MEZCLA SECA PARA EL TRATAMIENTO DE SUSTRATOS REFRACTARIOS Y PROCEDIMIENTO QUE LA EMPLEA.

Mezcla seca de tratamiento de un sustrato refractario, que comprende:

- partículas combustibles de al menos une sustancia oxidable que, en presencia de oxígeno, da lugar a una reacción exotérmica, y - partículas de al menos otra sustancia, formando estas partículas conjuntamente, en el curso de dicha reacción exotérmica, un masa coherente capaz de adherirse a, y/o interactuar con, dicho sustrato tratado, comprendiendo dicha mezcla, como partículas de al menos otra sustancia, partículas de al menos una sustancia de expansión, presentando la mezcla seca, sin las partículas de esta al menos una sustancia de expansión una primera densidad aparente y conteniendo la mezcla seca al menos una sustancia de expansión que presenta una segunda densidad aparente inferior a dicha primera densidad aparente, caracterizada porque dicha mezcla comprende además, como partículas de al menos otra sustancia, partículas de al menos un vidrio silícico como parte mayoritaria en peso de la mezcla

Mezcla seca para el tratamiento de sustratos refractarios y procedimiento que la emplea.

La presente invención se refiere a una mezcla seca de tratamiento de sustratos refractarios, que comprende: partículas .combustibles de al menos una sustancia oxidable que, en presencia de oxígeno, da lugar a una reacción exotérmica, y partículas de al menos otra sustancia, formando estas partículas conjuntamente, en el curso de dicha .reacción exotérmica, una masa coherente capaz de adherirse a, y/o interactuar con, dicho sustrato tratado, comprendiendo esta mezcla, como partículas de al menos otra sustancia, partículas de al menos una sustancia de expansión, presentando la mezcla seca, sin las partículas de esta al menos una sustancia de expansión, una primera densidad aparente y conteniendo la mezcla seca dicha al menos una sustancia de expansión que presenta una segunda densidad aparente inferior a dicha primera densidad aparente, así como a un procedimiento que emplea dicha mezcla.

Las paredes refractarias, que revisten ciertas instalaciones de producción, experimentan durante su servicio degradaciones .por erosión, corrosión, choque térmico, etc, lo que convierte esta superficie en rugosa, porosa o esté sembrada de defectos (desconchados, grietas, cavidades, ...) . Esto puede tener diversas consecuencias sobre el funcionamiento de las instalaciones de producción: frenado en la circulación de productos sólidos, formación de costras, fuga de líquidos o de gases, penetración de agentes corrosivos; en particular, en hornos de coque, las paredes refractarias de sílice de las cámaras de carbonización se revisten de carbono, que al cabo del tiempo se transforma en grafito con hinchamiento; regularmente hay que proceder a su eliminación para evitar una sobrecarga de potencia en la descarga del coque. Así mismo, la zona de carga del horno con carbones está sometida también a tales depósitos de carbono, que necesitan ser retirados manualmente a intervalos regulares.

Por otra parte las grietas pasantes entre la cámara de carbonización y los conductos de calefacción ofrecen un conducto paso a las materias orgánicas hacia la chimenea, con las consecuencias ecológicas que de ellos se derivan.

Estos diferentes defectos y daños han dado lugar al desarrollo de varios modos de reparación o de tratamiento de los sustratos refractarios.

Se puede citar por ejemplo la solicitud de patente FR-A-2202053 que describe un procedimiento de pulverización (proyección) sobre una pared dañada, a temperatura elevada, de una suspensión acuosa que contiene en cantidad mayoritaria una materia granulosa refractaria de la misma naturaleza que la pared (sílice) , un aglutinante (tipo carbonato o borato de metal alcalino) , un espesante coloidal (bentonita) y un componente que disminuye el punto de fusión (silicato de sodio) .

Se conocía igualmente por la solicitud de patente WO 2004/085341, una aplicación sobre un sustrato, por pulverización en seco, de una mezcla que contiene en cantidad mayoritaria granos de sílice vítrea, un granulado aluminoso, una arcilla y un aglutinante químico.

En la solicitud de patente FR-A-2524462, se describe un procedimiento de pulverización con llama de una mezcla constituida en cantidad mayoritaria por partículas de sílice, óxido de calcio y una adición de óxido de litio.

