Preparación para producir materiales refractarios.

Preparación para producción de materiales refractarios, caracterizada por que comprende

- un componente refractario particulado que tiene un diámetro medio de partícula de >0,

3 μm y - 0,1 a 3% en peso de un aglomerante particulado muy finamente que tiene un diámetro medio de partícula de 10 nm a 0,3 μm seleccionado del grupo constituido por óxido de aluminio, dióxido de titanio, dióxido de circonio y/u óxidos mixtos de los óxidos arriba mencionados,

- 0 a 5% en peso de un aglomerante inorgánico,

- 0 a 5% en peso de un aglomerante de fraguado hidráulico,

- 0 a 5% en peso de un aglomerante orgánico, exento de sílice,

- 3 a 15% en peso de agua, en donde

- la proporción del componente refractario particulado es igual a 100 y los porcentajes de los materiales adicionales en la preparación están basados en el componente particulado, en donde el aglomerante particulado muy finamente es un aglomerante particulado producido pirogénicamente.

Preparación para producir materiales refractarios.

La invención se refiere a una preparación para producir materiales refractarios y también a su producción. La invención se refiere adicionalmente a un proceso para producir un cuerpo crudo.

Los materiales refractarios son productos cerámicos que se utilizan para protección contra temperaturas elevadas en diversas plantas industriales. Los clientes principales para materiales refractarios son las industrias del acero, vidrio, cemento y metales no férreos. Dependiendo de la producción y la tecnología utilizada, los materiales refractarios se emplean como productos conformados y no conformados.

Para producir los productos conformados, por ejemplo ladrillos, materias primas que tienen tamaños de partícula diferentes se procesan para producir una composición susceptible de prensado y esta se prensa, axial o ¡sostáticamente, a veces a presiones de prensado muy altas en moldes de prensado adecuados. Las piedras compactas acabadas se conducen luego a pasos de proceso ulteriores tales como secado y calcinación.

Otra técnica para la producción de componentes acabados cosiste en la colada de materias primas que han sido procesadas para producir una pasta acuosa. La pasta acuosa se introduce en moldes de colada adecuados y se consolida en ellos para formar un cuerpo sólido. Después de la retirada del molde, el cuerpo crudo puede enviarse a pasos de proceso ulteriores tales como secado y calcinación.

En el caso de los productos refractarios no conformados, las materias primas se procesan para obtener la consistencia deseada y se instalan ¡n situ como una composición moldeable, de inyección de colada o de apisonado para producir una capa refractaria (revestimiento).

En el procesamiento de las materias primas refractarias, se emplean diversos aditivos y adyuvantes. Los aglomerantes son aquí de gran importancia.

En el caso de los productos conformados, los aglomerantes aseguran suficiente resistencia de los cuerpos crudos a fin de que éstos puedan manipularse y transportarse a los pasos de proceso subsiguientes.

En los materiales refractarios no conformados, asimismo, los aglomerantes adecuados juegan un papel importante. Los mismos aportan a la composición inicial una resistencia requerida después del curado y con ello hacen posible la instalación de los revestimientos refractarios exenta de defectos.

Los aglomerantes orgánicos convencionales tales como derivados de celulosa, lejía de sulfito, alquitrán, brea, resinas, en particular resinas fenólicas, se descomponen o se volatilizan a temperaturas superiores a aproximadamente 250°C y acrecientan así la porosidad y la susceptibilidad a la corrosión. Adicionalmente, esto da como resultado una "laguna de resistencia", a temperaturas < 1000°C. En este intervalo de temperatura, los materiales tienen en todo caso muy poca resistencia mecánica.

Cuando se utilizan aglomerantes inorgánicos convencionales, tales como ácido fosfórico, soluciones acuosas de sales, vidrio soluble y soles de sílice, la introducción de sustancias extrañas puede conducir a contaminación indeseable del producto producido por fusión o calcinación, por ejemplo acero, que está en contacto con el material refractario. Adicionalmente, puede tener lugar un deterioro en la resistencia a la corrosión y las propiedades termomecánicas del material refractario.

