BR112019015233A2 - processo para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura e composição refratária - Google Patents

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Abstract

processos para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura podem incluir misturar um aditivo de nitrito de sódio (nano2) com um material refratário; e aplicar o material refratário numa superfície da estrutura.

Description

PROCESSO PARA FORMAR OU REPARAR UMA ESTRUTURA PARA USO EM APLICAÇÕES DE ALTA TEMPERATURA E COMPOSIÇÃO REFRATÁRIA Campo da invenção [0001] A presente divulgação refere-se em geral a materiais refratários e processos para aplicar os materiais refratários numa superficie. Em particular, materiais refratários, sistemas e processos para seu uso aqui providos formam uma superficie monolítica útil num amplo arranjo se aplicações de alta temperatura.
Histórico [0002] Recipientes de alta temperatura usados para metal fundido ou incineração de materiais são revestidos com materiais refratários para conter o calor do espaço interno ou conteúdo. Tais refratários não só serem capazes de resistir às tensões térmicas, mas também serem resistentes ao desgaste quimico e fisico.
[0003] Materiais refratários tipicos são instalados como revestimentos de tijolos previamente queimados, moldados in situ como materiais monolíticos, ou são providos como formas pré-moldadas que foram queimadas antes da instalação. Materiais refratários monolíticos podem ser instalados com uma variedade de métodos de instalação tais como fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação ou gunite úmido. Para obter as características individuais da instalação, é necessário projetar as formulações de material para cada método de instalação especifico. Por exemplo, os materiais de compactação exigem propriedades de flexibilidade e não quebra súbita, enquanto que os graus de fundição exigem um bom fluxo e alta quebra súbita. Como outro exemplo, o material refratário apropriado para pulverização seca contém
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2/23 usualmente materiais de partículas menos finas que graus de fundição. Material de partícula menos fina presente no material refratário reduz a área superficial da partícula que precisa ser molhada no bocal.
[0004] As propriedades de material necessárias para métodos de instalação individuais são ajustadas com aditivos tais como dispersantes que promovem fluxo e reduzem a demanda de água para misturas de bombeamento e refratárias. Outros aditivos como polissacarídeos e argilas promovem propriedades de não quebra súbita necessárias para misturas de compactação e misturas e pulverização pneumática a seco para permitir flexibilidade e baixo rebote. Para o processo de gunite úmido, um acelerador de assentamento é tipicamente adicionado no bocal para configuração instantânea quando o material atinge uma superfície. Todos estes diferentes aditivos tornam o design de material monolítico muito complexo.
[0005] Além disso, devido aos diferentes requisitos de aplicação as instalações de campo geralmente exigem vários materiais diferentes no trabalho para diferentes situações de instalação. Por exemplo, massas de reparação de fornos, concretos de baixa demanda de água para impacto e áreas de alto desgaste, pulverização seca para seções de telhado e material de gunite úmido para seções de paredes maiores. Infelizmente, nem sempre é possível prever a abrangência do trabalho e as quantidades de material relacionadas até que se execute uma inspeção adequada, o que só é possível se o forno for resfriado e o andaime tiver sido instalado. Isso pode criar mais problemas porque a maioria dos materiais refratários tem prazos de fornecimento mais longos, exigindo muitas vezes quantidades excessivas de material sem conhecer
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3/23 a abrangência do trabalho e se as quantidades fornecidas são suficientes para as aplicações individuais.
Sumário da invenção [0006] Existem necessidades continuas para melhorar os sistemas refratários e a aplicação do sistema refratário em que os sistemas refratários não requeiram numerosos materiais iniciais e procedimentos complexos de instalação, e possam ser prontamente aplicados usando vários métodos de aplicação. [0007] De acordo com uma ou mais incorporações, processos para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura incluem misturar um aditivo de nitrito de sódio (NaNCU) com um material refratário; e aplicar o material refratário numa superfície da estrutura.
[0008] Em uma ou mais incorporações desta divulgação, uma composição refratária inclui um material refratário de baixo teor de cimento e um aditivo de nitrito de sódio (NaNCU) . O material refratário inclui entre 50 por cento em peso e 85 por cento em peso de alumina. O aditivo de nitrito de sódio, inclui uma solução de nitrito de sódio tendo de 1 por cento em peso a 8 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso total da solução de nitrito de sódio, e de 1 por cento em peso a 10 por cento em peso com base no peso total do material refratário. Opcionalmente, pode-se incorporar um dispersante na composição refratária. O dispersante é escolhido de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos.
