BR112020004028A2

BR112020004028A2 - matéria-prima para a produção de um produto resistente ao fogo, uso dessa matéria-prima, assim como um produto resistente ao fogo, que compreende uma tal matéria-prima

Info

Publication number: BR112020004028A2
Application number: BR112020004028-2A
Authority: BR
Inventors: Juergen Muehlhaeusser; Raghunath Prasad Rana; Gerald Reif; Milos Blajs
Original assignee: Refractory Intellectual Property Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2017-11-08
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2020-09-08
Also published as: EP3483133A1; WO2019091618A1; US20200277226A1; RU2020109654A3; ES2817413T3; EP3483133B1; RU2764976C2; CA3072124A1; PL3483133T3; CN111094211A; RU2020109654A; US11981609B2

Abstract

A presente invenção se refere a uma matéria-prima para a produção de um produto resistente ao fogo, uso dessa matéria-prima, assim como um produto resistente ao fogo, que compreende uma tal matéria-prima.

Description

“MATÉRIA-PRIMA PARA A PRODUÇÃO DE UM PRODUTO RESISTENTE AO FOGO, USO DESSA MATÉRIA-PRIMA, ASSIM COMO UM PRODUTO RESISTENTE AO FOGO, QUE COMPREENDE UMA TAL MATÉRIA-PRIMA” Descrição

[0001] A presente invenção se refere a uma matéria-prima para a produção de um produto resistente ao fogo, uso dessa matéria-prima, assim como um produto resistente ao fogo, que compreende uma tal matéria-prima.

[0002] Produtos resistentes ao fogo podem ser produzidos a partir de matérias-primas. Tais matérias-primas podem estar presentes na natureza como matérias-primas naturais (por exemplo, magnesita) ou podem ser produzidas como matérias-primas sintéticas através de um processo técnico (por exemplo, óxido de magnésio sinterizado). Neste caso, as matérias-primas, para produzir o produto resistente ao fogo, são disponibilizadas misturadas a uma mistura e, em seguida, são transformadas em um produto resistente ao fogo. Para a produção de produtos sinterizados resistentes ao fogo, as matérias-primas da mistura são aplicadas de tal modo com temperatura, que as matérias-primas da mistura são sinterizadas umas com as outras e, em seguida, formam um produto sinterizado resistente ao fogo. Para a produção de um produto resistente ao fogo em forma de um concreto resistente ao fogo, um cimento e pelo menos uma matéria- prima resistente ao fogo são misturados um com o outro, depois do que se deixa o cimento fazer pega rápida, para obter, depois da pega rápida, um concreto resistente ao fogo.

[0003] O termo “produto resistente ao fogo” no sentido da invenção, designa, em particular, produtos com uma temperatura de uso superior a 600 oC e preferivelmente materiais resistentes ao fogo, de acordo com a norma DIN 51060:2000-06, portanto, materiais com um equivalente do cone pirométrico > SK 17. A determinação do equivalente do cone pirométrico pode ocorrer, em particular, de acordo com a norma DIN EN 993-12: 1997-06.

[0004] Para fins de isolamento a altas temperaturas, são necessários produtos resistentes ao fogo com propriedades de isolamento. Tais produtos resistentes ao fogo com propriedades de isolamento são produzidos usando matérias- primas com uma alta porosidade e associadas com um alto valor de isolamento. Tais matérias-primas com uma alta porosidade são designadas também como matérias-primas leves.

[0005] Uma matéria-prima leve típica é, por exemplo, argila refratária leve. No caso da argila refratária leve trata-se de uma matéria-prima altamente porosa à base de argila refratária (portanto, de uma matéria-prima à base dos óxidos Al2O3 e SiO2). No entanto, as temperaturas de aplicação de produtos resistentes ao fogo, que são produzidos usando argila refratária leve, são limitadas. Via de regra, as temperaturas de aplicação de produtos resistentes ao fogo, que são produzidos usando argila refratária leve, são inferiores a 1400 oC.

[0006] Uma matéria-prima leve alternativa é o córundo esférico oco. Essa matéria-prima leve consiste amplamente em córundo e apresenta uma alta resistência ao fogo, de modo que as temperaturas de aplicação de um produto resistente ao fogo produzido usando córundo esférico oco,

praticamente não são limitadas devido à presença de córundo esférico oco. No entanto, o córundo esférico oco é produzido soprando uma massa fundida de córundo e, com isso, é tecnicamente muito dispendioso, de modo que a produção de produtos resistentes ao fogo usando córundo esférico oco muitas vezes não é considerada, respectivamente, não é economicamente interessante.

