Polvo de carbón añadido con hidratos de carbono solubles en agua para ser utilizado en una composición de arena húmeda para el moldeo por fundición.

Polvo de carbón al que se han añadido hidratos de carbono solubles en agua para ser utilizado en la composición de arena húmeda para el moldeo de piezas fundidas,

caracterizado porque una composición que consiste en polvo de carbón mineral y en hidratos de carbono con una proporción determinada después de un análisis previo de los componentes de arena húmeda, con una tasa de un 60% de polvo de carbón mineral y de un 40% de hidratos de carbono y una variación de hasta un 10% para más o menos las cantidades anteriores, con las siguientes propiedades químicas:

Contenido volátil: desde un 40% hasta un 65%, siendo el ideal un 55%

Contenido de carbono vítreo: desde un 12 hasta un 20%, siendo el ideal un 16%

Contenido de azufre: desde un 0 hasta un 1%, siendo el ideal un 0%

Contenido de humedad: desde un 0 hasta un 5%, siendo el ideal un 0%

Contenido de cenizas (material de desecho resultante de la calcinación): desde un 0 hasta un 10%, siendo el ideal un 0%.

Polvo de carbón añadido con hidratos de carbono solubles en agua para ser utilizado en una composición de arena húmeda para el moldeo por fundición.

La presente patente de invención hace referencia a una composición de carbón a la que se han añadido hidratos de carbono para ser utilizada en arena húmeda de moldeo utilizada para fabricar moldes de fundición y con el propósito de impedir que la arena se sinterice sobre las piezas, mejorando de esta forma su acabado.

El producto descrito ahora pertenece al campo de la industria química y tiene el fin de suministrar al mercado un polvo de carbón con aditivos altamente funcional, que permite una reutilización mayor de la arena recuperada en fundiciones, lo que tiene como resultado varios beneficios como se pondrá de manifiesto en el presente informe.

Es importante señalar que el inventor, con el objetivo de mejorar la composición de arena húmeda, ya ha desarrollado una composición de bentonita con aditivos según el documento PL 64327-5, presentado el 2/1/26, designado como "ADDITIVATED SODIUM BENTONITE FOR USE IN GREEN SAND FOR PART MOULDING IN FOUNDRIES", y los temas descritos en el presente documento son una continuación de los estudios del inventor. La denominada arena húmeda, que consiste en una composición de arena de sílice, de polvo de carbón mineral, de bentonita o arcilla y de agua, es conocida tradicionalmente por su uso en la fabricación de moldes metálicos de fundición y tiene que ofrecer una compactabilidad elevada que sea suficiente para tener como resultado una buena plasticidad del molde, evitando su rotura, especialmente durante la extracción de la pieza fundida.

Otro aspecto importante de la composición de arena húmeda es el hecho de que no puede mostrar un contenido elevado de humedad; de lo contrario, no se obtendría una fluidez suficiente de la mezcla, para permitir obtener la consolidación apropiada del molde, evitado, de esta manera, roturas y erosión durante el vertido del metal.

Por lo tanto, para que la arena húmeda muestre una buena compactabilidad y un contenido reducido de humedad, las fundiciones pueden aplicar algunos recursos; entre ellos podemos mencionar la sustitución parcial de los desechos resultantes del procedimiento de moldeo (con la gran desventaja de aumentar la eliminación de material contaminado al medioambiente y de encarecer el producto obtenido), además de suposiciones de Idoneidad de los componentes de la mezcla, tales como el uso de bentonita de sodio natural, el aumento de polvo de carbón mineral, entre otros.

El hecho es que, dependiendo de la alternativa mitigadora adoptada, se puede producir un empeoramiento significativo de las características de la arena húmeda, distinguiéndose la resistencia a la tracción en húmedo, la resistencia a la compresión húmeda y la permeabilidad, que pueden provocar varios fallos o problemas en la pieza fundida.

Como ejemplo, se puede mencionar uno de los problemas más conocidos relativos a la humedad excesiva de la arena húmeda, que provoca una oxidación metálica que tiene como resultado la sinterización de la arena en las piezas, además de su acabado deficiente. En cuanto al problema de sinterización, el polvo de carbón, conocido por ser un generador de carbono vitreo puro, inhibe la sinterización de la arena; sin embargo, su uso excesivo conlleva el efecto colateral de producir gases en las piezas.

Afrontando tales hechos, ya se conocen otras investigaciones que utilizan polvos de carbón a los que se han añadido hidrocarburos insolubles en agua, sin embargo su uso, en general, es demasiado caro y no proporciona la reducción de la eliminación en vertederos industriales de la arena recuperada en una fundición.