Descrição detalhada da invenção [0009] A seguinte descrição de aspectos particulares é meramente exemplar por natureza e não pretende limitar a abrangência da invenção, sua aplicação ou usos, os quais
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4/23 podem, evidentemente, variar. Provê-se a divulgação com relação às definições e terminologia aqui incluídas. Estas definições e terminologia não são concebidas para funcionar como uma limitação da abrangência ou prática da invenção, mas são apresentadas apenas para fins ilustrativos e descritivos. Embora os processos ou componentes sejam descritos como uma ordem de etapas individuais ou usando materiais específicos, considera-se que as etapas ou materiais aqui apresentados possam ser permutáveis, de tal modo que a descrição possa incluir múltiplas partes ou etapas dispostas de muitas maneiras como é prontamente apreciado por um perito na técnica.
[0010] A terminologia aqui usada tem o propósito de descrever apenas incorporações particulares e não tem intenção de ser limitativa. Quando aqui usadas, as formas singulares um, uma, o e a pretendem incluir as formas plurais, incluindo pelo menos um(a), salvo se o contexto indicar claramente o contrário. Ou significa e/ou. Quando aqui usado, o termo e/ou inclui qualquer uma e todas as combinações de um ou mais dos itens listados associados. Entender-se-á ainda que os termos compreende e/ou compreendendo, ou inclui e/ou incluindo quando usados neste pedido de patente, especificam a presença de características, regiões, inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não impede a presença ou adição de uma ou mais outras características, regiões, inteiros, etapas, operações, elementos componentes e/ou grupos dos mesmos. O termo ou uma combinação dos mesmos significa uma combinação incluindo pelo menos um dos elementos anteriores.
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5/23 [0011] Salvo se indicado em contrário, todos os números expressando distância, tamanho ou outra dimensão que sejam modificados pelo termo cerca de ou aproximado ou aproximadamente quando usado no relatório descritivo e nas reivindicações, devem ser entendidos como variando do menor algarismo significativo. Adicionalmente, a divulgação de quaisquer faixas no relatório descritivo e nas reivindicações devem ser entendidas como incluindo a própria faixa e também qualquer coisa incluída dentro da faixa, bem como os pontos extremos dessa faixa. Salvo se indicado ao contrário, as propriedades numéricas mostradas no relatório descritivo e nas reivindicações são aproximações que podem variar dependendo das dependendo das propriedades desejadas que se espera obter em incorporações da presente divulgação. Não obstante os parâmetros e faixas numéricas que mostram a ampla abrangência da divulgação sejam aproximações, os valores numéricos mostrados nos exemplos específicos são relatados com a maior precisão possível.
[0012] Salvo disposição em contrário, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) aqui usados têm o mesmo significado como comumente entendido por um perito na técnica ao qual esta divulgação pertence. Entender-se-á ainda que termos tais como aqueles definidos em dicionários comumente usados, devem ser interpretados como tendo um significado que seja consistente com o seu significado no contexto da técnica relevante e na presente divulgação, e não serão interpretados de uma forma idealizada ou sentido excessivamente formal, a menos que expressamente definido aqui.
[0013] Os materiais e processos desta divulgação incorporam
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6/23 um aditivo de nitrito de sódio num material refratário que permite as propriedades de instalação de um material refratário para múltiplos métodos de instalação, tais como fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação e gunite úmido. 0 aditivo de nitrito de sódio pode ser adicionado no sítio de aplicação de acordo com a abrangência do método de aplicação.
[0014] Incorporações da divulgação incluem processos para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura. Em uma ou mais incorporações, o processo inclui misturar um aditivo de nitrito de sódio (NaNCh) com um material refratário e aplicar o material refratário numa superfície da estrutura, opcionalmente uma superfície de estrutura que se desvia da ou exclui a horizontal, como um piso, mas inclui um telhado ou outra estrutura saliente.
[0015] O termo material refratário significa materiais, opcionalmente materiais não metálicos, tendo propriedades químicas e físicas que os tornam aplicáveis em estruturas, ou como componentes de sistemas que sejam expostos a ambientes acima de 538°C (1.000°F; 811K), que estejam de acordo com a Terminologia Padrão Relativa a Refratários (Standard Terminology Relating to Refractories) ASTM C71 incorporada por referência nesta divulgação em sua totalidade.
[0016] O termo material refratário seco exclui material que é um líquido quando em temperatura e pressão padrão (STP) (temperatura de (22,5 ± 2,5)°C e pressão de aproximadamente 1 atmosfera). Por exemplo, o peso total baseado no material refratário seco não inclui o peso de água ou solvente.
[0017] Em uma ou mais incorporações, o material refratário inclui um componente agregado e um ligante. Em algumas
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7/23 incorporações do material refratário, o componente agregado está presente de 50 a 95 por cento em peso seco total. O componente agregado pode ser escolhido de, mas não se limita a: argila siliciosa refratária, dura, sem plasticidade, mulcoa, basalto, olivina, diatomita, vermiculita, perlita, molochita, gibbsita, cianita, mulita, cromita, alumina tabular, óxido de silício, silica, bauxita calcinada, óxido de cromo, zircônia, rocha de fosfato e misturas dos mesmos. Além disso, o componente agregado pode incluir alumina e, opcionalmente, uma porcentagem em peso de alumina na composição final de 50 a 85. Os tamanhos de partículas do componente agregado podem variar de 0,1 a 1000 microns. Devese considerar que partículas de agregado podem estar numa variedade de formas incluindo esférica, poliédrica, irregular e combinações das mesmas.
