Fundente que contiene coque y titanio y uso del mismo para reparar el revestimiento de recipientes metalúrgicos.

Fundente que contiene coque y titanio para la introducción en recipientes metalúrgicos con el fin de aumentar la durabilidad y de reparar el revestimiento refractario

, con un contenido de compuestos de titanio y con un contenido comprendido entre el 10 y el 98 % en peso de material de coque, porcentajes referido al peso total del fundente, que no contiene o contiene solamente cantidades pequeñas, inferiores al 25 % en peso, porcentaje referido al material de coque, de sustancias que son volátiles en las temperaturas existentes en el lugar de la reacción, dicho fundente se obtiene por coquización combinada del material carbonado y de los compuestos que contienen titanio.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DE2011/075173.

Solicitante: SACHTLEBEN CHEMIE GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: DR.-RUDOLF-SACHTLEBEN-STRASSE 4 47198 DUISBURG ALEMANIA.

Inventor/es: AMIRZADEH-ASL, DJAMSCHID, FUNDERS, DIETER, DR..

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > ILUMINACION; CALENTAMIENTO; HORNOS; ESTUFAS > PARTES CONSTITUTIVAS O ACCESORIOS DE LOS HORNOS,... > Carcasas; Revestimientos; Paredes; Techos o bóvedas... > F27D1/16 (Fabricación o reparación de los revestimientos)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > FABRICACION DEL HIERRO O DEL ACERO (tratamiento preliminar... > C21B5/00 (Fabricación de hierro fundido en alto horno)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > FABRICACION DEL HIERRO O DEL ACERO (tratamiento preliminar... > Altos hornos > C21B7/06 (Revestimientos para hornos)

PDF original: ES-2504980_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Fundente que contiene coque y titanio y uso del mismo para reparar el revestimiento de recipientes metalúrgicos

La invención se refiere a un fundente que contiene coque y titanio, a un método para la producción del mismo y al uso del mismo para la reparación del revestimiento o forro interior de recipientes metalúrgicos y a un método para acelerar la formación de compuestos de titanio muy refractarios por reducción directa en los procesos metalúrgicos,

en los que se emplea.

Ya es conocido desde hace mucho tiempo el uso de fundentes que contienen titanio para reparar el revestimiento de recipientes metalúrgicos, por ejemplo altos hornos.

En la mayor parte de los sectores, el objeto consiste en convertir los fundentes que contienen titanio en formas de compuestos muy refractarios y resistentes al desgaste que contienen titanio, por ejemplo TiC, TiN, TiCN, etc., que, en los pasos posteriores, se depositarán en parte en las zonas del revestimiento refractario en cuestión, que corren mayor riesgo de sufrir procesos de desgaste y que se aplicarán a las mismas para protegerlas o para repararlas.

El uso de materiales que contienen titanio en mezclas con materiales carbonados para recipientes metalúrgicos es parte del estado de la técnica. En DE198312 se describe un material de este tipo.

Pertenece también al estado de la técnica la inyección de carbón por soplado (pulverized coal injection, abreviado a continuación por PCI), petróleo/gas natural y/o alquitrán, brea, a través de las toberas o bocines del alto horno como fuente de energía y agente reductor para los procesos de fundición. El coque se emplea además como combustible y agente reductor en la producción del hierro, por ejemplo en los altos hornos. La producción de coque se realiza por pirólisis de carbón bituminoso. Para la fundición se procesa el coque en un tamaño de grano comprendido entre 2 y 15 mm.

Los materiales que contienen carbón se emplean por lo general para la producción de carbón por PCI, dichos materiales se muelen en un proceso especial hasta convertirlos en granos finos y después se secan a temperaturas bajas en un proceso de secado que normalmente se realiza en paralelo al de la molienda.

Por lo tanto en algunos casos se mezclan sustratos de titanio de grano fino con las materias primas carbonadas y a continuación se inyectan en el alto horno con el fin de formar seguidamente carburos de titanio o carbonitruros de titanio dentro de la cámara de reacción del alto horno. En el sector de la tecnología de altos hornos es importante generar carburos de titanio resistentes al desgaste con la mayor rapidez posible en la zona de la cámara de gas alrededor de las toberas y en las fases líquidas correspondientes, como son el arrabio y la escoria y después, en un segundo paso, depositar con el mayor rendimiento posible dichos carburos de titanio resistentes al desgaste sobre la mampostería o revestimiento interior refractario en cuestión que se pretende reparar o proteger.

