膨润土的人工钠化及其工艺常识

有些湿型铸造生产要求型砂具有较高的抗夹砂能力和较高的复用性能。这就希望使用钠基膨润土或含有一定数量钠离子的钠钙基膨润土。我国天然钙基膨润土资源丰富,而且开采供应方便。相比之下,天然钠基膨润土的资源较少。为了适合铸造厂对钠基膨润土的需要,可用碳酸钠等钠化剂对钙基膨润土进行处理,使原来所含的钙离子部分或绝大部分被钠离子置换,称为膨润土的“钠化处理”或“活化处理”。这一过程的化学反应机理简单示意如下:

Ca²⁺蒙脱石+Na₂CO₃→Na⁺蒙脱石+CaCO₃

活化膨润土时的碳酸钠加入量通常为膨润土质量的3%～5%。膨润土的钠化反应能否充分进行的关键在于钠化的工艺。我国有些铸造厂在混砂时向砂和膨润土中加入粉状或碳酸钠的水溶液。这种工艺处理后的钠离子不能充分地被蒙脱石晶体吸收和与钙离子相互置换,不但需要多加碳酸钠,而且还可能引起铸件表面粘砂缺陷。较好的活化工艺有湿法和干法两种。(www.xing528.com)

1)湿法工艺是将膨润土和水配成泥浆后加入碳酸钠,经强力搅拌而成。这种方法适用于配制铸型涂料。如果用于湿型砂,需经过脱水、干燥、破碎、磨粉等复杂工序,所以难以在铸造厂应用,只能在膨润土加工厂进行。

2)干法工艺是由膨润土加工厂将开采出的膨润土破碎成小颗粒,与碳酸钠混合成具有一定湿度的混合料。有时还要添加少量增效助剂,加入挤压机(如轮碾机、双螺旋挤压机、对辊挤压机等)中反复挤压,然后存放数日老化,从而完成钠化反应过程,再经低温烘干、破碎制粉,即可得钠化膨润土产品。挤压是膨润土钠化工艺的关键,因为强力挤压作用可使钙基膨润土的团块产生相对运动而分离,增加与钠离子的接触,而使交换速度加快。挤压摩擦可产生大量的热,加快了离子运动速度和运动范围。在较大的机械力作用下,蒙脱石彼此连接的化学键遭到破坏,也有利于吸附带有相反电荷的钠离子。这些方法都有助于钠化反应的充分进行。