[0018] Em uma ou mais incorporações, o material refratário pode incluir um material refratário de baixo teor de cimento. O termo baixo teor de cimento significa um material contendo óxido de cálcio de pelo menos 0,2% em peso, mas tendo menos que 2,5% em peso do mesmo. Opcionalmente, o material refratário pode incluir mulita, óxido de alumínio, cimento de aluminato de cálcio, alumina calcinada, alumina reativa, microssílica, poli(glicol etilênico) e combinações dos mesmos. Opcionalmente, o material refratário pode compreender de 50,0 a 75,0 por cento em peso de mulita baseado na quantidade total de material refratário seco, no qual a mulita inclui de 50,0 a 65,0 por cento em peso de óxido de alumínio. Opcionalmente, o material refratário pode incluir: de 3,0 a 10,0 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio; de 10,0 a 25,0 por cento em peso de
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8/23 alumina calcinada; de 4,0 a 15,0 por cento em peso de microssilica; e de 0,1 a 2,0 por cento em peso de poli(glicol etilênico) baseado na quantidade total de material refratário seco. Opcionalmente, o material refratário pode compreender de 2,0 a 5,0 por cento em peso de alumina reativa baseado na quantidade total de material refratário seco.
[0019] Exemplos ilustrativos de tais materiais refratários incluem aqueles formados de alumina e um componente a base de cimento tal como aluminato de cálcio. Além disso, uma incorporação ilustrativa de um refratário de baixo teor de cimento pode ser um refratário a base de alumina que inclui: 7 0 por cento em peso de mulita (por exemplo, agregado de
Mulcoa 60) de malha 4 a malha 325 (58,6% em peso de AI2O3) ; 5
por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por
exemplo, Secar 71) ; 6 por cento em peso de micro ssílica (por
exemplo, Elkem 966); 15 por cento em peso de alumina
calcinada (por exemplo, de Almatis); 0,08 por cento em peso de poli (glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis).
[0020] Em algumas incorporações, o material refratário pode incluir ainda um dispersante. O dispersante pode ser escolhido de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, material a base de poliacrilato ou qualquer combinação dos mesmos. Exemplos ilustrativos de materiais com um dispersante a base de fosfato estão descritos na patente U.S. n° 7.503.974 e no pedido de patente U.S. n° 13/577.305 (publicado também como US 2012/0304904), e aqui incorporados por referência. Outros materiais também podem ser usados tal como uma variedade de materiais obteníveis comercialmente de Stellar Materials, Inc., Boca Raton., FL, ilustrativamente
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Thermbond 7004 e Thermblock 85. Exemplos ilustrativos de materiais e métodos para sua produção podem ser encontrados nas patentes U.S. n°s 6.447.596 e 5.888.292, e aqui incorporadas por referência.
[0021] O dispersante pode ser misturado com o material refratário opcionalmente numa concentração global de 1,0 por cento em peso a 10,0 por cento em peso baseada no peso total da matéria seca, ou qualquer valor ou faixa entre os valores mencionados. Opcionalmente, o dispersante pode ser misturado com o material refratário seco numa concentração global de 3,0 por cento em peso a 7,0 por cento em peso, ou qualquer valor ou faixa entre os valores mencionados. Opcionalmente, o dispersante pode ser misturado com o material refratário seco numa concentração global em porcentagem em peso de 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 6,5, 7,0, 7,5, 8,0, 8,5, 9,0, 9, 5 ou 10,0.
[0022] Em incorporações, o aditivo de nitrito de sódio está presente numa solução de nitrito de sódio. A solução de nitrito de sódio pode incluir nitrito de sódio dissolvido num solvente apropriado, opcionalmente água, opcionalmente numa razão de 50 g a 800 g de nitrito de sódio em pó por 10.000 g de água. Nesta divulgação, o termo água pode incluir, mas não se limita a água deionizada, água purificada, água de nascente, água salobra ou água obtenível de plantas de tratamento de água. A água pode conter traços de cálcio, sódio, fluoreto e outros ions regularmente encontrados em água potável.
