Перспективные процессы для отечественной промышленности

Cold-Box-Amin-процесс разработан в США фирмой Ashland. Стержневая смесь содержит, %: 100 кварцевого песка и 0,6...0,8 фенольной смолы с 0,6...0,8 полиизоциа-ната (связующая композиция). После уплотнения смеси в ящике пескодувным или пес-кострельным способом стержень продувается смесью паров низкокипящей жидкости -третичного амина (триэтиламина, диметилэтиламина) с воздухом, и стержень приобре­тает начальную прочность, которая составляет - 60% конечного ее значения. Время продувки 2...5 с, далее 10...20 с стержень продувают воздухом для его очистки от паров амина. Расход катализатора < 1,5 г на 1 кг стержневой смеси. В результате взаимодей­ствия компонентов связующего в присутствии катализатора (амина) образуется твер­дый полимер - полиуретан, который и обеспечивает высокую прочность стержня. Для подготовки, дозирования и подачи амина применяют специальные газогенераторы, которые испаряют амин, смешивают его с воздухом и подают в стержневой ящик.

Смесь амина с воздухом после прохода через стержневой ящик направляется в нейтрализатор, где полностью нейтрализуется разбавленной серной кислотой с образо­ванием водорастворимой соли - сульфата аммония. Степень очистки воздуха в этой системе близка к 100%. Таким образом, весь тракт подачи амина полностью герметизи­рован, что обеспечивает безопасность процесса. При необходимости готовые стержни окрашивают противопригарной краской.

В России разработаны и производятся все необходимые для Cold-Box-Amm-процесса материалы, которые прошли экспертные испытания в ФРГ, по качеству они не уступают продукции ведущих европейских и американских производителей, таких как Huttenes Albertus (ФРГ), Ashland (США), Furtenbach (Австрия) и др.

Газовыделение из стержней Cold-Box-Amin отливок блоков, СЧ (данные ф. Laempe»).

Всего летучие органические компоненты 0,235 кг/т отливок из СЧ

Всего токсичные компоненты 0,155 - «-

Всего гидрокарбонаты 0,47 - «-

Вещества, выделяющиеся во время заливки, охлаждения и выбивки отливок с использованием стержней Cold-Box-Amin (кг/т отливок из СЧ):

Бензол - 0,07 Анилин 0,046

Толуол - 0,017 Нафталин - 0,011

Фенол - 0,008 m-p-ксилол 0,008

Ацетат - 0,0025 o-ксилол 0,0012
Этилбензол - 0,001

Эпокси SO₂-процесс разработан и освоен в 1983 г. в США и ФРГ. Стержневая смесь для данного процесса содержит, %: 100 кварцевого песка; 0,6...0,8 - модифициро­ванной эпоксидной смолы, смешанной с органическим пероксидом, и 0,6...0,8 - эпок­сидной смолы, смешанной с акрилатом. После уплотнения стержни продувают газооб­разным SO₂, смешанным с воздухом или азотом, который после продувки направляется в нейтрализатор, как и в аминовом процессе. Продолжительность продувки и после­дующей очистки воздухом, прочностные показатели смеси аналогичны аминовому процессу. Однако живучесть смеси практически неограниченна, по этому показателю смесь с эпокси-акрилатным связующим выгодно отличается от смесей других типов. В нейтрализаторе SО₂ нейтрализуется щелочью с образованием водорастворимых солей -сульфата натрия и бисульфата натрия, которые разбавляют водой до разрешенной кон­центрации и сливают в промканализацию.

По техническим параметрам и достигаемым преимуществам «эпокси SО₂»-процесс близок к процессу с продувкой амином.

Кислый характер отработанных стержневых смесей SO₂ - процесса более ярко выражен по сравнению с системой Cold-Box-Amin. Подача больших количеств отработан­ной и механически регенерированной стержневой смеси в поток песчано-глинистой фор­мовочной смеси влияет отрицательно на качество бентонита.

Метод SO₂ имеет самую плохую экологию по сравнению со всеми остальными процессами с газовой продувкой. ПДК SO₂ (стандарт Германии) - всего 5 мг/м³ воздуха или в 8 раз ниже, чем ПДК триэтиламина. Кроме этого, на различных стадиях технологического процесса выделяются токсичные газы: фурфуриловый спирт, СО, толуол, ксилол, ком­плексные органические соединения, а также бензол и фенол.

Чтобы уменьшить долю загрязнения рабочей атмосферы стержневого автомата, продувают газовыми смесями типа SO₂+N₂ или SO₂+ СО₂.

Существует ряд проблем, связанных с транспортированием, хранением, подачей к газогенераторным установкам сжиженного газа SO₂. Все материалы, необходимые для реализации «эпокси SO₂»-процесса, производятся в России.

Betaset-процесс (MF- процесс) - процесс изготовления стержней с отверждени­ем метилформиатом. Разработан в Великобритании в 1984 г. В США этот процесс на­зывают фенольноэфирным (Phenolic Ester Cold-Box).

В состав стержневой смеси входят, %: 100 кварцевого песка, 1,5...2 водораство­римой щелочной фенольной смолы. После уплотнения стержень продувают смесью воздуха с парами жидкого эфира - метилформиата. Метилформиат испаряют в специ­альном газогенераторе, и так как он не является катализатором, а представляет собой компонент протекающей в смеси реакции образования полимера, его расход 20...40% от массы смолы, а продолжительность продувки - 20...30 с. Прочность стержневой сме­си после продувки ниже, чем в процессах Cold-Box-Amin и Эпокси- SO₂.

MF-процесс применяют для изготовления стержней с несложной конфигурацией, например, для арматурного литья или для получения стержневых форм.

Основное преимущество этого метода по сравнению с амин-процессом - мень­шая токсичность (ПДК для метилформиата по нормам Германии - 250 мг/м³ воздуха, для триэтил-амина - 40 мг/м³ воздуха). Применение нейтрализатора не требуется. Во время заливки и охлаждения отливки выделяется комплексная газовая смесь, которая не со­держит паров органических раствсрителей. Но такие вещества, как СО, фенол, бензол, формальдегид присутствуют в атмосфере, что не позволяет полностью отнести процесс к «экологически чистым».

Основной технологический недостаток процесса - экономически невыгодна реге­нерация песка. Доля усвоения регенерата не выше 80%, а стержни MF, получаемые с до­бавлением регенерата, несколько теряют начальную прочность.

Щелочной характер отработанных песков MF дает возможность применять их в качестве освежителя в потоке песчано-глинистой смеси (в тех случаях, когда имеется фор­мовочный участок песчано-глинистой формовки).

Вышеуказанные недостатки, а также экономические соображения (1 кг стерж­невой смеси MF за рубежом несколько дороже, чем 1 кг стержневой смеси Cold-Box-Amin) обуславливают низкую долю применения этого метода в практике индустриально раз­витых стран.