En función de los problemas descritos, el fin de esta patente designada como "COAL DUST ADDITIVATED WITH WATER SOLUBLE CARBOHYDRATES FOR USE IN THE GREEN SAND COMPOSITION FOR MOULDING OF CASTINGS" propone un desarrollo técnico específico requerido por la Industria de fundición metálica que permite la reutilización de la arena de moldeo desechada, de forma que se reduzca la cantidad de desechos en los vertederos industriales, con ventajas para el medioambiente, dado que las composiciones de arena de moldeo liberan sustancias químicas de azufre y fenoles, sustancias que son consideradas cancerígenas para el ser humano. Otras ventajas técnicas consisten en la reducción de la adición de arena de sílice básica a la arena húmeda, dado que los desechos de moldeo considerados dañinos para el uso de polvo mineral no provocan ningún efecto colateral agresivo cuando son sustituidos por el polvo de carbón con aditivos. Además, el uso de polvo de carbón al que se han añadido hidratos de carbono como se describe en esta patente permite una reducción de hasta un 4% del consumo de bentonita o arcilla en la composición de arena húmeda, debido al hecho de que evita que se rompan las conexiones mecánicas de moldeo, como se verifica normalmente con el uso de carbón mineral.

También se verifica que el uso de polvo de carbón con aditivos en la composición de arena húmeda permite la generación de una mayor cantidad de carbono vitreo en el molde durante el vertido del metal, dado que requiere que se añada una menor cantidad de agua a la mezcla, garantizando, de esta manera, un acabado sobresaliente para el producto fundido y reduciendo considerablemente la sinterización de arena en las piezas.

Y, finalmente, como ventaja adicional, el polvo de carbón al que se han añadido hidratos de carbono permite reducir sustancialmente la necesidad del uso de bentonita en procedimientos automatizados de moldeo, dado que proporciona al molde una mayor aleación mecánica.

El documento GB 1 51 188 A da a conocer, explícitamente, una mezcla de moldeo para el uso en una composición 5 de arena húmeda que comprende polvo de carbón bituminoso (= mineral) y un hidrocarburo sólido y/o líquido o una mezcla de hidrocarburos con las siguientes propiedades químicas: componentes volátiles en la mezcla de moldeo (antes de ser añadida a la arena de moldeo): 26-45% y un contenido de azufre: inferior a un 1%, preferentemente menor que ,8%, "tan bajo como sea posible".

El documento GB 1 51 188 A da a conocer, implícitamente, la inclusión en la composición de contenidos de 1 carbono vitreo y de humedad y de cenizas y da a conocer, además, el uso de hidrocarburos como alquitrán de hulla y derivados, aceite de antraceno o petróleo pesado o ligero para calefacción o similares, como un aditivo o aglutinante para mezclas de moldeo.

El documento GB 1 51 188 A no da a conocer el uso de hidratos de carbono solubles en agua.

El documento CH 436 582 A da a conocer hidrocarburos o hidratos de carbono tanto solubles como insolubles en 15 agua como aditivos o aglutinantes conocidos en mezclas de moldeo para composiciones de arena húmeda. Ambos mejoran la estabilidad del molde de arena durante el procedimiento de fundición mientras que permiten su descomposición sencilla después, cuando se retira el artículo fundido. Sin embargo, según el documento CH 436 582 A son preferentes los hidratos de carbono solubles en agua, en concreto azúcar o melazas, debido a que son debido a su solubilidad en agua más económicos de manipular, lo que tiene como resultado una mezcla de 2 moldeo más económica.

Tanto el documento GB 1 51 188 A como el documento CH 436 582 A solo dan a conocer tasas de hidrocarburos, respectivamente hidratos de carbono, muy por debajo de un 2%.

La invención

El fin de la presente invención hace referencia a un polvo de carbón al que se han añadido hidratos de carbono. El 25 polvo de carbón mineral ya conocido por la técnica hace referencia al resultado de la extracción y de la refinación del carbón mineral, al que se añaden excepcionalmente otros materiales, para mejorar algunas de sus características. Entre ellos se distinguen el coque de petróleo húmedo, que se corresponde con un subproducto de la refinación de petróleo con el fin de reducir el contenido de cenizas en la composición, y la asfaltita, cuyo uso en el polvo de carbón se produce debido al contenido reducido de azufre que posee, lo que es muy importante para las fundiciones.

Por lo tanto, el polvo de carbón mineral es básicamente el resultado del secado y la trituración del carbón metalúrgico, que se obtiene con varias especificaciones, variando según el lote recibido y que tiene las principales características: cenizas, azufre, materiales volátil, carbono vitreo y humedad. Las características típicas del polvo de