[0023] Em algumas incorporações, a solução de nitrito de sódio antes de misturar com o material refratário pode incluir de aproximadamente 0,10 a aproximadamente 40,0 por
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10/23 cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso total da solução (isto é, nitrito de sódio e água). Opcionalmente, a solução de nitrito de sódio pode incluir de 0,1 a 8,0 por cento em peso baseado no peso total da solução. Opcionalmente, a solução de nitrito de sódio pode incluir de aproximadamente 1,0 por cento em peso a 8,0 por cento em peso baseado no peso total da solução. Todos os valores individuais e subfaixas englobadas por de 0,1 a 40,0 por cento em peso estão aqui divulgados como incorporações separadas.
[0024] Em alguns aspectos, a solução de nitrito de sódio é depois misturada com um material refratário ou antes ou no ponto de aplicação do material refratário numa superfície de estrutura. A quantidade de aditivo de nitrito de sódio misturado com o material refratário durante a aplicação é, opcionalmente, de 0,01 a 4,0 por cento em peso, opcionalmente de 0,1 a 3,0 por cento em peso, opcionalmente de 0,3 a 2,5 por cento em peso em relação ao peso total combinado de nitrito de sódio/refratário. Em alguns aspectos, a quantidade de nitrito de sódio na mistura final é de 0,1 a 1,0 por cento em peso baseada no peso combinado de material seco e solução de nitrito de sódio. Em alguns aspectos, tal como quando o material refratário é aplicado por processos tal como gunite, a quantidade final de nitrato de sódio é de 1,0 por cento em peso a 3,0 por cento em peso, opcionalmente de 1,5 por cento em peso a 2,0 por cento em peso. Em outros aspectos, tal como quando o aditivo de nitrito de sódio é misturado com o material refratário para aplicações tais como compactação ou pulverização, a quantidade final de nitrito de sódio pode ser de 0,05 a aproximadamente 1,0 por cento em peso de nitrito de
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11/23 sódio baseado no peso combinado de material refratário seco e da solução de nitrito de sódio.
[0025] Em uma ou mais incorporações do processo para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura, a água ou solvente no material refratário em aplicação numa superficie é de 1 por cento em peso a 10 por cento em peso baseado no peso total do material refratário. Opcionalmente, o material refratário inclui baixas adições de água. O termo baixas adições de água significa que há de 1,0 a 6,0 por cento em peso de água baseado no peso total do material refratário. Em algumas incorporações, a quantidade de água no material refratário é menor que 10 por cento em peso baseada no peso total do material refratário, opcionalmente menor que 6 por cento em peso de água. Todos os valores individuais e subfaixas englobadas por de 1,0 a 10,0 por cento em peso estão aqui divulgados como incorporações separadas.
[0026] Em uma ou mais incorporações, quando o material refratário é aplicado por processos de compactação como um exemplo, a quantidade de água no material refratário é menor que 6, 0 por cento em peso baseada no peso total do material refratário. Ao contrário dos materiais de moldagem convencionais, a mistura pode ser feita com baixas adições de água. Baixas adições de água diminuem a alta retração de secagem em um valor maior ou igual a cerca de 1% com materiais de moldagem plásticos ligados com fosfato. A retração de secagem da mistura de compactação de grau fusivel usando a solução de nitrito de sódio é menor que 0,1%. Sem intenção de ficar vinculado à teoria, acredita-se que as baixas adições de água diminuem ou impedem o craqueamento
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12/23 após a queima ou até mesmo rachaduras abertas na temperatura operacional.
[0027] Descobriu-se que quando a solução de nitrito de sódio contiver uma quantidade menor de nitrito de sódio (menos que 10 por cento em peso) , e a solução de nitrito de sódio for misturada com um material refratário de baixo teor de cimento que inclui também um dispersante, o dispersante será ativado após 2 a 3 minutos de misturação. A solução de nitrito de sódio transforma o material refratário num material flexível sem colapso sem ajustagem adicional. O material refratário permanece flexível por mais 30 a 60 minutos até lentamente ocorrer o endurecimento.
[0028] Em incorporações do processo formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura, o material refratário pode ser aplicado numa superfície da estrutura. A superfície da estrutura pode ser a parede interna de um alto-forno, forno de calcinação, incinerador ou reator, e pode incluir cerâmica, metal ou madeira. Em uma ou mais incorporações, o método para aplicar material refratário pode incluir fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação e gunite úmido.
[0029] Em uma ou mais incorporações, o material refratário seco é pré-misturado durante 5 a 30 ou durante 2 a 10 minutos, depois a solução de nitrito de sódio é vertida lentamente no material seco enquanto o misturador está funcionando. Mistura-se o material refratário e a solução de nitrito de sódio 5 minutos antes de se aplicar o material refratário na superfície da estrutura. Em algumas incorporações, o nitrito de sódio seco é pré-misturado com o material refratário seco, e depois se adiciona água ao
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13/23 material refratário seco. Quando se mistura o material refratário seco com a água, aplica-se o material refratário na superficie da estrutura.