Un inconveniente de los materiales carbonados empleados hasta el presente es que este tipo de materiales son por lo general mezclas complicadas de hidrocarburos de diversas índoles, que contienen numerosas impurezas procedentes de los formadores de cenizas. Por un lado, esto reduce la deseada formación de compuestos de titanio resistentes al desgaste y por otro lado obstaculiza de modo no molesto la cinética de reacción deseada, que impide o reduce de manera considerable la formación de los compuestos de titanio resistentes al desgaste. De este modo se reduce la cantidad de compuestos de titanio resistentes al desgaste (p.ej. TiCN) y de ello resulta que la parte principal del titanio empleado se elimina del sistema por la escorificación sin haberse utilizado.

El objeto de la invención es aumentar el rendimiento en compuestos de titanio muy refractarios formados en relación con los materiales que contienen titanio que se han empleado dentro del recipiente metalúrgico.

En este contexto, los inventores de la presente invención han encontrado que la cinética de la reacción antes de la inyección por soplado o en la zona de las fases líquidas en cuestión, como son el arrabio y la escoria, se puede acelerar con un efecto muy notable.

Según los ensayos realizados por los inventores, cuando se inyectan por soplado las mezclas de PCI junto con los compuestos de titanio a gran velocidad, las partículas en cuestión raramente colisionan entre sí por razones estadísticas. Cuando después las partículas colisionan entre sí alguna vez, los compuestos de titanio son rechazados de nuevo por los hidrocarburos gasificados o liberados de la inyección de carbón, de modo que, a pesar del contacto entre las partículas, no se forma en este momento ningún carburo de titanio. Solo después de una colisión posterior al segundo, tercero, etc. intento, cuando los hidrocarburos volátiles ya no pueden ejercer su efecto repelente, porque la mayor parte de los mismos se ha gasificado, solo entonces es posible la reacción del carbono casi puro con los compuestos de titanio en cuestión para formar los carburos de titanio.

El problema puede resolverse con el desarrollo del procedimiento de la invención y del fundente de la invención a partir de materiales que contienen coque y de compuestos que contienen titanio.

Con el procedimiento de la invención es posible, pues, aumentar en especial la cantidad de los compuestos de titanio muy refractarios formados por unidad de tiempo y a la vez mejorar la aplicación metalúrgica de los compuestos de titanio aportados al sistema.

Por lo tanto, la invención se refiere también a un fundente a partir de materiales de coque o de mezclas de diferentes materiales de coque y compuestos de titanio para su introducción en un recipiente metalúrgico.

Se ha encontrado de modo sorprendente que por la inyección por soplado de tal fundente de un material de coque y materiales o compuestos de titanio se mejora notablemente la reacción de los reactivos que intervienen en la formación de los carbonitruros de titanio muy refractarios por reacción directa (reducción directa) y de este modo se eleva mucho el rendimiento en carbonitruros de titanio.

Según la invención se entiende por material que contiene coque también el material que contiene hidrocarburos, por ejemplo el carbón, el coque o las mezclas de diferentes materiales de coque, que contienen solamente una pequeña porción, inferior al 25 % en peso, con preferencia inferior al 1 % en peso, de sustancias, en especial orgánicas, volátiles a temperaturas elevadas, como son los hidrocarburos, los gases, etc. Con el fin de conseguirlo puede someterse el material de coque a un tratamiento térmico previo, en el que se expulsan las sustancias volátiles y de este modo ya no podrán interferir o perjudicar durante el uso el contacto intimo entre el material de coque y los compuestos que contienen titanio del recipiente metalúrgico. Para dicho tratamiento térmico previo, por lo general se seca el material en una primera fase, suponiendo que lleve un contenido de agua. El fundente de la invención puede contener hasta un 6 % en peso, con preferencia hasta un 35 % en peso de agua. Por lo general y en función del uso pretendido, en presencia de tal contenido de agua es necesario realizar un secado parcial o total en forma de tratamiento térmico previo.