Se puede citar la familia de patentes relativas a la soldadura cerámica, que consiste en la pulverización, sobre una pared a alta temperatura y en una corriente de oxígeno, de una mezcla que comprende en cantidad mayoritaria granos refractarios (sílice, alúmina, zircona, ...) y partículas oxidables (Si + Al) , que por reacción exotérmica (combustión) forman una masa refractaria coherente sobre la pared a reparar (véanse entre otros los documentos FR-A-2066355, FR-A-2516915 y BE-1005914) .

Estos cuatro procedimientos permiten la aplicación sobre el sustrato refractario, que se ha de tratar o reparar, de una masa o capa refractaria espesa y coherente que se adhiere a la superficie del substrato y/o interactúa con ella.

Todos estos procedimientos recurren para la composición de la mezcla a una materia refractaria granulosa, aglutinada por componentes fusibles o fundidos con ayuda de una llama.

Se conocía igualmente un procedimiento de soldadura cerámica que permite la formación de una masa refractaria porosa, conteniendo la mezcla a pulverizar, además de partículas refractarias y partículas combustibles, partículas de una materia capaz de dar lugar a la formación de una porosidad en el interior de la masa refractaria formada por la pulverización (véase el documento GB-A-2233323) .

Durante la operación. de reparación por pulverización reactiva, la calidad del revestimiento obtenido sobre la pared generalmente refractaria, depende de varios parámetros siendo los principales la temperatura del soporte, la velocidad de pulverización y el caudal másico de la mezcla.

En este tipo de procedimiento, y en particular en el caso de soldadura cerámica, el gas portador es un gas reactivo con al menos uno de los elementos de la materia pulverulenta. Por contacto con la pared caliente, la mezcla reacciona espontáneamente y una serie de reacciones químicas conduce a la formación de un material refractario adherente cuyas características son compatibles con las del soporte tratado.

La velocidad de pulverización es pues un elemento preponderante. En efecto, si es demasiado importante, la cantidad de materia no puede reaccionar (porque no participa en la reacción exotérmica) y rebota exageradamente en la pared clon detrimento de la calidad del magma en formación engendrado por la pulverización.

La presente invención tiene por objeto poner a punto una mezcla seca de tratamiento del sustratos refractarios y un procedimiento para su empleo que permite la obtención de una velocidad de pulverización ralentizada y controlada, evitando la posibilidad del retorno de la llama, de manera que se realice un tratamiento apropiado de la superficie, y esto con ayuda de una composición sencilla y eficaz.

Para resolver este problema se ha previsto según la invención una mezcla seca tal como la indicada al comienzo, que comprende además como partículas de al menos otra sustancia, partículas de al menos un vidrio silícico, como parte mayoritaria en peso de la mezcla.

Por su volumen específico importante (densidad de los granos de preferencia inferior a 2, ventajosamente a 1, 5 en particular a 1) , la sustancia de expansión confiere a la mezcla a pulverizar una densidad aparente más débil, lo que contribuye a ralentizar el caudal másico pulverizado, y disminuir de este modo el espesor de la capa depositada (del orden del milímetro) en la superficie del material refractario en cada pasada del chorro de pulverización. La aplicación se puede realizar en una sola pasada (tratamiento de superficie) o en varias pasadas (relleno de una grieta o de una cavidad) .

Dicha al menos una sustancia de expansión se puede elegir entre perlita expandida, vermiculita expandida, polvo de madera o de coque y sus mezclas.

Preferentemente se usa perlita expandida. La perlita es un vidrio silícico granuloso de origen volcánico que se puede expandir térmicamente, con el fin de obtener partículas de perlita expandida. De preferencia, el tamaño de las partículas de perlita expandida es inferior o igual a 1 mm.

De manera inesperada se podido comprobar también que la presencia de perlita expandida en la mezcla mejora su estabilidad (no se produce segregación después de las vibraciones) . En efecto, se ha podido comprobar que, en el curso del almacenamiento o del transporte de la mezcla, durante los cuales puede ser sometida a sacudidas o vibraciones, la mezcla no muestra el fenómeno de segregación hacia abajo de las partículas de combustibles de la mezcla lo que sucede en ausencia de partículas de perlita expandida.

Como sustancias oxidables, se pueden considerar partículas finas de uno o varios metales o metaloides capaces de arder en presencia de oxígeno, en particular a. la temperatura normal de funcionamiento del horno que se va a reparar. Preferentemente se pueden citar, partículas de silicio, aluminio, zirconio, magnesio, calcio o incluso hierro, cromo, titanio, o sus mezclas o aleaciones. Preferentemente, el tamaño de las partículas combustibles es inferior o igual a 100 µm. .