[0030] Em algumas incorporações, tal como quando o material refratário é aplicado por processo de pulverização pneumática, uma porcentagem da solução de nitrito de sódio ou água pode ser adicionada a um misturador para préumidificação. A água ou a solução de nitrito de sódio restante pode ser adicionada no bocal. Em algumas incorporações, de 25% a 75% da quantidade total da solução de nitrito de sódio pode ser adicionada para pré-umidificação antes de carregar o material numa massa de gunite e 25% a 75% da quantidade total da solução de nitrito de sódio é adicionada no bocal. A pré-umidificação pode ser benéfica em casos de pulverização em espaço confinado. Opcionalmente, 100% da solução de nitrito de sódio é incorporada no material refratário no bocal.
[0031] Aplicações de pulverização pneumática a seco criam mais poeira que processos de aplicação úmidos, que historicamente impedem o uso de material refratário de partículas finas. Em uma ou mais incorporações, quando o material refratário é aplicado em aplicações de pulverização pneumática a seco, o uso de solução de nitrito de sódio promove umedecimento no bocal levando a baixo nivel de poeira durante a pulverização. Assim, o material refratário como usado nos materiais ou processos providos pode conter um teor de pó fino aproximadamente menor que 45 microns em tamanho de partícula, que é mais fino que misturas de pulverização de baixo teor de cimento convencionais. Sem a intenção de estar ligado por teoria, acredita-se que a solução de nitrito de
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14/23 sódio diminui a quantidade de poeira que pode ocorrer quando o material refratário é aplicado na superficie da estrutura.
[0032] Além disso, quanto o material refratário compreende ainda um dispersante, a porcentagem em peso de água diminui comparada com a porcentagem em peso de água em processos de aplicação de refratário que não utilizam o aditivo de nitrito de sódio. O material refratário parece úmido na superficie da estrutura, mas ele não desmorona devido à reação de aditivo de nitrito de sódio. Sem a intenção de estar ligado por teoria, acredita-se que o aditivo de nitrito de sódio compensa a atividade do dispersante. Isto permite baixas taxas de rebote porque agregados maiores se incorporarão no substrato úmido. Seções transversais cortadas de painéis de teste pulverizados e queimados mostram a mesma distribuição de tamanho de grão que os materiais fundidos. Não há perda óbvia de componentes de grão do rebote.
[0033] Vários aspectos da presente invenção são ilustrados pelos seguintes exemplos não limitativos. Os exemplos são para fins ilustrativos e não são uma limitação em qualquer prática da presente invenção. Entender-se-á que variações e modificações podem ser feitas sem se afastar do espirito e abrangência da invenção. Os reagentes aqui ilustrados são obteníveis comercialmente, e uma pessoa com experiência na técnica compreende prontamente onde obter tais reagentes. Aspectos exemplares [0034] Deve-se entender agora que os vários aspectos do processo para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura são descritos e tais aspectos podem ser utilizados em conjunto com vários outros aspectos.
[0035] Num primeiro aspecto, a divulgação provê um processo
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15/23 para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura. 0 processo inclui misturar um aditivo de nitrito de sódio (NaNCfo) com um material refratário; e aplicar o material refratário numa superfície da estrutura.
[0036] Num segundo aspecto, a divulgação provê o processo do primeiro aspecto no qual o aditivo de nitrito de sódio compreende uma solução de nitrito de sódio com 1,0 por cento em peso a 8,0 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso total da solução.
[0037] Num terceiro aspecto, a divulgação provê o processo do segundo aspecto, no qual a solução de nitrito de sódio é uma solução aquosa.
[0038] Num quarto aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao terceiro aspecto, no qual o aditivo de nitrito de sódio (NaNCfo) é misturado com o material refratário cinco minutos antes de aplicar o material refratário na superfície da estrutura.
[0039] Num quinto aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao quarto aspecto, no qual o material refratário compreende um material refratário de baixo teor de cimento tendo menos que 2,5 por cento em peso de óxido de cálcio.
[0040] Num sexto aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao quinto aspecto, no qual o material refratário compreende métodos de fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação ou gunite úmido.
[0041] Num sétimo aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao sexto aspecto, no qual o material refratário compreende alumina.
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16/23 [0042] Num oitavo aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao sétimo aspecto, no qual o material refratário compreende ainda um dispersante selecionado do grupo consistindo de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos.
[0043] Num nono aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao oitavo aspecto, no qual o processo compreende ainda adicionar um dispersante ao material refratário antes de adicionar o aditivo de nitrito de sódio (NaNO2) , sendo que a quantidade de dispersante é de 0,08 por cento em peso a 1,0 por cento em peso baseada no peso total do material refratário.
