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PROCEDE DE FABRICATION DE REFRACTAIRES FONDUS CONTENANT DE
LA ZIRCONE.
La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication de réfractaires fondus, contenant de la zircone et de la silice en proportions déterminées à l'avance, associées à un plusieurs autres oxydes, en particu- lier l'alumine.
Habituellement, des réfractaires de ce genre sont fabriqués à partir d'un mélange d'alumine, de zirkite (oxyde de zirconium naturel Zr02 en masses pierreuses) de zircon (silicate de. zirconium Si04Zr naturel), de silice et peuvent contenir en outre des éléments accessoires-et des impure- tés. Dans cette fabrication, les éléments apportant la zircone et la silice sont dosés pour que le produit résultant de la fusion contienne ces deux oxy- des dans les proportions voulues.
Pour obtenir des réfractaires de haute qualité à teneur relati- vement forte en zircone et plus faible en silice, on est amené à introduire dans le mélange une quantité élevée de zirkite (Zr02), matière première ra- re et coûteuse.
.-) La présente invention a pour objet un procédé pour la fabrication de tels réfractaires à partir de matières premières moins coûteuses, mais dont l'ensemble renferme de la silice en quantité telle que les produits obtenus par le procédé habituel contiendraient pour une teneur en zirche donnée plus de silice qu'on ne le désire.
Le procédé faisant l'objet de l'invention, pour obtenir des pro- duits réfractaires fondus, contenant de la zircone et de la silice en pro- portions déterminées, associées à un ou plusieurs autres oxydes, à partir de telles matières, consiste à introduire dans le mélange la quantité de ces matières convenable pour apporter dans le produit fini la proportion voulue de zircone et à réduire en cours de fusion la silice en excès dans une réaction qui provoque l'élimination par volatilisation du silicium en excès.
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Dans ce procédé, la zircone peut être en tout ou partie combiné à la silice sous forme de silicate de zirconium ou zircon.
Pour mieux faire comprendre le principe-de l'invention, on va dé- crire celle-ci en la supposant appliquée à la préparation d'un réfractaire particulier dont la composition est la suivante
EMI2.1
<tb> Silice <SEP> (SiC2) <SEP> 13 <SEP> %
<tb>
<tb> Zircone <SEP> (Zr02) <SEP> 33 <SEP> -%
<tb>
<tb> Soude <SEP> (Na20) <SEP> 1,5%
<tb>
<tb> Oxydes <SEP> de <SEP> fer <SEP> et <SEP> de <SEP> titane <SEP> ' <SEP> 1,5%
<tb>
<tb> Alumine <SEP> (Al2O3) <SEP> 51 <SEP> %
<tb>
Une forme de mise en oeuvre de l'invention consiste à introdui- re la zircone et en même temps la silice sous forme de zircone (silicate de zirconium), lequel répond sensiblement à l'analyse :
EMI2.2
<tb> Silice <SEP> (Si02) <SEP> 33 <SEP> %
<tb> Zircone <SEP> (Zr <SEP> 02) <SEP> 67 <SEP> %
<tb>
En introduisant dans les composants du produit à fabriquer 33 % de zircone par le zircon, on y introduit donc parallèlement
0,33 x 33 = 16% de silice
67 dont il y a lieu d'éliminer une partie pour raminer la teneur du produit fini à 13%.
Cette élimination se fait par réduction de la silice en excès au cours de la fusion. Comme réducteur, on utilisera par exemple, et en quan- tité convenable, l'aluminium sous forme de grenaille ou le carbone, par exem- ple sous forme de charbon de bois, ou un mélange de ces produits. Le sili- cium libéré par la réaction s'élimine par volatilisation, au cours de la fusion.
En introduisant dans le mélange une quantité plus grande de zir- con, on pourrait aussi bien, par le procédé de l'invention porter, par exem- ple jusqu'à 40%. la teneur en zircone du produit fini, tout en maintenant par exemple à 13% sa teneur en silice.
L'invention ne se limite pas à l'emploi du zircon comme matière apportant la zircone, mais on peut, comme il a été dit; introduire dans le mélange toutes matières apportant de la zirconé et de la silice, l'excès de silice étant éliminé, dans la fusion, par un réducteur en quantité appropriée.
On donne ci-après un exemple de mise en oeuvre de l'invention pour obtenir le même produit réfractaire'que précédemment, mais dans lequel les matières apportant la zircone sont un mélange de zirkite et de zircon qui apportent avec eux un excès de silice par rapport à la teneur qu'on veut réa- liser.
