварцевые пески, глины и бентониты [1].

Особое внимание к качеству формовочных материалов обусловлено их существенным влиянием на точность, шероховатость поверхности, структуру и свойства, а также вероятности образования дефектов у отливок. Установлено, что имеется непосредственная взаимосвязь между качеством формовочных материалов и технологическими свойствами формовочных смесей, литейной формы и отливки [2].

Вместе с тем производство чугуна, стали и цветных сплавов, рост объемов машиностроительной продукции приводят к значительному увеличению потребности формовочных материалов, в первую очередь кварцевых песков. В литейном производстве используют в основном пески с наиболее высоким содержанием кварца и ограниченным содержанием оксидов.

Как показывают многолетние исследования, местные кварцевые пески в природном состоянии не отвечают требованиям ГОСТов по литейному производству, поэтому необходимо изыскивать пути улучшения их свойств различными способами, в том числе широким внедрением процессов активации, модифицированием, регенерацией и обогащением. Например, обогащение песка стабилизирует его минералогический состав и влияет на получение более однородной зерновой массы [3].

В Азербайджане кварцевые пески сосредоточены в основном в Апшероне, Гобустане и Кубинском районе. Месторождения кварцевых песков Адживелинское, Зейидское, Гекмалинское, Кирмакинское, Ясамальское и другие имеют богатые запасы природного сырья [4].

Машиностроительная и металлургическая промышленность Республики в настоящее время работает в основном на привозном сырье, используя в качестве основного компонента кварцевые пески России и Украины, что является нерентабельным. Поэтому выявление физико-химических и технологических особенностей и разработка методов улучшения свойств местных кварцевых песков с целью их рационального использования в составах формовочных смесей для производства серийных чугунных отливок являются актуальными научно-техническими задачами.

В качестве формовочного материала для литейных форм исследовали кварцевые пески Адживелинского, Гекмалинского, Зейидского и Ясамальского месторождений. По данным химических анализов, в Адживелинских песках содержание оксидов составляет: SiO2 – 86,7%, Fe2O3 – 1,9%. При обогащении указанных песков методом мокрой классификации с обдиркой трением продуктивного класса 0,315 с последующей магнитной сепарацией содержание Fe2О3 снизилось до 0,13%. После обогащения пески отнесены к классу марки 0315Б и являются пригодными для литейных форм.

Анализ гранулометрического состава показал, что пески неоднородны, хотя в большинстве проб преобладающей является фракция 0,2 – 0,1 мм, составляющая в среднем 59,8% всей массы песков. Содержание крупной фракции (>1 мм) в среднем – 1,1%, фракции 1,0 – 0,315 мм – 23,01%, фракции <0,063 мм – 14,5%. Таким образом, Адживелинские пески могут быть отнесены к полужирным, мелким, классу В и обозначаются П016Б [5].

Результаты технологических испытаний показали, что стандартные по составу смеси имеют удовлетворительную газопроницаемость (К=120 ед.), сырую и сухую прочность (sсыр≈40…60 кПа, sсух≈200…300 кПа) и эти пески могут быть применены в качестве формовочного материала для чугунного и цветного литья с применением соответствующих противопригарных материалов. В соответствии с результатами технологических испытаний после обогащения в минералогическом составе Адживелинских песков содержится: SiO2 – 96,97% и Fe2O3 – 0,09 – 0,13%, что показывает эффективность процессов обогащения [6]. В табл. 1 приведены средние химические и гранулометрические составы местных кварцевых песков в природном состоянии.

 

Таблица 1.

Химический и гранулометрический составы местных кварцевых песков.

Месторождение

Химический состав, %

Гранулометрический состав, мм

SiO2

2O3

К2О

Na2O

0.50-0.25

0.25-01

0.1-0.01

0.01-0.001

Адживелинское

90.2-94.4

0.42-1.14

0.74-1.33

0.15-0.57

3.05-3.17

85.2-92.0

2.1-7.46

0.10-0.34

Зейидское

90-90.74

0.58-1.17

0.40-0.76

0.11-0.31

3.12-3.05

86.4-91.0

0.55-8.68

0.20-0.40

Сулутапинское

86.16-94.74

0.50-1.21

0.44-0.68

0.15-0.23

3.10-3.15

86.1-91.5

5.1-5.9

0.20-0.40

 

 

Результаты технологических испытаний показали, что Адживелинские кварцевые пески могут быть применены в формовочных смесях для чугунного и цветного литья только после обогащения, поскольку в песках отмечается повышенное содержание глинистых частиц и высокое содержание вредных оксидов, снижающих огнеупорность формовочных смесей.