[0044] Num décimo aspecto, misturar uma solução de nitrito de sódio com um material refratário, a solução de nitrito de sódio compreendendo de 0,01 por cento em peso a 8,0 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso total da solução; sendo que o aditivo é misturado numa porcentagem em peso de 1,0 por cento em peso a 10,0 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso combinado do material refratário seco e da solução de nitrito de sódio; e aplicar o material refratário na superfície da estrutura.
[0045] Num décimo-primeiro aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido no décimo aspecto, no qual a aplicação do material refratário compreende métodos de fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação ou gunite úmido.
[0046] Num décimo-segundo aspecto, a divulgação provê o método de acordo com o décimo aspecto ou o décimo-primeiro aspecto, no qual o material refratário compreende menos que
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2,5 por cento em peso de óxido de cálcio.
[0047] Num décimo-terceiro aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do décimo ao décimo-segundo aspecto, no qual o material refratário compreende alumina.
[0048] Num décimo-quarto aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do décimo ao décimo-terceiro aspecto, no qual o material refratário compreende um dispersante selecionado do grupo consistindo de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos.
[0049] Num décimo-quinto aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do décimo ao décimo-quarto aspecto, no qual o dispersante está presente no material refratário antes da adição do aditivo de nitrito de sódio numa quantidade de 0,08 a 1,0 por cento em peso baseado no peso do material refratário seco.
[0050] Num décimo-sexto aspecto, um processo para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura inclui: misturar um aditivo de nitrito de sódio com um material refratário, o aditivo de nitrito de sódio compreendendo nitrito de sódio em pó e água, sendo que a quantidade de nitrito de sódio em pó é de 1,0 por cento em peso a 40 por cento em peso do peso total da solução de nitrito de sódio e de 0,10 por cento em peso a 10 por cento em peso baseado no peso combinado do material refratário seco e do aditivo de nitrito de sódio; e aplicar o material refratário numa superficie da estrutura por métodos de fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação ou gunite úmido; o material refratário
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18/23 compreendendo um dispersante selecionado do grupo consistindo de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos; o material refratário compreendendo entre 50 por cento em peso e 85 por cento em peso de alumina. [0051] Num décimo-sétimo aspecto, a divulgação provê um processo conforme definido pelo décimo-sexto aspecto, no qual o dispersante está presente numa quantidade de 0,08 por cento em peso a 1,0 por cento em peso ou numa quantidade de 0,08 por cento em peso a 0,1 por cento em peso.
[0052] Num décimo-oitavo aspecto, a divulgação provê um aspecto de acordo com o décimo-sexto aspecto ou de acordo com o décimo-sétimo aspecto, no qual a mistura compreende ainda baixas adições de água.
[0053] Num décimo-nono aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do décimo-sexto ao décimo-oitavo aspecto, no qual o material refratário compreende menos que 2,5 por cento em peso de óxido de cálcio.
[0054] Num vigésimo aspecto, a divulgação provê uma composição refratária que inclui um material refratário de baixo teor de cimento, sendo que o material refratário de baixo teor de cimento compreende de 50 por cento em peso a 85 por cento em peso de alumina; um aditivo de nitrito de sódio, sendo que o aditivo de nitrito de sódio compreende uma solução de nitrito de sódio tendo de 1 por cento em peso a 8 por cento em peso de nitrito de sódio (NaNCU) baseado no peso total da solução de nitrito de sódio e de 1 por cento em peso a 10 por cento em peso com base no peso total do material refratário; e opcionalmente, um dispersante escolhido de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e
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19/23 combinações dos mesmos.
Exemplos
Exemplo 1: Formação de um material refratário e aplicação [0055] Misturou-se 60% de um refratário fusivel a base de alumina com 5% de cimento de aluminato de cálcio e um dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de poli (glicol etilênico) ) , 70 por cento em peso de mulita (por exemplo, agregado Mulcoa 60) malha 4 a malha 325 (58, 6% em peso de AI2O3) , 5 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 6 por cento em peso de microssilica (por exemplo, Elkem 966) , 15 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis) , 0,0 8 por cento em peso de poli(glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis) para formar o material refratário seco. Misturou-se o material refratário seco com 2,8% de solução de nitrato de sódio numa quantidade de 5,5 por cento em peso (baseado no peso combinado do material refratário seco e da solução de nitrito de sódio. Após misturar o material por 5 minutos, o material foi batido com um martelo pneumático sem assentamento. O tempo de trabalho foi de 30 minutos, o tempo de ajuste em torno de 3 horas. A força final de esmagamento a frio após queima a 1500°F foi de 18000 psi, a perda de abrasão de acordo com ASTM C 704 foi de 4,5 cm3 e a retração de menos que 0,1%.