En el caso de los aglomerantes hidráulicos tales como cementos, en particular cementos refractarios basados en aluminato de calcio y alúminas hidratables, una desventaja es que los mismos se descomponen en el intervalo < 1000°C, como resultado de lo cual la resistencia mecánica se reduce notablemente (aparición de una laguna de resistencia). La introducción de CaO extraño en la microestructura del material puede conducir a un deterioro en la resistencia a la corrosión y las propiedades termomecánicas.

Por US 3.892.584 se conocen materiales refractarios monolíticos que están constituidos por 55-75% en peso de alúmina, 10-30% en peso de carburo de silicio y 5-20% en peso de carbono. Está presente un aglomerante químico en una cantidad de 5-12% del peso combinado de las mezclas de alúmina, carburo de silicio y carbono (col. 1,11. 47-45). Como el aglomerante químico se utiliza un sol tal como sol de sílice, sol de alúmina, sol de mullita, etc. (col. 3, 11, 63-65). El ejemplo 1 da a conocer un producto que consiste en 60% en peso de alúmina fusionada con tamaños de partícula de 1,5 mm o más, 7% en peso de alúmina fusionada con tamaños de partícula menores que 1,5 mm, 7% en peso de carburo de silicio con tamaños de partícula de 0,15 mm o mayor, 16% en peso de carburo de silicio con tamaños de partícula menores que 0,15 mm, 4% en peso de grafito y 6% en peso de brea. El sol de alúmina con un contenido de sólidos de 10% está presente en una cantidad de 9% del peso combinado de esta mezcla. El tamaño de partícula de las partículas de alúmina en dicho sol no se menciona explícitamente.

Ha sido un objeto de la invención proporcionar una preparación que no dé lugar a las desventajas arriba mencionadas de la técnica anterior en la producción de materiales refractarios. Así, la preparación debería, en

particular, hacer posible reducir la cantidad de revestimientos tradicionales o desechar totalmente estos aglomerantes.

La invención proporciona una preparación para producir materiales refractarlos que comprende

un componente refractarlo particulado que tiene un diámetro medio de partícula de > 0,3 pm y 0,1 a 3% en peso de un aglomerante particulado muy finamente que tiene un diámetro medio de partícula de 10 nm a 0,3 pm seleccionado del grupo constituido por óxido de aluminio, dióxido de titanio, dióxido de circonio y/u óxidos mixtos de los óxidos arriba mencionados,

0 a 5% en peso de un aglomerante inorgánico,

0 a 5% en peso de un aglomerante de fraguado hidráulico,

0 a 5% en peso de un aglomerante orgánico, exento de sílice,

3 a 15% en peso de agua, en donde

la proporción del componente refractario particulado es igual a 100 y los porcentajes de los materiales adicionales en la preparación están basados en el componente particulado, en donde el aglomerante particulado muy finamente es un aglomerante particulado producido pirogénicamente.

La expresión "la proporción del componente refractario particulado refractario particulado es igual a 100 y los porcentajes de los materiales adicionales en la preparación están basados en el componente particulado" debe entenderse que significa que las proporciones de los componentes en la composición no están basados en la composición propiamente dicha, sino en la proporción del componente particulado refractario, que debe ajustarse a 100. Por ejemplo, la cantidad del componente refractario particulado en la composición es 150 g y la cantidad del aglomerante particulado muy finamente es 30% en peso, correspondiente a 45 g.

La suma de componente particulado y aglomerante particulado muy finamente en la preparación de la invención es preferiblemente al menos 70% en peso, de modo particularmente preferible al menos 85% en peso, basada en la cantidad total de la preparación.

El aglomerante particulado muy finamente presente en la preparación de la invención tiene un diámetro medio de partícula de 10 nm a 0,3 pm. En el caso de materiales de grano más grueso, la resistencia en crudo que puede alcanzarse disminuye notablemente para la misma cantidad añadida. Se ha encontrado que diámetros muy pequeños pueden tener ventajas en el material refractario futuro. Se ha encontrado que son muy adecuadas partículas que tienen un diámetro medio de partícula de 40 a 300 nm. Si las partículas están presentes en forma agregada, el diámetro medio de partícula es el diámetro medio del agregado. El diámetro medio de partícula o diámetro medio del agregado puede determinarse, por ejemplo, por medio de difusión dinámica de la luz.