El fundente de la Invención de material que contiene coque y compuestos que contienen titanio puede contener por tanto de modo simultáneo partículas del material que contiene coque y de los compuestos de titanio en forma de mezcla pulverulenta, cuyo tamaño de grano se ajustará al uso deseado. Por ejemplo, para la inyección por soplado de una mezcla de polvo se emplean tamaños de grano inferiores... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Fundente que contiene coque y titanio para la introducción en recipientes metalúrgicos con el fin de aumentar la durabilidad y de reparar el revestimiento refractario, con un contenido de compuestos de titanio y con un contenido comprendido entre el 1 y el 98 % en peso de material de coque, porcentajes referido al peso total del fundente, que no contiene o contiene solamente cantidades pequeñas, inferiores al 25 % en peso, porcentaje referido al material de coque, de sustancias que son volátiles en las temperaturas existentes en el lugar de la reacción, dicho fundente se obtiene por coquización combinada del material carbonado y de los compuestos que contienen titanio.

2. Fundente que contiene coque y titanio según la reivindicación 1, que puede obtenerse por la coquización combinada de material carbonado y compuestos que contienen titanio y por lo menos uno de los de óxidos metálicos e hidróxidos metálicos elegidos entre el AI2O3, óxidos de hierro, CaO, MgO, Si2, Zr2, óxidos mixtos y mezclas de los mismos en una cantidad de hasta el 5 % en peso, porcentaje referido a la cantidad total de fundente.

3. Fundente según la reivindicación 1 ó 2, en el que como material carbonado se emplea un formador de coque, que se elige entre los compuestos carbonados pirolizables.

4. Fundente según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 3, con un contenido de material de coque Inferior al 1 % en peso de sustancias que son volátiles en las temperaturas existentes en el lugar de reacción, porcentaje referido al material de coque.

5. Fundente según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 4, que lleva del 25 al 95, con preferencia del 35 al 85, con mayor preferencia del 45 al 8 % en peso de material de coque, porcentaje referido a la cantidad total de fundente.

6. Fundente según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 5, que lleva un contenido del 1 al 65 % en peso de compuestos de titanio y un contenido del 35 al 9 % en peso de material de coque, porcentajes referidos a la cantidad total de fundente.

7. Fundente según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que tiene un tamaño de partícula que en un 9%, con preferencia en un 1 % es menor que 1 mm, con preferencia menor que 1 mm, con mayor preferencia menor que 1 mm y con preferencia especial menor que ,5 mm.

8. Fundente según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, con un tamaño de partícula que en un 9 %, con preferencia en un 1% es menor que 2 pm, con preferencia menor que 1 pm.

9. Proceso de producción de un fundente que contiene coque y titanio según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8, caracterizado porque compuestos que contienen titanio se mezclan con un material carbonado como formador de coque y de este modo se somete la mezcla resultante a un tratamiento térmico, en especial a una pirólisis, en un horno de coquización o en un horno de lecho fluidizado.

1. Proceso según la reivindicación 9, caracterizado porque los compuestos que contienen titanio se mezclan con carbón y porque la mezcla resultante se somete a la coquización con exclusión de oxígeno en un horno de coquización o en un horno de lecho fluidizado.

11. Proceso según la reivindicación 9 ó 1, en el que, después de la coquización, se somete la mezcla a un paso de trituración, por ejemplo molienda o tamizado.

12. Proceso para la producción de un fundente que contiene coque y titanio según la reivindicación 1, en el que los compuestos que contienen titanio se mezclan con el coque y/o coque de petróleo, la mezcla resultante después se seca con preferencia y, si fuera necesario, la mezcla seca se muele en un molino.

13. Un proceso para la aceleración de la formación de carburos de titanio altamente refractarios por reducción directa en procesos metalúrgicos, caracterizado porque se introduce en el recipiente metalúrgico, con preferencia se inyecta por soplado un fundente con preferencia de grano fino, que contiene coque y titanio según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8.

14. Proceso según la reivindicación 13, caracterizado porque se añaden carbón PCI al fundente que contiene coque y titanio según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8 para la inyección por soplado en el alto horno y entonces dicha mezcla se introduce por las toberas, dicha adición del carbón PCI al fundente que contiene coque y titanio se realiza con preferencia en una cantidad comprendida entre el ,5 y el 8, con mayor preferencia entre el 1 y el 5 y con preferencia especial entre el 2 y el 4 % del peso total de la mezcla introducida por soplado.

15. Uso de un fundente que contiene coque y titanio según una cualquiera de las reivindicaciones de 1 a 8, para la introducción en recipientes metalúrgicos con el fin de aumentar la durabilidad y de reparar el revestimiento refractario.