Composición refractaria de AZS.

Un método de preparación de un material refractario, que comprende:



el suministro de un primer grupo de componentes que comprende alúmina y zirconia;

el suministro de un aglutinante de sílice coloidal del 5% en peso al 20% en peso del peso seco del primer grupode componentes;

la mezcla del primer grupo de componentes con el aglutinante de sílice coloidal para formar una composiciónrefractaria que comprende del 55% en peso al 65% en peso de alúmina, del 20% en peso al 25% en peso dezirconia, y del 15% en peso al 25% en peso de sílice; y

la formación de la composición refractaria sobre la superficie de un horno,

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2008/067197.

Solicitante: MAGNECO/METREL, INC..

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 223 INTERSTATE ROAD ADDISON, ILLINOIS 60101 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: ANDERSON, MICHAEL W., Connors,Charles W, Shah,Shirish.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C03B5/00 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C03 VIDRIO; LANA MINERAL O DE ESCORIA.C03B FABRICACION O MODELADO DE VIDRIO O DE LANA MINERAL O DE ESCORIA; PROCESOS SUPLEMENTARIOS EN LA FABRICACION O MODELADO DE VIDRIO O DE LANA MINERAL O DE ESCORIA (tratamiento de la superficie C03C). › Fusión en hornos; Hornos especialmente adaptados a la fabricación del vidrio.
  • C04B35/101 C […] › C04 CEMENTOS; HORMIGON; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS; REFRACTARIOS.C04B LIMA; MAGNESIA; ESCORIAS; CEMENTOS; SUS COMPOSICIONES, p. ej. MORTEROS, HORMIGON O MATERIALES DE CONSTRUCCION SIMILARES; PIEDRA ARTIFICIAL; CERAMICAS (vitrocerámicas desvitrificadas C03C 10/00 ); REFRACTARIOS (aleaciones basadas en metales refractarios C22C ); TRATAMIENTO DE LA PIEDRA NATURAL. › C04B 35/00 Productos cerámicos modelados, caracterizados por su composición; Composiciones cerámicas (que contienen un metal libre, de forma distinta que como agente de refuerzo macroscópico, unido a los carburos, diamante, óxidos, boruros, nitruros, siliciuros, p. ej. cermets, u otros compuestos de metal, p. ej. oxinitruros o sulfuros, distintos de agentes macroscópicos reforzantes C22C ); Tratamiento de polvos de compuestos inorgánicos previamente a la fabricación de productos cerámicos. › Refractorios obtenidos a partir de mezclas de granulometría controlada.

PDF original: ES-2425764_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Composición refractaria de AZS

Campo de la invención Esta invención se refiere de forma general a composiciones refractarias especialmente útiles para hornos. Más en particular, esta invención se refiere a materiales refractarios de sílice coloidal para el revestimiento de hornos, tales como hornos de vidrio y latón.

Antecedentes Los hornos para la fusión de vidrio son recipientes revestidos de material refractario con forma de contenedor para fundir y albergar vidrio. En la operación de fundido, los materiales introducidos para la formación del vidrio se calientan a 2800 °F (1550 °C) aproximadamente. Los materiales para la formación del vidrio normalmente incluyen una mezcla de materiales de polvo de vidrio y materiales de carga. El polvo de vidrio es vidrio triturado procedente del proceso de fabricación. Los materiales de carga incluyen arena (sílice) , cal (piedra caliza o carbonato cálcico reducido a monóxido de calcio) , ceniza de sosa (monóxido sódico) , y algunas veces otros materiales tales como feldespato, escorias salinas, y óxidos metálicos. Durante la operación de fundido, el polvo de vidrio se funde en primer lugar para incrementar la transferencia térmica a los materiales de carga y reducir el tiempo de fusión.