[0007] O objeto da presente invenção tem por base disponibilizar uma matéria-prima, através da qual pode ser produzido um produto resistente ao fogo de baixa densidade. Em particular, o objeto da invenção, neste aspecto, tem por base disponibilizar uma matéria-prima em forma de uma matéria-prima leve, através da qual pode ser produzido um produto resistente ao fogo de baixa densidade.

[0008] Um outro objeto da invenção consiste em disponibilizar uma tal matéria-prima, através da qual pode ser produzido um produto resistente ao fogo com um alto valor de isolamento.

[0009] Um outro objeto da invenção consiste em disponibilizar uma tal matéria-prima, que permite a produção de um produto resistente ao fogo, ao mesmo tempo, com altas temperaturas de aplicação, em particular, também com temperaturas de aplicação superiores a 1600 oC ou também superiores a 1650 oC. Em particular, o objeto da invenção tem por base disponibilizar uma tal matéria-prima, que a 1600 oC ou também a 1650 oC não forme fases de fusão.

[0010] Um outro objeto da invenção consiste em disponibilizar uma tal matéria-prima, que pode ser produzida de forma tecnicamente simples, em particular, tecnicamente mais simples do que a produção do córundo esférico oco.

[0011] Um outro objeto da invenção consiste em disponibilizar um produto resistente ao fogo, que compreende uma tal matéria-prima.

[0012] Para resolver esses objetos, de acordo com a invenção, é disponibilizada uma matéria-prima para a produção de um produto resistente ao fogo, que compreende as seguintes características:

[0013] a matéria-prima apresenta uma composição química, segundo a qual os seguintes óxidos estão presentes, respectivamente, nas seguintes proporções: Al2O3: 83 a 93 % em massa, MgO: 2 a 10 % em massa, CaO: 2 a 10 % em massa; a matéria-prima apresenta uma porosidade aberta na faixa de 30 a 60 % em volume.

[0014] Surpreendentemente foi verificado, de acordo com a invenção, que através de uma matéria-prima, que apresenta uma tal composição química e uma tal porosidade aberta, é possível resolver os objetos acima mencionados.

[0015] Assim, através de uma tal matéria-prima de acordo com a invenção, que devido à sua alta porosidade aberta e sua baixa densidade associada também pode ser designada como matéria-prima leve, pode ser produzido um produto resistente ao fogo de baixa densidade e com um alto valor de isolamento. Em particular, no contexto da invenção também foi verificado, que um produto resistente ao fogo produzido usando a matéria-prima de acordo com a invenção, permite temperaturas de aplicação superiores a 1600 oC e, em parte, também superiores a 1650 oC. Além disso, a matéria-prima de acordo com a invenção pode ser disponibilizada de tal modo, que a 1600 oC ou também a 1650 oC, essa não forme quaisquer fases de fusão. Em particular, a matéria-prima de acordo com a invenção, contudo, também pode ser produzida com recursos técnicos particularmente baixos. Além disso, a matéria-prima de acordo com a invenção, pode ser produzida também com poucos recursos econômicos, em particular, também a partir de matérias- primas favoráveis, através de processos tecnicamente simples.

[0016] A matéria-prima de acordo com a invenção, apresenta uma composição química, segundo a qual o Al2O3 está presente em uma proporção na faixa de 83 a 93 % em massa. De acordo com uma forma de realização ainda mais preferida, a matéria-prima apresenta uma composição química, segundo a qual o Al2O3 está presente em uma proporção na faixa de 85 a 90 % em massa.

[0017] A matéria-prima de acordo com a invenção apresenta, além disso, uma composição química, segundo a qual o MgO está presente em uma proporção na faixa de 2 a 10 % em massa. De acordo com uma forma de realização ainda mais preferida, a matéria-prima apresenta uma composição química, segundo a qual o MgO está presente em uma proporção na faixa de 4 a 9 % em massa.

[0018] A matéria-prima de acordo com a invenção apresenta, além disso, uma composição química, segundo a qual o CaO está presente em uma proporção na faixa de 2 a 10 % em massa. De acordo com uma forma de realização ainda mais preferida, a matéria-prima apresenta uma composição química, segundo a qual o CaO está presente em uma proporção na faixa de 5 a 8 % em massa.

[0019] Os dados aqui mencionados em relação às proporções em massa de óxidos na matéria-prima de acordo com a invenção, referem-se respectivamente à massa total da matéria-prima, portanto, à massa total das substâncias de acordo com a composição química da matéria-prima de acordo com a invenção.

[0020] A composição química da matéria-prima é determinada por meio de análise de fluorescência de raios X (RFA), de acordo com a norma DIN EN ISO 12677:2013-02.

[0021] De acordo com a invenção foi verificado, que as propriedades da matéria-prima de acordo com a invenção, em particular, sua alta resistência às chamas, podem piorar, se a matéria-prima, além dos óxidos Al2O3, MgO e CaO, apresentar proporções de outras substâncias.