Установлено, что средний химический состав кварцевых песков Гекмалинского месторождения следующий: SiO2 83,27%; CaO – 4.38%; AI2O3 2.9%; Fe2O3 1.87%. Химический состав Сулутапинских кварцевых песков в среднем: SiO289,5-95%; AI2О30-3,38%;гО30,3-2,0%. Средний химический состав Ясамальских кварцевых песков: SiO2 81.12%; AI2О3 3.74%; Fe203 1.33%; Р2О5 0.11%; СаО – 5.33%; МgО – 0.93%; К2О – 0.55%; Na2О – 0.56%;3 0.11%.

Балаханские кварцевые пески в основном – среднезернистые, отмечается преобладание угловатых зерен, иногда с неравномерно разбросанными, хорошо окатанными частицами темно-серых глин. Содержание SiO2 в кварцевых песках колеблется в пределах 76 – 87%, глинистых минералов – 3 – 8%, карбонатов в среднем – 15%. Как показали технологические испытания, Балаханские пески после обогащения могут быть применены в качестве наполнителя для литейных форм отливок чугуна и цветных сплавов.

Перспективным считается месторождение Загирдаг (Гобустан), прогнозные запасы которых составляют не менее 20 млн. т. Однако кварцевые пески Загирдаг также требуют обогащения с промывкой, и необходимо решить вопросы водоснабжения для обогатительной фабрики. Проведенные технологические испытания указанных песков в природном состоянии в составе формовочных смесей показали, что сырая прочность составляет величину в пределах 40…60 кПа [7].

Петрографическими и электронно-микроскопическими исследованиями установлено, что низкая прочность и огнеупорность смесей связана с недостаточно ровной и чистой поверхностью зерен, содержащих примеси галлуазита и тонкие аморфные пленки, препятствующие образованию прочных связей (рис. 1).

 

Рис. 1. Зерна (а ×400) и участок поверхности кварцевого песка (б ×15000), покрытые бентонитом.

 

Однако при обогащении и обработке на конусно-инерционных дробилках и пневмоклассификаторах удается получить пески с относительно чистой поверхностью и как следствие, удовлетворительные физико-механические и технологические свойства смесей.

Таким образом, для обеспечения литейного производства республики формовочными материалами Адживелинские, Зейидские, Сулутепинские и Балаханские кварцевые пески могут рассматриваться, как возможные сырьевые базы и применены в формовочных смесях для литейных форм отливок из чугуна и цветных сплавов.

 

Заключение

 

Установлены некоторые физико-химические, минералогические и технологические свойства кварцевых песков крупных месторождений Азербайджана. Определены химический, гранулометрический составы, особенности морфологии поверхности и важные технологические характеристики местных кварцевых песков. Для обеспечения потребности литейного производства республики перспективными признаны пески Адживелинского, Зейидского, Сулутепинского и Балаханского месторождений.

 

Литература

 

1. Берг П.П. Формовочные материалы. М.: Машгиз, 1963, 408 с.

2. Баландин Г.Ф., Василев В.А. Физико-химические основы литейного производства. М.: Машиностроение, 1981, 260 с.

3. Арсов Я.Б. Стальные отливки. Пер.с болг. М.: Машиностроение, 1997, 176 с.

4. Геология Азербайджана. Полезные ископаемые. Баку, Элм, 1997, 780 с.

5. Боровский Ю.Ф., Шацких М.И. Формовочные и стержневые смеси. Л.: Машино­стро­­­­ение, 1990, 186 с.

6. Трухов А.П. Технология литейного производства. Литье в песчаные формы М., Академия, 2005, 580 с.

7. Исмаилов Н.Ш. Технология литейной формы. Баку, Элм, 2000, 250 с. (на азерб. яз.)

 

Поступила в редакцию 18.01.2010 г.

2006-2017 © Журнал научных публикаций аспирантов и докторантов.
Все материалы, размещенные на данном сайте, охраняются авторским правом. При использовании материалов сайта активная ссылка на первоисточник обязательна.