[發(fā)明專利]鋰化改性膨潤土在鑄造干型粘土砂中的使用方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810200722.6
• 申請日: 2008-09-28
• 公開（公告）號: CN101376160A
• 公開（公告）日: 2009-03-04
• 發(fā)明（設計）人: 潘嘉祺;孫亞琴;陳麒忠;周曉潔
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: B22C1/00
• 分類號: B22C1/00;B22C1/02
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發(fā)明涉及鋰化改性膨潤土的新用途，更具體地說是涉及一種鋰化改性膨潤土在鑄造干型粘土砂中的使用方法。

背景技術

膨潤土的主要礦物組成為蒙脫石，此外為伴生的雜質。蒙脫石的晶體結構由兩層硅氧四面體晶片中間夾一層鋁氧八面體晶片組成，屬2:1型層狀硅酸鹽礦物。其理論化學式為Na_x(H₂O)₄{Al₂[AlxSi_4-xO₁₀](OH)₂}，半個晶胞中總陰離子電荷[O₁₀(OH)₂]為22，八面體中存在的陽離子數為2，四面體中存在的陽離子數為4，如圖1所示。一般硅氧四面體和(或)鋁氧八面體中存在如Fe²⁺、Fe³⁺、Mg²⁺、Al³⁺等陽離子類質同象置換，當置換陽離子為低價時，使結構增加等當量的負電荷，由層間吸附陽離子補償。由于礦體產出的地質環(huán)境不同，層間吸附的陽離子和四面體、八面體的類質同象置換，可有很大不同，因而蒙脫石的化學成分變化也較大。蒙脫石晶層間陽離子與晶體格架間形成電偶極子，加上蒙脫石晶層之間結合力較弱，能吸附極性水分子，根據陽離子種類及相對濕度，層間能吸附一層或兩層水分子。另外，在蒙脫石晶粒表面也吸附了一定的水分子，結構水以OH基形式存在于晶格中。蒙脫石晶格內陽離子置換這一構造特性決定了蒙脫石一系列重要性質，如陽離子交換性、膨脹性、吸附性、分散性、流變性、可塑性、粘結性、膠體性、觸變性、耐火性、潤滑性等。

鑄造用膨潤土主要有鈉基膨潤土和鈣膨潤土兩類，鈉基膨潤土是由天然鈉基膨潤土或人工鈉基膨潤土加工而成，以其復用性好和濕壓強度高而受到鑄造行業(yè)的歡迎。因具有良好的可塑性，可遏止鑄件夾砂、結疤、掉塊、砂型塌方等現(xiàn)象加之成型性強、型腔強度高，便于鑄造行業(yè)制作濕態(tài)或干態(tài)型模，生產成本低，是鑄件生產首選的型砂粘結劑。然而，我國開采的膨潤土幾乎都屬于鈣膨潤土，根據粘土的陽離子交換性質，可進行適當地處理，使之轉化為鈉基膨潤土，從而提高其粘結性能和抗夾砂能力。例如，用適量的鈉鹽(如碳酸鈉、俗稱蘇打)對鈣基膨潤土進行處理，可使吸附的鈣離子被鈉離子所替代，這種離子交換過程，通常稱為膨潤土的活化處理，加入的鈉鹽稱為活化劑。這一過程的化學反應機理簡單示意如下：

活化劑Na₂CO₃在水中完全電離為Na⁺和碳酸根離子，使溶液中Na⁺濃度增加，根據化學反應的質量作用定律，Na⁺就逐步將鈣基膨潤土中的Ca²⁺替換出來。此時，溶液中Na⁺進入膠團的擴散層，與原先吸附的Ca²⁺相交換。活化處理后的鈣基膨潤土與天然鈉基膨潤土的性能相近，上述方法是目前鑄造生產常用的粘土活化處理。

在粘土的活化處理中，鋰化膨潤土的性能比鈉化膨潤土顯示出更好的性能，將可交換離子高的鈣基膨潤土進行處理，可以使吸附的鈣離子被鋰離子所替代，這一過程的化學反應過程簡單表述如下：

改性劑Li₂CO₃在水中完全電離為Li⁺和碳酸根離子使溶液中Li⁺濃度增加.根據化學反應的質量作用定律.Li⁺就逐步把鈣基膨潤土中的Ca²⁺替換出來。溶液中Li⁺進人膠團的擴散層甚至吸附層.與原先吸附的Ca²⁺相交換由鈣基膨潤土變?yōu)殇嚮男耘驖櫷痢Ｄ壳埃唁嚮驖櫷翍迷谛蜕爸猩形匆娭T報道。但隨著鑄造技術的發(fā)展，人們對鑄件質量的要求越來越高，因此嘗試用鋰基膨潤土代替或部分代替現(xiàn)用的鈉基或鈣基膨潤土來提高型砂的質量無疑是一種新的思路。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是將鈣基膨潤土用經過鋰化改性的鋰化膨潤土取代，將鋰化膨潤土應用于鑄造生產的干型粘土砂的準備過程，從而使干型粘土砂獲得更好的綜合性能。