[0022] De acordo com uma forma de realização preferida, é previsto, neste aspecto, que a matéria-prima de acordo com a invenção apesente uma composição química, segundo a qual os óxidos Al2O3, MgO e CaO estão presentes em uma proporção total de pelo menos 98 % em massa, de modo ainda mais preferido, em uma proporção total de pelo menos 99 % em peso, respectivamente com base na massa total das substâncias da composição química da matéria-prima de acordo com a invenção.

[0023] De modo correspondente pode ser previsto, que a matéria-prima de acordo com a invenção apesente uma composição química, segundo a qual, além dos óxidos Al2O3, MgO e CaO, estão presentes outras substâncias em uma proporção inferior a 2 % em massa, em particular, em uma proporção inferior a 1 % em massa.

[0024] De acordo com a invenção, foi verificado que, em particular, devido à presença dos óxidos SiO2 e Fe2O3 na matéria-prima de acordo com a invenção, as propriedades da matéria-prima, em particular, suas propriedades de resistência às chamas, podem piorar.

[0025] De acordo com uma forma de realização, por conseguinte, é previsto, que a matéria-prima de acordo com a invenção apresente uma composição química com uma proporção de SiO2 inferior a 0,5 % em massa, de modo ainda mais preferido, em uma proporção inferior a 0,3 % em massa.

[0026] De acordo com uma forma de realização, por conseguinte, é previsto, que a matéria-prima de acordo com a invenção apresente uma composição química com uma proporção de Fe2O3 inferior a 0,5 % em massa, de modo ainda mais preferido, em uma proporção inferior a 0,3 % em massa.

[0027] Visto que a resistência às chamas da matéria- prima de acordo com a invenção, em particular, também devido à presença de óxidos de metal alcalino pode ser prejudicada de forma negativa, de acordo com uma forma de realização é previsto, que a matéria-prima de acordo com a invenção apresente uma composição química com uma proporção de Na2O inferior a 0,5 % em massa, de modo ainda mais preferido, inferior a 0,2 % em massa. De acordo com um desenvolvimento desse pensamento da invenção é previsto, que a matéria-prima de acordo com a invenção apresente uma composição química com uma proporção total de óxidos de metal alcalino (em particular, Na2O, K2O e Li2O) inferior a 0,5 % em massa e de modo ainda mais preferido, inferior a 0,2 % em massa.

[0028] A matéria-prima de acordo com a invenção,

apresenta uma porosidade aberta na faixa de 30 a 60 % em volume. Devido a uma porosidade aberta tão alta, a matéria- prima de acordo com a invenção, apresenta apenas uma baixa condutibilidade térmica, de modo que através do uso da matéria-prima de acordo com a invenção para a produção de um produto resistente ao fogo, as propriedades de isolamento do produto resistente ao fogo podem melhorar.

[0029] Neste aspecto, foi verificado, de acordo com a invenção, que em uma porosidade aberta da matéria-prima de acordo com a invenção inferior a 30 % em volume, o valor de isolamento do produto resistente ao fogo, melhora em parte, apenas de forma insuficiente e em uma porosidade aberta superior a 60 % em volume, a resistência do produto resistente ao fogo pode piorar. Neste aspecto, uma porosidade aberta da matéria-prima de acordo com a invenção na faixa de 30 a 60 % em volume, mostrou ser particularmente vantajosa. De modo particularmente preferido, a matéria-prima de acordo com a invenção apresenta uma porosidade aberta na faixa de 35 a 55 % em volume. A porosidade aberta é determinada de acordo com a norma DIN 66133:1993-06.

[0030] A matéria-prima de acordo com a invenção apresenta preferivelmente uma densidade aparente na faixa de 1,60 a 2,50 g/cm3, de modo ainda mais preferido, uma densidade aparente na faixa de 1,66 a 2,30 g/cm3. A densidade aparente é determinada de acordo com a norma DIN EN 993-1:1995-04.

[0031] Preferivelmente, a matéria-prima de acordo com a invenção apresenta um peso aparente (respectivamente uma densidade aparente) na faixa de 600 a 1000 g/l. O peso aparente é determinado de acordo com a norma DIN EN ISO 60:2000-01.

[0032] Verificou-se como sendo muito vantajoso no contexto da invenção, se a matéria-prima de acordo com a invenção apresentar um tamanho de poro extremamente baixo. Em particular, foi verificado, que a matéria-prima de acordo com a invenção, com um tamanho de poro amplamente pequeno, pode apresentar uma alta porosidade aberta, ao mesmo tempo, com alta resistência. Preferivelmente é previsto, que a matéria-prima de acordo com a invenção apresente uma distribuição do tamanho de poro, segundo a qual pelo menos 90 % em volume, do volume de poro dos poros abertos são formados a partir de poros com um tamanho de poro inferior a 50 µm.