Exemplo 2: Formação de massa de reparação seca pneumática e aplicação [0056] Amassou-se 60% de um refratário a base de alumina com 5% de cimento de aluminato de cálcio e um dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de
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20/23 poli(glicol etilênico)), 70 por cento em peso de mulita (por exemplo, agregado Mulcoa 60) malha 4 a malha 325 (58,6% em peso de AI2O3) , 5 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 6 por cento em peso de microssílica (por exemplo, Elkem 966), 15 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis), 0,08 por cento em peso de poli(glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis) com uma máquina de amassar concreto de bojo rotatório pneumático numa taxa de 2500 libras por hora. No bocal, adicionou-se 2,8 por cento em peso de solução de nitrito de sódio com uma bomba de alta pressão em 200 psi, para uma quantidade final de 5,5 por cento em peso de solução de nitrito de sódio (baseado no peso combinado do refratário seco e da solução de nitrito de sódio) . O rebote global foi menor que 10%. A força final de esmagamento a frio após queima a 1500°F foi de 12000 psi, a perda de abrasão de acordo com ASTM C 704 foi de 7 cm3 e a retração foi menor que 0,15%.
[0057] O mesmo material refratário pode ser misturado com nitrito de sódio sem água regular para propósitos de fundição e bombeamento em taxas entre 4,5% e 5,5% dependendo da situação de instalação e das propriedades desejadas.
Exemplo 3: Formação de material de compactação e aplicação [0058] Misturou-se 82% de um refratário fusível a base de alumina com 2% de cimento de aluminato de cálcio e um dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de poli (glicol etilênico)), 77 por cento em peso de bauxita malha 3 a malha 325 (85% em peso de AI2O3) , 2 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 5 por cento em peso de microssílica (por exemplo,
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Elkem 966) , 12 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis), 0,06 por cento em peso de poli (glicol etilênico) , e 3, 94 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis) para formar o material refratário seco. Misturou-se o material refratário seco com 2,8% de solução de nitrato de sódio para uma quantidade final de 4,3 por cento em peso de solução de nitrito de sódio (baseado no peso combinado do material refratário seco e da solução de nitrito de sódio. Após misturar o material por 5 minutos, o material foi batido com um martelo pneumático sem assentamento.
Exemplo 4: Formação de material de compactação e aplicação [0059] Misturou-se um refratário fusível a base de carbeto de silício com 5% de cimento de aluminato de cálcio e um dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de poli (glicol etilênico)), 72 por cento em peso do carbeto de silício malha 4 a malha 325 (98% em peso de SiC, Electro Abrasives), 5 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 7 por cento em peso de microssílica (por exemplo, Elkem 966) , 12 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis), 0,08 por cento em peso de poli(glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis) para formar o material refratário seco. Misturou-se o material refratário seco com 5% de solução de nitrato de sódio para uma quantidade final de 4,3 por cento em peso de solução de nitrito de sódio (baseado no peso combinado do material refratário seco e da solução de nitrito de sódio. Após misturar o material por 5 minutos, o material foi batido com um martelo pneumático sem assentamento.
Exemplo 5: Formação de material de compactação e aplicação
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22/23 [0060] Misturou-se 50% de um refratário fusível a base de alumina com 20% de adições de carbeto de silício e 5% de cimento de aluminato de cálcio e um dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de poli (glicol etilênico) ) , 53 por cento em peso de mulita (por exemplo, agregado Mulcoa 40) malha 4 a malha 325 (58, 6% em peso de AI2O3) , 20 por cento em peso de SiC (98% de SiC Electro
Abrasives) < malha 35, 5 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 6 por cento em peso de microssílica (por exemplo, Elkem 966) , 15 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis) , 0,0 8 por cento em peso de poli(glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis) com 2,8% de solução de nitrato de sódio para uma quantidade final de 5,5 por cento em peso de solução de nitrito de sódio para refratário. Após misturar o material por 5 minutos, o material foi batido com um martelo pneumático sem assentamento.
Exemplo 6: Formação de material de compactação e aplicação [0061] Misturou-se 60% de refratário fusível a basede carbeto de silício com 0,2% de óxido de cálcio eum dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de poli (glicol etilênico)), 70 por cento em peso de mulita (por exemplo, agregado Mulcoa 60) malha 4 a malha325 (58,6% em peso de AI2O3) , 0,6 por cento em peso de cimentode aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 6 por cento em peso de microssílica (por exemplo, Elkem 966) , 15 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis), 3% de alumina hidratável (Dynabond Aluchem), 0,08 por cento em peso de poli (glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de
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23/23 alumina reativa (por exemplo, de Almatis) para formar o material refratário seco. Misturou-se o material refratário seco com 2,8% de solução de nitrato de sódio para uma quantidade final de 5,5 por cento em peso de solução de nitrito de sódio para refratário. Após misturar o material por 5 minutos, o material foi batido com um martelo pneumático sem assentamento.
[0062] Várias modificações da presente invenção, além daquelas aqui mostradas e descritas, tornar-se-ão óbvias para os especialistas na técnica a partir da descrição acima. Tais modificações também têm a intenção de cair dentro dos limites da abrangência das reivindicações anexas.