Según una forma de realización de la invención, la mezcla comprende además,... [Seguir leyendo]

1. Mezcla seca de tratamiento de un sustrato refractario, que comprende: partículas combustibles de al menos une sustancia oxidable que, en presencia de oxígeno, da lugar a una reacción exotérmica, y partículas de al menos otra sustancia, formando estas partículas conjuntamente, en el curso de dicha reacción exotérmica, un masa coherente capaz de adherirse a, y/o interactuar con, dicho sustrato tratado, comprendiendo dicha mezcla, como partículas de al menos otra sustancia, partículas de al menos una sustancia de expansión, presentando la mezcla seca, sin las partículas de esta al menos una sustancia de expansión una primera densidad aparente y conteniendo la mezcla seca al menos una sustancia de expansión que presenta una segunda densidad aparente inferior a dicha primera densidad aparente, caracterizada porque dicha mezcla comprende además, como partículas de al menos otra sustancia, partículas de al menos un vidrio silícico como parte mayoritaria en peso de la mezcla.

2. Mezcla según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha al menos una sustancia de expansión está .constituida por granos de una densidad inferior a 2.

3. Mezcla según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque dicha al menos una sustancia de expansión se elige entre perlita. expandida, vermiculita expandida, polvo de madera o coque y sus mezclas.

4. Mezcla según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque comprende además, como partículas de al menos otra sustancia, partículas de al menos una sustancia elegida entre sílice, alúmina, zircona, magnesia, cales, compuestos alcalinos y sus mezclas o compuestos mixtos.

5. Mezcla según la reivindicación 4, caracterizada porque la sílice se elige entre sílice vítrea o fundida y sílice cristalina y sus mezclas.

6. Mezcla según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el vidrio silícico se elige entre el grupo constituido por vidrios silico-sodo-cálcicos, borosilicatos, grosil o calcin y sus mezclas.

7. Mezcla según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizada porque presenta una relación ponderal entre las partículas de vidrio silícico y las partículas de sílice comprendida entre 3/1 y 6/1.

8. Mezcla según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque dicha al menos una sustancia oxidable se elige entre el grupo constituido por Si, Al, Zr, Mg, Ca, Fe, Cr, Ti o sus combinaciones o aleaciones.

9. Mezcla según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque contiene: a) 45 a 60 % en peso de vidrio silícico, b) 10 a 40 %, en peso de partículas combustibles, c) 5 a 10 % en peso de partículas de perlita expandida, y d) 10 a 25 % en peso de partículas de sílice, siendo 100 % en peso la suma de los pesos de a) a d) .

10. Mezcla según la reivindicación 9, caracterizada porque contiene: a) 45 a 60 % en peso de partículas de vidrio silícico, b) 20 a 30 % en peso de partículas combustibles, c) 5 a 10 % en peso de partículas de perlita expandida, y d) 10 a 25 % en peso de partículas de sílice, siendo 100% en peso la suma de los porcentajes de a) a d) .

11. Mezcla según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque el tamaño máximo de las partículas de la sustancia de expansión es inferior o igual a 1 mm.

12. Mezcla según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque el tamaño máximo de las partículas combustibles es inferior o igual a 100 µm.

13. Mezcla según una cualquiera de las reivindicaciones 4 a 12, caracterizada porque el tamaño máximo de las partículas de sílice es inferior o igual a 0, 5 mm.

14. Mezcla según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque el tamaño máximo de las partículas de vidrio silícico es inferior o igual a 1 mm.

15. Procedimiento de tratamiento de un sustrato refractario, que comprende una pulverización sobre dicho sustrato de un chorro de mezcla seca según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en presencia de oxígeno y a una temperatura a la cual dichas partículas combustibles dan lugar con dicho oxígeno a una reacción exotérmica, y una fusión al menos parcial de partículas de la mezcla bajo la forma de una masa coherente que se adhiere a, y/o interactúa con, dicho sustrato.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizada porque comprende un desplazamiento del chorro de mezcla seca durante la pulverización con formación de un depósito en capa delgada uniforme sobre el sustrato.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones 15 y 16, caracterizado porque comprende, después de la pulverización, un recocido de dicha masa que se adhiere al sustrato a una temperatura al menos superior a su temperatura de transición vítrea.

18. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizada porque comprende además, por interactuación de la masa coherente formada con el sustrato refractario, una fusión y flujo de ésta, con modificación del perfil o erosión de este sustrato.