[0033] A distribuição do tamanho de poro é determinada por meio de porosimetria por intrusão de mercúrio, de acordo com a norma DIN 66133:1993-06.

[0034] Preferivelmente, a matéria-prima apresenta a fase mineralógica Ca2Mg2Al28O46. Essa fase é característica para a matéria-prima de acordo com a invenção e essa é obtida regularmente na produção da matéria-prima de acordo com a invenção, desde que essa apresente a composição química de acordo com a invenção. A matéria-prima de acordo com a invenção apresenta a fase Ca2Mg2Al28O46, que pode ser escrita como fórmula química, respectivamente, em sua forma de óxido também como 2CaO  2MgO  14Al2O3, preferivelmente em uma proporção na faixa de 20 a 50 % em massa e de modo particularmente preferido, em uma proporção na faixa de 30 a 50 % em massa, com base na massa total da matéria-prima.

[0035] Preferivelmente, a matéria-prima de acordo com a invenção apresenta a fase mineralógica CaMg2Al16O27. Essa fase, do mesmo modo, é característica para a matéria-prima de acordo com a invenção, sendo que a matéria-prima apesenta essa fase regularmente, se essa apresentar a composição química de acordo com a invenção. A matéria- prima de acordo com a invenção apresenta essa fase, que pode ser escrita como fórmula química, respectivamente, em sua forma de óxido também como CaO  2MgO  8Al2O3, preferivelmente em uma proporção na faixa de 20 a 50 % em massa e de modo particularmente preferido, em uma proporção na faixa de 30 a 50 % em massa, com base na massa total da matéria-prima.

[0036] Preferivelmente, a matéria-prima de acordo com a invenção, pode apresentar a fase mineralógica CaAl4O7 (grossita). A matéria-prima de acordo com a invenção apresenta essa fase, que pode ser escrita como fórmula química, respectivamente, em sua forma de óxido também como CaO  2Al2O3, preferivelmente em uma proporção na faixa de 1 a 9 % em massa e de modo particularmente preferido, em uma proporção na faixa de 3 a 7 % em massa, com base na massa total da matéria-prima.

[0037] Preferivelmente, a matéria-prima de acordo com a invenção pode apresentar a fase mineralógica CaAl12O19 (hibonita). A matéria-prima de acordo com a invenção apresenta essa fase, que pode ser escrita como fórmula química, respectivamente, em sua forma de óxido também como CaO  6Al2O3, preferivelmente em uma proporção na faixa de 1 a 9 % em massa e de modo particularmente preferido, em uma proporção na faixa de 3 a 7 % em massa, com base na massa total da matéria-prima.

[0038] A matéria-prima de acordo com a invenção, pode apresentar, em particular, a fase mineralógica espinélio (MgAl2O4; MgO  Al2O3), que é designada também como espinélio “real”, respectivamente, como espinélio de óxido de magnésio, apesar de suas proporções de Al2O3 e MgO, apenas em uma proporção relativamente baixa. Preferivelmente é previsto, que a matéria-prima espinélio de acordo com a invenção, esteja presente em uma proporção inferior a 8 % em massa, de modo ainda mais preferido em uma proporção inferior a 5 % em massa. Contudo, pode ser previsto, que a matéria-prima apresente a fase espinélio em uma proporção de pelo menos 1 % em massa. Os dados em % em massa acima mencionados referem-se respectivamente à massa total da matéria-prima.

[0039] De acordo com a invenção foi verificado, que as propriedades da matéria-prima de acordo com a invenção, em particular, sua alta resistência às chamas, podem piorar, se a matéria-prima, além das fases mineralógicas Ca2Mg2Al28O46, CaMg2Al16O27, grossita, hibonita e espinélio acima mencionadas, apresentar proporções de outras fases. De acordo com uma forma de realização preferida, é previsto, por conseguinte, que a matéria-prima de acordo com a invenção, apresente uma massa total dessas mineralógicas de pelo menos 97 % em massa, de modo ainda mais preferido de pelo menos 99 % em massa, respectivamente com base na massa total da matéria-prima de acordo com a invenção.

[0040] De modo correspondente pode ser previsto, que a matéria-prima de acordo com a invenção, além das fases mineralógicas Ca2Mg2Al28O46, CaMg2Al16O27, grossita, hibonita e espinélio acima mencionadas, apresente proporções de outras fases em uma proporção inferior a 3 % em massa, de modo ainda mais preferido em uma proporção inferior a 1 % em massa.

[0041] O tipo e proporção das fases mineralógicas na matéria-prima de acordo com a invenção, são determinadas por meio da difractometria de raios X, de acordo com a norma DIN EN 13925-1:2003-07.