On veut par exemple obtenir le même produit que précédemment en apportant la zircone au moyen de zirkite et de zircon qui ont donné à l'ana- lyse les résultats suivants :
EMI2.3
<tb> Zirkite <SEP> Zircon
<tb>
<tb> ZrOZ <SEP> 72 <SEP> 66,1
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 20 <SEP> 32,6
<tb>
<tb> Fe203 <SEP> 4,3 <SEP> 0,2
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> 1,2 <SEP> 0,7
<tb>
<tb> Perte <SEP> au <SEP> feu <SEP> ' <SEP> 2.4 <SEP> 0.2
<tb>
EMI2.4
--9-9a-9-- =29é8===
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On mélange ces matières à raison de 2/3 de zircon et 1/3 de zir- kite et on prend la quantité convenable pour apporter la proportion de zir- cone voulue. Ce faisant, on introduit un excès de silice d'environ 1,2 à 1,5 %.
En réduisant par le carbone ou l'aluminium cet excès de silice, on obtient un produit dont l'analyse est sensiblement celle du produit qu'on s'est proposé de fabriquer.
Il doit être entendu que les réducteurs indiqués ci-dessus ne le sont qu'à titre d'exemples non limitatifs et que tout réducteur permettant, au cours de la fusion, l'élimination de la silice en excès entre également dans le cadre de l'invention.
Les exemples donnés ci-dessus ne doivent pas être considérés com- me limitatifs, en particulier en ce qui concerne les teneurs en zircone et silice.
Le procédé de l'invention permet, en dosant convenablement les matières utilisées pour la fabrication du réfractaire et la quantité du ré- ducteur, d'obtenir un produit réfractaire fondu dans lequel les teneurs res- pectives en zircone et en silice seront réglées à toutes valeurs désirées différentes de celles résultant du rapport existant entre ces constituants dans les matières servant à la fabrication du réfractaire envisagé.
Les produits obtenus conformément à l'invention peuvent être coulés directement dans des moules sous forme de blocs réfractaires prêts à l'emploi ou bien on peut les utiliser comme produits d'addition à forte teneur en zircone et faible teneur en silice dans la fabrication des réfrac- taires pour ajuster les teneurs en zircone et en silice du produit fini.
REVENDICATIONS.
1 - Un procédé pour la fabrication par fusion de produits ré- . fractaires contenant de la zircone et de la silice en proportions déterminées, associées à un ou plusieurs autres oxydes, en particulier l'alumine, à par- tir de matières premières contenant ces éléments, mais dont l'ensemble ren- ferme de la silice en quantité telle que le produit fini en contiendrait plus qu'on ne le désire, ce procédé consistant à introduire dans le mélange la quantité de matières convenables pour apporter dans¯le produit fini la proportion voulue de zircone et à réduire, en cours de fusion, la silice en excès dans une réaction qui provoque l'élimination par volatilisation du silicium en excès. @
2 - Un procédé suivant 1 dans lequel la zircone est apportée, en tout ou partie, sous la forme de zircon (silicate de zirconium).
3 - Un procédé suivant 1 ou 2 , dans lequel l'élément réducteur est l'aluminium, le carbone, ou un mélange de ces deux corps.
4 - Un procédé suivant 1 ou 2 ou 3 , exécuté conformément aux exemples donnés.
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PROCESS FOR MANUFACTURING MELTED REFRACTORIES CONTAINING
ZIRCONIA.
The present invention relates to a process for the manufacture of molten refractories, containing zirconia and silica in proportions determined in advance, associated with one or more other oxides, in particular alumina.
Usually, such refractories are made from a mixture of alumina, zirkite (natural zirconium oxide Zr02 in stony masses) zircon (natural zirconium silicate Si04Zr), silica and may additionally contain accessory elements-and impurities. In this production, the elements supplying the zirconia and the silica are measured so that the product resulting from the fusion contains these two oxides in the desired proportions.
In order to obtain high quality refractories with relatively high zirconia and lower silica content, it is necessary to introduce into the mixture a high quantity of zirkite (ZrO 2), a rare and expensive raw material.
.-) The present invention relates to a process for the manufacture of such refractories from less expensive raw materials, but the whole of which contains silica in an amount such that the products obtained by the usual process would contain for a content of zirche gives more silica than desired.
The process forming the subject of the invention, for obtaining molten refractory products, containing zirconia and silica in determined proportions, combined with one or more other oxides, from such materials, consists of introducing into the mixture the quantity of these materials suitable to provide the desired proportion of zirconia in the finished product and to reduce the excess silica during melting in a reaction which causes the removal by volatilization of the excess silicon.
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In this process, the zirconia can be wholly or partly combined with the silica in the form of zirconium silicate or zircon.