Los hornos para la fusión de vidrio incluyen hornos de crisol, tanques de vidrio, hornos de tanque, y similares. El vidrio puede estar construido de ladrillos o bloques refractarios separados dentro de una estructura. Los bloques se encajan sin argamasa y normalmente se disponen en forma rectangular para albergar el vidrio fundido. La presión mecánica procedente de la estructura y los bloques exteriores mantiene juntos los bloques. Los bloques refractarios normalmente sufren un desgaste considerable por el vidrio fundido y la carga de los materiales para la preparación de vidrio. El vidrio fundido es altamente corrosivo. Los bloques refractarios normalmente están fabricados de arcillas compuestas que tienen alúmina, zirconia, y sílice (AZS) . Los bloques refractarios de AZS están fabricados de materiales fundidos extrudidos en moldes, que se tratan mecánicamente después de su endurecimiento. Los bloques refractarios pueden quedar profundamente marcados y pueden desarrollar puntos o zonas de desgaste donde el vidrio fundido ha erosionado o disuelto el material refractario. Los puntos de desgaste normalmente crecen hasta que el material refractario ya no puede albergar el vidrio fundido. Los puntos de desgaste alteran la vida útil del vidrio y con frecuencia son impredecibles, y por tanto sucede lo mismo con la producción de vidrio fundido.

Los hornos son recipientes revestidos de material refractario con forma de contenedor para fundir latón. La chatarra de latón se recoge y se transporta a la fundición en donde se funde en el horno y se refunde en lingotes. El horno también se utiliza para calentar el latón extrudido con la forma y tamaño deseados. En la operación de fusión, los materiales introducidos para la preparación del latón se calientan a 2000 °F (1100 °C) aproximadamente. El documento EP 1.428.877 se refiere a un sistema refractario para hornos destinados a la fusión de vidrio. El documento CH 509.950 se refiere a una composición que comprende una solución de sílice coloidal al 5-15% en peso en relación con una composición seca. El documento US 2004/0266607 se refiere a una composición refractaria en bruto, en particular para la producción de chimeneas de hornos de vidrio. El documento US 2004/0138048 se refiere a un sistema refractario para hornos destinados a la fusión de vidrio. El documento FR 2.241.512 se refiere a la producción de artículos refractarios.

Sumario En un aspecto, esta invención proporciona un método de preparación de un material refractario de acuerdo con la reivindicación 1 de las reivindicaciones anexas a este documento.

En particular, el método de preparación de un material refractario incluye el suministro de un primer grupo de componentes y un aglutinante de sílice coloidal. El primer grupo de componentes incluye alúmina y zirconia. El aglutinante de sílice coloidal se proporciona del 5% en peso al 20% en peso del peso seco del primer grupo de componentes. El primer grupo de componentes se mezcla con el aglutinante de sílice coloidal para formar una 55 composición refractaria que incluye del 55% en peso al 65% en peso de alúmina, del 20% en peso al 25% en peso de zirconia, y del 15% en peso al 25% en peso de sílice. La composición refractaria se forma sobre la superficie de un horno.

Las características anteriores y otras características ventajosas de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de las realizaciones preferidas en la actualidad, cuando se leen junto con los ejemplos acompañantes.

Realizaciones preferidas 65 Ahora se describirá la presente invención en profundidad. En los siguientes párrafos, se definen con mayor detalle diferentes aspectos de la invención. De esta forma, cada aspecto se puede combinar con cualquier otro aspecto o aspectos, a menos que se indique claramente lo contrario. En particular, cualquier característica indicada como preferida o ventajosa se puede combinar con cualquier otra característica o características indicadas como preferidas o ventajosas.

La presente invención proporciona un método de preparación de una composición refractaria de sílice coloidal que es especialmente útil para hornos destinados a la fusión de vidrio. En particular, la composición refractaria incluye alúmina, zirconia, y sílice. El material refractario de sílice coloidal proporciona de forma sorprendente una buena resistencia a entornos corrosivos a temperaturas elevadas. La composición refractaria desvelada en el presente documento también se puede utilizar en otros tipos de hornos, tales como hornos de latón.

El material refractario comprende una mezcla de un aglutinante de sílice coloidal con un primer grupo de componentes. El aglutinante de sílice coloidal está en el intervalo del 5% en peso aproximadamente hasta el 20% en peso aproximadamente del peso seco del primer grupo de componentes, preferentemente entre el 6% en peso y el 12% en peso, más preferentemente entre el 7% en peso y el 10% en peso. El primer grupo de componentes incluye alúmina (Al2O3) , zirconia (ZrO2) y sílice (SiO2) . El primer grupo de componentes puede estar seco o húmedo y también puede incluir otros minerales, un agente de fraguado como magnesia (MgO) , y/o un modificador.