[0042] O objetivo da invenção é também o uso da matéria- prima de acordo com a invenção, aqui publicada, para a produção de um produto resistente ao fogo.

[0043] Esse uso ocorre preferivelmente com a condição, de que a matéria-prima de acordo com a invenção é misturada com outras matérias-primas e é transformada em um produto resistente ao fogo.

[0044] De acordo com uma forma de realização, a matéria- prima é usada para a produção de um produto sinterizado resistente ao fogo, portanto, de um produto cerâmico sinterizado resistente ao fogo. Preferivelmente, esse uso da matéria-prima de acordo com a invenção ocorre com a condição, de que a matéria-prima é misturada com outras matérias-primas e, em seguida, queimada para formar um produto sinterizado resistente ao fogo, respectivamente, seja submetida a uma queima de sinterização. Depois da mistura e antes da queima, a mistura da matéria-prima de acordo com a invenção pode ser moldada com as outras matérias-primas, portanto, com a mistura criada neste aspecto, por exemplo, através de prensagem. Neste aspecto, a mistura pode ser prensada, por exemplo, para formar um corpo moldado não queimado, um chamado corpo verde. Este corpo verde pode, em seguida, tal como citado acima, ser submetido a uma queima de sinterização.

[0045] De acordo com uma forma de realização particularmente preferida, a matéria-prima é usada para a produção de um produto ligado por cimento, resistente ao fogo, portanto, um concreto resistente ao fogo. Preferivelmente, esse uso da matéria-prima de acordo com a invenção ocorre com a condição, de que a matéria-prima é misturada com um cimento e opcionalmente água e, em seguida, o cimento é deixado para fazer pega rápida. Depois da pega rápida do cimento, obtém-se um concreto resistente ao fogo. Preferivelmente, a matéria-prima é misturada com um cimento de pega rápida hidráulico, de modo particularmente preferido, com um cimento de aluminato de cálcio.

[0046] O objetivo da invenção é também um produto resistente ao fogo, que compreende uma matéria-prima de acordo com a invenção. Preferivelmente, um tal produto resistente ao fogo, tal como citado acima, está presente em forma de um concreto resistente ao fogo.

[0047] Preferivelmente, um tal concreto resistente ao fogo compreende um cimento de aluminato de cálcio e uma matéria-prima de acordo com a invenção.

[0048] Um produto resistente ao fogo, produzido usando uma matéria-prima de acordo com a invenção, pode apresentar a matéria-prima de acordo com a invenção em uma proporção, que corresponde às condições de aplicação do produto resistente ao fogo. Com o aumento da proporção da matéria- prima de acordo com a invenção no produto resistente ao fogo, aumentam, neste caso, as propriedades de isolamento do produto. Ao mesmo tempo, com o aumento da proporção da matéria-prima de acordo com a invenção no produto resistente ao fogo, contudo, também sua resistência, em particular, sua resistência à pressão, pode cair. No contexto da invenção, uma proporção da matéria-prima de acordo com a invenção, em um produto resistente ao fogo na faixa de 10 a 90 % em massa, de modo particularmente preferido, na faixa de 20 a 80 % em massa, respectivamente com base na massa total do produto, foi verificada como sendo vantajosa, de modo que um produto produzido usando a matéria-prima de acordo com a invenção pode apresentar a matéria-prima de acordo com a invenção preferivelmente em uma tal proporção.

[0049] Um tal produto resistente ao fogo de acordo com a invenção, produzido usando a matéria-prima de acordo com a invenção, pode ser usado basicamente como material de isolamento resistente ao fogo para quaisquer aplicações. Em particular, o produto resistente ao fogo de acordo com a invenção pode ser usado como produto resistente ao fogo não moldado, portanto, como uma chamada “massa isolante”, respectivamente, “massa de isolamento”, em particular, tal como citado acima, como concreto resistente ao fogo. De acordo com a invenção foi verificado, que o produto de acordo com a invenção pode ser usado de modo particularmente vantajoso para aplicações de isolamentos resistentes ao fogo, em particular, para as altamente resistentes ao fogo, em agregados da indústria química e petroquímica. Nesses agregados são regularmente necessários produtos altamente puros resistentes ao fogo, a fim de não contaminar as substâncias tratadas nos agregados através de impurezas, respectivamente, componentes secundários dos materiais de isolamento resistentes ao fogo. Em particular, as impurezas em forma de óxidos de ferro, neste caso, são regularmente indesejáveis. Em particular, também, visto que a matéria-prima de acordo com a invenção, tal como citado acima, pode ser disponibilizada com proporções extremamente baixas de Fe2O3, o produto de acordo com a invenção, produzido à base da matéria-prima de acordo com a invenção, é adequado de modo particularmente vantajoso para tais aplicações de isolamentos altamente resistentes às chamas em agregados da indústria química e petroquímica. De modo particularmente vantajoso, o produto de acordo com a invenção pode ser usado para o isolamento de agregados de instalações químicas e petroquímicas em forma de instalações de recuperação de enxofre (em particular, em forma de chamadas câmaras de queima Claus e reatores Claus no processo Claus), assim como em forma de reformadores secundários (na síntese de amoníaco). O objetivo da invenção são também os agregados citados acima, isolados com o produto de acordo com a invenção.