Puede ser preferida una preparación según la invención que contiene óxido de aluminio o dióxido de titanio o dióxido de circonio como aglomerante particulado muy finamente. El aglomerante particulado muy finamente puede ser también una combinación de óxido de aluminio y dióxido de titanio, u óxido de aluminio y dióxido de circonio, u óxido de aluminio y un óxido mixto de óxido de aluminio y dióxido de titanio, o óxido de aluminio y un óxido mixto de óxido de aluminio y dióxido de circonio, u óxido de aluminio y un óxido mixto de dióxido de titanio y dióxido de circonio; u óxido de aluminio y dióxido de titanio y dióxido de circonio; o dióxido de titanio y dióxido de circonio, o dióxido de titanio y un óxido mixto de... [Seguir leyendo]

1. Preparación para producción de materiales refractarios, caracterizada por que comprende

un componente refractario particulado que tiene un diámetro medio de partícula de > 0,3 pm y 0,1 a 3% en peso de un aglomerante particulado muy finamente que tiene un diámetro medio de partícula de 10 nm a 0,3 pm seleccionado del grupo constituido por óxido de aluminio, dióxido de titanio, dióxido de circonio y/u óxidos mixtos de los óxidos arriba mencionados,

0 a 5% en peso de un aglomerante inorgánico,

0 a 5% en peso de un aglomerante de fraguado hidráulico,

0 a 5% en peso de un aglomerante orgánico, exento de sílice,

3 a 15% en peso de agua, en donde

la proporción del componente refractario particulado es igual a 100 y los porcentajes de los materiales adicionales en la preparación están basados en el componente particulado, en donde el aglomerante particulado muy finamente es un aglomerante particulado producido pirogénicamente.

2. Preparación conforme a la Reivindicación 1, caracterizada por que la suma de componente particulado y aglomerante particulado producido pirogénicamente es al menos 70% en peso, basada en la cantidad total de la preparación.

3. Preparación conforme a la Reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el aglomerante particulado producido pirogénicamente es óxido de aluminio o dióxido de titanio o dióxido de circonio.

4. Preparación conforme a cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que el aglomerante particulado producido pirogénicamente tiene un diámetro medio de partícula de 40 a 300 nm.

5. Preparación conforme a cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que el componente refractario particulado es uno o más compuestos seleccionados del grupo constituido por óxido de aluminio, óxido de magnesio, aluminato de magnesio, dióxido de circonio, óxido de calcio, dióxido de silicio, silicato de magnesio, silicato de calcio, silicato de circonio, mullita, aluminato de calcio, carburo de silicio, nitruro de silicio, SiALON, nitruro de aluminio, oxinitruro de aluminio y óxido de cromo.

6. Proceso para preparar la preparación conforme a cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que el componente refractario particulado y el aglomerante particulado producido pirogénicamente se mezclan en presencia de agua y aglomerantes inorgánicos de fraguado hidráulico y/o aglomerantes orgánicos exentos de silicio.

7. Proceso conforme a la Reivindicación 6, caracterizado por que el aglomerante particulado producido pirogénicamente se añade en la forma de una dispersión acuosa.

8. Proceso conforme a la Reivindicación 7, caracterizado por que la dispersión acuosa contiene aditivos para ajuste del pH o para aumento del potencial zeta.

9. Proceso conforme a la Reivindicación 7 u 8, caracterizado por que la dispersión acuosa tiene un contenido de aglomerante particulado producido pirogénicamente de al menos 15% en peso.

10. Proceso para producir un cuerpo crudo, caracterizado por que la preparación conforme a cualquiera de las Reivindicaciones 1 a 5 se consolida a temperaturas que van desde 10 a 50°C y subsiguientemente a temperaturas de > 50°C a 200°C por secado y/o por adición de un agente coagulante.

11. Proceso conforme a la Reivindicación 10, caracterizado por que la proporción de agente coagulante es de 0,05 a 10% en peso, basado en la preparación.

12. Proceso conforme a la Reivindicación 10 u 11, caracterizado por que el agente coagulante es óxido de magnesio.