To better understand the principle of the invention, we will describe it by supposing it to be applied to the preparation of a particular refractory, the composition of which is as follows
EMI2.1
<tb> Silica <SEP> (SiC2) <SEP> 13 <SEP>%
<tb>
<tb> Zirconia <SEP> (Zr02) <SEP> 33 <SEP> -%
<tb>
<tb> Soda <SEP> (Na20) <SEP> 1.5%
<tb>
<tb> Oxides <SEP> of <SEP> iron <SEP> and <SEP> of <SEP> titanium <SEP> '<SEP> 1.5%
<tb>
<tb> Alumina <SEP> (Al2O3) <SEP> 51 <SEP>%
<tb>
One embodiment of the invention consists in introducing the zirconia and at the same time the silica in the form of zirconia (zirconium silicate), which substantially responds to the analysis:
EMI2.2
<tb> Silica <SEP> (Si02) <SEP> 33 <SEP>%
<tb> Zirconia <SEP> (Zr <SEP> 02) <SEP> 67 <SEP>%
<tb>
By introducing into the components of the product to be manufactured 33% of zirconia by the zircon, we therefore introduce in parallel
0.33 x 33 = 16% silica
67, part of which should be removed to reduce the content of the finished product to 13%.
This elimination takes place by reducing the excess silica during the melting. As reducing agent, there will be used, for example, and in suitable amount, aluminum in the form of shot or carbon, for example in the form of charcoal, or a mixture of these products. The silicon liberated by the reaction is removed by volatilization during the melting.
By introducing a larger quantity of zircon into the mixture, one could equally well, by the process of the invention, increase, for example, up to 40%. the zirconia content of the finished product, while maintaining, for example, its silica content at 13%.
The invention is not limited to the use of zircon as a material providing zirconia, but it is possible, as has been said; introduce into the mixture all materials providing zirconia and silica, the excess silica being removed, in the melt, by a reducing agent in an appropriate amount.
An example of implementation of the invention is given below to obtain the same refractory product as previously, but in which the materials providing zirconia are a mixture of zirkite and zircon which provide with them an excess of silica by in relation to the content that we want to achieve.
For example, we want to obtain the same product as previously by providing the zirconia by means of zirkite and zircon which gave the following results to the analysis:
EMI2.3
<tb> Zirkite <SEP> Zircon
<tb>
<tb> ZrOZ <SEP> 72 <SEP> 66.1
<tb>
<tb> SiO2 <SEP> 20 <SEP> 32.6
<tb>
<tb> Fe203 <SEP> 4.3 <SEP> 0.2
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> 1.2 <SEP> 0.7
<tb>
<tb> Loss <SEP> at <SEP> fire <SEP> '<SEP> 2.4 <SEP> 0.2
<tb>
EMI2.4
--9-9a-9-- = 29é8 ===
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These materials are mixed in an amount of 2/3 zircon and 1/3 zirkite and the appropriate amount is taken to provide the desired proportion of zirconia. In doing so, an excess of silica of about 1.2 to 1.5% is introduced.
By reducing this excess of silica with carbon or aluminum, a product is obtained whose analysis is substantially that of the product which it is proposed to manufacture.
It should be understood that the reducing agents indicated above are only used by way of non-limiting examples and that any reducing agent allowing, during the melting, the elimination of the excess silica also comes within the scope of the 'invention.
The examples given above should not be considered as limiting, in particular as regards the contents of zirconia and silica.
The process of the invention makes it possible, by suitably dosing the materials used for the manufacture of the refractory and the quantity of the reducer, to obtain a molten refractory product in which the respective contents of zirconia and silica will be adjusted to all. desired values different from those resulting from the ratio existing between these constituents in the materials used in the manufacture of the refractory envisaged.
The products obtained in accordance with the invention can be cast directly into molds in the form of ready-to-use refractory blocks or they can be used as adducts with a high zirconia content and low silica content in the manufacture of refractories to adjust the zirconia and silica contents of the finished product.
CLAIMS.
1 - A process for the manufacture by fusion of re- products. fractals containing zirconia and silica in determined proportions, associated with one or more other oxides, in particular alumina, from raw materials containing these elements, but the whole of which contains silica in quantity such that the finished product would contain more than desired, this process consisting in introducing into the mixture the quantity of suitable materials to provide in the finished product the desired proportion of zirconia and to reduce, during melting, the excess silica in a reaction which causes the removal by volatilization of the excess silicon. @
2 - A process according to 1 in which the zirconia is provided, in whole or in part, in the form of zircon (zirconium silicate).
3 - A process according to 1 or 2, in which the reducing element is aluminum, carbon, or a mixture of these two bodies.
4 - A process according to 1 or 2 or 3, carried out in accordance with the examples given.
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