[0050] A matéria-prima de acordo com a invenção está presente em forma de uma matéria-prima sintética, portanto, em forma de uma matéria-prima, que não está presente naturalmente, mas sim, como resultado de um processo técnico. Preferivelmente, a matéria-prima de acordo com a invenção está presente como produto sinterizado, portanto, como produto de partículas sinterizadas umas com as outras, respectivamente, matérias-primas.

[0051] Para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, preferivelmente uma mistura de várias matérias-

primas pode ser aplicada de tal modo com temperatura, respectivamente, submetida a uma queima (queima de sinterização), que essas matérias-primas sinterizam umas com as outras e formam a matéria-prima de acordo com a invenção. As matérias-primas estão presentes, neste caso, em uma tal mistura, de modo que depois da queima de sinterização está presente um produto com a composição química da matéria-prima de acordo com a invenção.

[0052] Para a produção da alta porosidade aberta da matéria-prima de acordo com a invenção, preferivelmente pelo menos um dos poucos processos seguintes, conhecidos a partir do estado da técnica, pode ser aplicado para a produção de porosidade em uma matéria-prima: um processo de queima total ou um processo de formação de gás.

[0053] Em um processo de queima total, a mistura para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, apresenta pelo menos uma matéria-prima, que queima totalmente durante a produção da matéria-prima de acordo com a invenção. Essa queima total pode ocorrer, em particular, em uma queima de sinterização para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção. O princípio da produção de porosidade em uma tal queima total, consiste em que o espaço ocupado pela matéria-prima totalmente queimada deixa, depois da queima, um espaço oco, que está presente como volume do poro.

[0054] Em um processo de formação de gás, a mistura para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, compreende pelo menos uma matéria-prima, que forma gás durante a produção da matéria-prima de acordo com a invenção. Este gás produz espaços ocos que, em seguida,

estão presentes como poros na matéria-prima produzida.

[0055] A mistura usada para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, compreende matérias-primas minerais, que compreendem os óxidos Al2O3, MgO e CaO. Visto que a matéria-prima de acordo com a invenção consiste principalmente ou também praticamente exclusivamente nos óxidos Al2O3, MgO e CaO, para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, são usadas preferivelmente as matérias-primas mais puras possíveis, portanto, matérias- primas com a menor proporção possível de componentes secundários.

[0056] Para disponibilizar a proporção de Al2O3 na matéria-prima de acordo com a invenção, na mistura usada para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, é usada uma matéria-prima à base de Al2O3, preferivelmente pelo menos uma as seguintes matérias-primas: córundo sinterizado, córundo fundido ou argila calcinada. Preferivelmente, é usada argila calcinada. De modo particularmente preferido, é usada argila calcinada altamente pura, preferivelmente com uma proporção de pelo menos 98 % em massa, de Al2O3, de modo ainda mais preferido de pelo menos 99 % em massa, de Al2O3, com base na massa total da argila calcinada.

[0057] A fim de disponibilizar a proporção de CaO na matéria-prima de acordo com a invenção, para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, é preferivelmente usada pelo menos uma das seguintes matérias-primas: pedra calcária (CaCO3) ou dolomita (CaCO3  MgCO3). O uso de pedra calcária ou dolomita na mistura para a produção da matéria- prima de acordo com a invenção, tem em particular, também a vantagem, de que essas matérias-primas calcinam durante a queima de sinterização e que o CO2 gasoso resultante neste caso produz uma porosidade na matéria-prima. Neste aspecto, trata-se, aqui, de uma formação de gás, tal como citado acima, através da qual a alta porosidade aberta pode ser produzida na matéria-prima de acordo com a invenção. Preferivelmente, a pedra calcária e a dolomita são usadas com uma pureza bruta. Preferivelmente, é usada uma pedra calcária, que (depois de sua calcinação, portanto, sem o CO2 dissociado) apresenta uma proporção de CaO de pelo menos 98 % em massa, de modo ainda mais preferido de pelo menos 99 % em massa, com base na massa total de pedra calcária. De modo correspondente, preferivelmente pode ser prevista uma dolomita, que (novamente depois de sua calcinação) apresenta uma massa total de CaO e MgO de pelo menos 95 % em massa, de modo ainda mais preferido de pelo menos 97 % em massa, com base na massa total de dolomita. De modo particularmente preferido, a mistura para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, apresenta pedra calcária, a fim de disponibilizar a proporção de CaO na matéria-prima de acordo com a invenção.