La alúmina, zirconia, y sílice proporcionan fuerza y resistencia a la corrosión. La alúmina se puede proporcionar por medio de un agregado con un elevado contenido en aluminio tal como alúmina fundida blanca. La alúmina puede ser reactiva o calcinada. La zirconia se puede proporcionar mediante harina de circón o un material que contenga zirconia. La sílice se puede proporcionar mediante sílice de pirólisis, mullita (silicato de aluminio) , microsílice, sílice coloidal, o similares. Los diversos componentes están disponibles en Aluchem, Inc. (Reading, OH) , Alcan, Inc. (Montreal, Canadá) , y otros proveedores convencionales.

El aglutinante de sílice coloidal mantiene juntos o une el primer grupo de componentes en una forma monolítica. El aglutinante de sílice coloidal incluye sílice coloidal en agua, donde la sílice está en el intervalo del 15% en peso aproximadamente al 70% en peso aproximadamente. En una realización, la sílice coloidal puede tener un diámetro medio de partícula en el intervalo de 4 nm aproximadamente a 100 nm aproximadamente.

En una realización, la composición refractaria no incluye una cantidad eficaz de cualquier otro tipo de aglutinante, tal como un aglutinante de cemento hidráulico. La composición refractaria comprende menos del 1% en peso de un cemento hidráulico y la composición refractaria comprende menos del 0, 15% en peso de CaO o CaCO3. Los cementos hidráulicos normalmente incluyen cal (CaCO3) y/o piedra caliza (CaO) junto con otros minerales tales como alúmina y sílice. Los materiales refractarios que incluyen cemento suelen ser más difíciles de secar cuando fraguan, especialmente a temperaturas inferiores. Además, algunos materiales refractarios de cemento pueden generar fases con bajos puntos de fusión a las elevadas temperaturas típicas de los hornos destinados a la fusión de vidrio, dando lugar de esta forma a tasas de corrosión más elevadas.

El primer grupo de componentes puede incluir del 30% en peso al 60% en peso de alúmina, del 20% en peso al 50% de circón, del 10% en peso al 30% de mullita, y hasta el 10% en peso de sílice. El tamaño medio de partícula del primer grupo de componentes puede ser superior a 40 !m. Al menos el 50% en peso del primer grupo de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método de preparación de un material refractario, que comprende:

el suministro de un primer grupo de componentes que comprende alúmina y zirconia; el suministro de un aglutinante de sílice coloidal del 5% en peso al 20% en peso del peso seco del primer grupo de componentes; la mezcla del primer grupo de componentes con el aglutinante de sílice coloidal para formar una composición refractaria que comprende del 55% en peso al 65% en peso de alúmina, del 20% en peso al 25% en peso de zirconia, y del 15% en peso al 25% en peso de sílice; y la formación de la composición refractaria sobre la superficie de un horno,

donde la composición refractaria comprende menos del 1% en peso de un cemento hidráulico y donde la composición refractaria comprende menos del 0, 15% en peso de CaO o CaCO3. 15

2. El método de la reivindicación 1 donde el horno es un horno de vidrio.

3. El método de la reivindicación 1 donde el horno es un horno de latón.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-3 donde el primer grupo de componentes comprende menos del 5% en peso de partículas de AZS fundidas.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-4 donde el primer grupo de componentes comprende del 30%

en peso al 50% en peso de partículas de alúmina con un tamaño de 2, 38 mm × 1, 41 mm (tamaño de malla 8 × 14) y 25 del 2% en peso al 10% en peso de partículas de alúmina con un tamaño de 1, 41 mm (tamaño de malla -14M) .

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-5 donde el primer grupo de componentes comprende partículas de alúmina con un tamaño medio de partícula superior a 1 mm.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-6 donde el primer grupo de componentes comprende del 30% en peso al 60% en peso de partículas de alúmina, del 20% en peso al 50% en peso de partículas de circón, y hasta el 10% en peso de partículas de sílice.

8. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-7 donde el aglutinante de sílice es del 6% en peso al 12% en 35 peso del peso seco del primer grupo de componentes.

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1-8 donde la composición refractaria se forma mediante un método seleccionado entre extrusión, bombeo y proyección.


 

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