Kinetics of gas emission from aluminosilicates used as a relaxing additive for moulding and core sands

Cinética de la emisión de gases de aluminosilicatos utilizados como aditivo relajante para arenas de moldeo y machos

El artículo presenta los resultados de las emisiones de gas generadas durante el calentamiento de aditivos minerales - aluminosilicatos (mineral de perlita y vermiculita). Se ha realizado la prueba en un soporte de laboratorio para una muestra de 1 g a 1 000 °C. Se ha demostrado que existe una correlación entre el grado de fragmentación y la cantidad de gas generado. La fracción más fina del mineral de perlita provocó una emisión cuantitativa de gas similar a la de la vermiculita molida. La presencia de aditivos en las arenas de moldeo, independientemente del tamaño de la fracción, no debería afectar a la formación de defectos de fundición. La adición de mineral de perlita y vermiculita no afecta a las propiedades ecológicas de la arena de moldeo.

INTRODUCCIÓN

Una ventaja incuestionable de las arenas de moldeo y machos con ligantes inorgánicos utilizadas en la fundición de aleaciones metálicas es la escasa cantidad de productos nocivos de descomposición térmica que se forman durante el vertido del metal líquido [1]. Las arenas de moldeo con ligantes inorgánicos pueden endurecerse mediante una reacción química introduciendo un endurecedor o utilizando un agente físico (por ejemplo, temperatura, microondas). Independientemente del agente endurecedor, las arenas se caracterizan por un aumento de la resistencia bajo la influencia de una temperatura de unos 800 °C, lo que provoca dificultades en el desmoldeo y una mala aptitud para la regeneración mecánica. Estos inconvenientes pueden considerarse las desventajas más importantes de las arenas de moldeo con aglutinantes inorgánicos. Durante muchos años se ha investigado la eliminación o reducción de las malas propiedades de noqueado de dichas arenas. Aparte de modificar la estructura de los aglutinantes inorgánicos [2, 3] o utilizar otros tipos de endurecedores [4], una de las direcciones de la investigación es la introducción de diversos tipos de aditivos en las arenas de moldeo y machos [5, 6].

El mineral de perlita es una roca extrusiva transformada de vidrio volcánico, y su estructura contiene un 2,0 - 5,0 % en volumen de agua. Desde un punto de vista químico, es un silicato de potasio, sodio y aluminio hidratado, amorfo y metaestable. Debido a su naturaleza química (pH de aproximadamente 7), se clasifica en el grupo de los materiales inertes. La densidad del mineral de perlita oscila entre 2,23 y 2,40 Mg/m³, mientras que su densidad aparente es de aproximadamente 1,30 Mg/m³. El agua en el mineral de perlita se almacena en diversas formas. La mayor parte del agua existe como grupos OH, grupos hidroxilo simples o como pares hidroxilo. La cantidad de agua acumulada en la superficie exterior de la perlita y en sus espacios interiores depende de su tamaño y forma. La polaridad de la superficie también es un factor decisivo. Si los espacios internos del mineral de perlita son lo suficientemente grandes, las moléculas de agua pueden unirse a los grupos OH presentes en la superficie mediante fuerzas de enlace de hidrógeno.