[0058] A fim de disponibilizar a proporção de MgO na matéria-prima de acordo com a invenção, a mistura usada para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, apresenta preferivelmente pelo menos uma das seguintes matérias-primas: óxido de magnésio ou dolomita. Neste caso, a dolomita, tal como citado acima, pode contribuir ao mesmo tempo para a formação de gás e, ademais, ser formada tal como citado acima. O óxido de magnésio (MgO) pode estar preferivelmente presente na mistura em forma de pelo menos uma das seguintes matérias-primas: óxido de magnésio fundido, óxido de magnésio sinterizado ou óxido de magnésio cáustico. De modo particularmente preferido, é novamente usado um óxido de magnésio com uma alta pureza, em particular, preferivelmente com uma proporção de MgO de pelo menos 97 % em massa, de modo ainda mais preferido de pelo menos 98 % em massa, com base na massa total da matéria-prima.

[0059] De modo particularmente preferido, na mistura para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, é usado óxido de magnésio cáustico, a fim de disponibilizar a proporção de MgO na matéria-prima de acordo com a invenção.

[0060] De modo particularmente preferido, a mistura para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, apresenta as três matérias-primas minerais argila calcinada, pedra calcária e óxido de magnésio cáustico. Neste caso, a mistura pode apresentar preferivelmente uma proporção de argila calcinada na faixa de 80 a 88 % em massa, uma proporção de pedra calcária na faixa de 8 a 15 % em massa e uma proporção de óxido de magnésio cáustico na faixa de 2 a 8 % em massa, respectivamente com base na massa total das matérias-primas minerais na mistura (portanto, em particular, sem considerar os componentes orgânicos, aglutinantes temporários e componentes, que podem ser totalmente queimados, tal como descrito a seguir).

[0061] Além das matérias-primas minerais acima mencionadas, a mistura para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, apresenta preferivelmente pelo menos uma das seguintes matérias-primas: uma matéria-prima, que pode ser totalmente queimada ou uma matéria-prima que forma gás durante a produção da matéria-prima de acordo com a invenção.

[0062] No caso de uma tal matéria-prima, que pode ser totalmente queimada na mistura, tal como citado acima, pode tratar-se de uma matéria-prima, através da qual, por meio de sua queima total durante o processo de produção, é produzida uma porosidade na matéria-prima. Preferivelmente, pode tratar-se de pelo menos uma matéria-prima orgânica, que pode ser totalmente queimada, de modo particularmente preferido, de pelo menos uma das seguintes matérias-primas: pó de madeira, farinha de madeira, aparas de madeira, metilcelulose, fuligem, celulose, dextrina ou farinha de cascas de coco. Preferivelmente, a massa total dessas matérias-primas, que podem ser totalmente queimadas está presente em uma proporção na faixa de 1 a 30 % em massa, de modo particularmente preferido, em uma proporção de 1 a 10 % em massa, com base na massa total de matérias-primas minerais e seus componentes que podem ser totalmente queimados na mistura.

[0063] Para a produção da porosidade através da formação de gás, a mistura, tal como citado acima, pode apresentar, em particular, uma matéria-prima que calcina durante a queima de sinterização, de modo que através da calcinação é formado dióxido de carbono (CO2) gasoso. De modo particularmente preferido, uma tal matéria-prima que forma gás, tal como citado acima, está presente em forma de pedra calcária. Uma tal matéria-prima em forma de pedra calcária tem, em particular, também a vantagem, de representar, por um lado, uma fonte de matéria-prima para a proporção de CaO na matéria-prima de acordo com a invenção e, por outro lado, ao mesmo tempo, uma fonte para a produção de CO2 gasoso durante a queima da mistura para formar a matéria- prima de acordo com a invenção.

[0064] De modo particularmente preferido, a mistura para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, está presente em forma de grãos muito finos, portanto, em um tamanho de grão muito pequeno. De acordo com uma forma de realização particularmente preferida, o tamanho de grão da mistura apresenta um valor d90 inferior a 50 µm. Neste aspecto, a mistura para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção, está presente preferivelmente em pelo menos 90 % em massa, com base na massa total da mistura, em um tamanho de grão inferior a 50 µm. O tamanho de grão é determinado por meio de difração de raio laser, de acordo com a norma ISO 13320:2009-10.

[0065] Além das matérias-primas minerais mencionadas acima e das matérias-primas, que podem ser totalmente queimadas, a mistura para a produção da matéria-prima de acordo com a invenção compreende preferivelmente ainda um aglutinante, preferivelmente um aglutinante temporário, portanto, um aglutinante, que queima totalmente durante a queima de sinterização.