[0063] Entenda-se que todos os reagentes são obteníveis por fontes conhecidas na técnica, a menos que especificado de outro modo.
[0064] As patentes e publicações mencionadas no relatório descritivo são indicativas dos níveis dos especialistas na técnica aos quais a invenção pertence. Estas patentes e publicações são aqui incorporadas por referência na mesma extensão como se cada patente ou publicação individual fosse especificamente e individualmente incorporada aqui por referência.

Claims (20)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura, caracterizado pelo fato de compreender: misturar um aditivo de nitrito de sódio (NaNC^) com um material refratário; e aplicar o material refratário numa superfície da estrutura.
  2. 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o aditivo de nitrito de sódio compreender uma solução de nitrito de sódio com 1,0 por cento em peso a 40,0 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso total da solução.
  3. 3. Processo, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de a solução de nitrito de sódio ser uma solução aquosa.
  4. 4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o aditivo de nitrito de sódio (NaNCU) ser misturado com o material refratário cinco minutos antes de aplicar o material refratário na superfície da estrutura.
  5. 5. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o material refratário compreender um material refratário de baixo teor de cimento tendo menos que 2,5 por cento em peso de óxido de cálcio.
  6. 6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de a aplicação do material refratário compreender métodos de fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação ou gunite úmido.
  7. 7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o material refratário compreender alumina.
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  8. 8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de o material refratário compreender ainda um dispersante selecionado do grupo consistindo de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos.
  9. 9. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de compreender ainda adicionar um dispersante ao material refratário antes de adicionar o aditivo de nitrito de sódio (NaNCU) , sendo que a quantidade de dispersante é de 0,08 por cento em peso a 1,0 por cento em peso baseada no peso total do material refratário.
  10. 10. Processo para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura, caracterizado pelo fato de compreender: misturar uma solução de nitrito de sódio com um material refratário, a solução de nitrito de sódio compreendendo de 0,01 por cento em peso a 40,0 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso da solução, sendo que a solução de nitrito de sódio é misturada numa porcentagem em peso de 0,01 por cento em peso a 4,0 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso combinado de material refratário seco e da solução de nitrito de sódio; e aplicar o material refratário na superficie da estrutura.
  11. 11. Processo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de a aplicação do material refratário compreender métodos de fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação ou gunite úmido.
  12. 12. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 ou 11, caracterizado pelo fato de o material refratário compreender menos que 2,5 por cento em peso de óxido de cálcio.
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  13. 13. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 ou 11, caracterizado pelo fato de o material refratário compreender alumina.
  14. 14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 ou 11, caracterizado pelo fato de o material refratário compreender um dispersante selecionado do grupo consistindo de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos.
  15. 15. Processo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o dispersante estar presente no material refratário antes da adição do aditivo de nitrito de sódio numa quantidade de 0,08 a 1.0 por cento em peso.
  16. 16. Processo para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura, caracterizado pelo fato de compreender: misturar um aditivo de nitrito de sódio com um material refratário, o aditivo de nitrito de sódio compreendendo nitrito de sódio em pó e água, sendo que a quantidade de nitrito de sódio em pó é de 1,0 por cento em peso a 40 por cento em peso do peso total da solução de nitrito de sódio e de 0,10 por cento em peso a 10 por cento em peso baseado no peso combinado do material refratário seco e do aditivo de nitrito de sódio; e aplicar o material refratário numa superficie da estrutura por métodos de fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação ou gunite úmido; o material refratário compreendendo um dispersante selecionado do grupo consistindo de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos; o material refratário compreendendo entre 50 por cento em peso e 85 por cento em peso de alumina.
  17. 17. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado
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    4/4 pelo fato de o dispersante estar numa quantidade de 0,08 por cento em peso a 1,0 por cento em peso ou numa quantidade de 0,08 por cento em peso a 0,1 por cento em peso.
  18. 18. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de a mistura compreender ainda baixas adições de água.
  19. 19. Processo, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de o material refratário compreender menos que 2,5 por cento em peso de óxido de cálcio.
  20. 20. Composição refratária, caracterizada pelo fato de compreender: um material refratário de baixo teor de cimento, sendo que o material refratário de baixo teor de cimento compreende de 50 por cento em peso a 80 por cento em peso de alumina; um aditivo de nitrito de sódio, sendo que o aditivo de nitrito de sódio compreende uma solução de nitrito de sódio tendo de 1,0 por cento em peso a 40,0 por cento em peso de nitrito de sódio (NaNCh) baseado no peso total da solução de nitrito de sódio e de 0,1 por cento em peso a 5,0 por cento em peso com base no peso total do material refratário; e opcionalmente, um dispersante escolhido de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos.
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