[0066] Preferivelmente, a mistura compreende um tal aglutinante temporário em forma de um aglutinante orgânico. De acordo com uma forma de realização, a mistura compreende um aglutinante orgânico aquoso, portanto, um aglutinante em forma de uma substância orgânica dissolvida em água. De acordo com uma forma de realização particularmente preferida, a mistura compreende um aglutinante em forma de álcool polivinílico dissolvido em água. A mistura pode apresentar o aglutinante preferivelmente em uma proporção na faixa de 1,5 a 5 % em massa, de modo particularmente preferido, em uma proporção de cerca de 3 % em massa, respectivamente com base na mistura sem o aglutinante.

[0067] A mistura preparada, em particular, com um aglutinante, pode ser preferivelmente misturada em um misturador. De acordo com uma forma de realização, a mistura misturada é moldada, em seguida, para formar peças moldadas, por exemplo, através de prensagem. De acordo com uma forma de realização particularmente preferida, a mistura misturada, contudo, é granulada ou durante a mistura ou em um processo de granulação conectado a jusante à mistura, para formar grânulos. Tais grânulos apresentam preferivelmente um tamanho médio de grão na faixa de 1 a 5 mm.

[0068] A mistura misturada e, a seguir, ou prensada para formar peças moldadas ou granulada é submetida, em seguida, a uma queima de sinterização. Antes da queima de sinterização a – mistura prensada ou granulada – pode ser secada, por exemplo, em um agregado de secagem. Preferivelmente, a mistura é submetida a uma queima de sinterização a uma temperatura na faixa de 1600 oC a 1650 oC, preferivelmente durante um período de cerca de 1 hora. Durante a queima de sinterização, as matérias-primas orgânicas da mistura queimam totalmente e os componentes minerais calcináveis da mistura, em particular, pedra calcária, calcinam liberando CO2 gasoso. Através dessa queima total e dessa formação de gás, a porosidade é produzida durante a sinterização, de modo que depois do resfriamento da mistura queimada, uma matéria-prima de acordo com a invenção está presente em forma de um produto sinterizado com uma alta porosidade de acordo com a invenção.

[0069] Alternativamente à produção descrita acima da matéria-prima de acordo com a invenção através de uma queima de sinterização, a matéria-prima de acordo com a invenção também pode ser produzida soprando uma massa fundida para formar esferas ocas, de acordo com a tecnologia conhecida para a produção do córundo esférico oco. Neste caso, preferivelmente uma mistura de várias matérias-primas, cuja composição química total corresponde à composição química da matéria-prima de acordo com a invenção, é fundida para formar uma massa fundida e essa massa fundida, em seguida, é soprada para formar as esferas ocas. No entanto, essa tecnologia é menos preferida do que a produção da matéria-prima de acordo com a invenção através de uma queima de sinterização, visto que a produção de esferas ocas é tecnicamente muito dispendiosa e devido ao alto uso de energia é, além disso, economicamente menos interessante.

[0070] Outras características da invenção resultam das reivindicações e do exemplo de realização descrito a seguir.

[0071] Todas as características da invenção, individualmente ou em combinação, podem ser arbitrariamente combinadas umas com as outras.

[0072] No seguinte exemplo de realização, são descritos um método para a produção de um exemplo de realização de uma matéria-prima de acordo com a invenção, assim como a matéria-prima obtida a partir do mesmo.

[0073] Para a produção do exemplo de realização de uma matéria-prima de acordo com a invenção, disponibilizou-se inicialmente uma mistura.

[0074] A mistura compreendeu as seguintes proporções de matérias-primas minerais, com base na massa total dessas matérias-primas minerais: argila calcinada: 87 % em massa pedra calcária: 13 % em massa óxido de magnésio cáustico: 5 % em massa.

[0075] A argila calcinada apresentou uma proporção de Al2O3 de 99,7 % em massa e uma proporção de Na2O de cerca de 0,3 % em massa, respectivamente com base na massa total da argila calcinada.

[0076] A pedra calcária apresentou uma proporção de CaO de 98,4 % em massa, de SiO2 de 1,0 % em massa, de Al2O3 de 0,4 % em massa e de Fe2O3 de 0,2 % em massa, respectivamente com base na massa total da pedra calcária calcinada.

[0077] O óxido de magnésio cáustico apresentou uma proporção de MgO de 98 % em massa, de CaO de 1,6 % em massa, de SiO2 de 0,3 % em massa e de Fe2O3 de 0,1 % em massa, respectivamente com base na massa total do óxido de magnésio cáustico.

[0078] Essas matérias-primas minerais foram misturadas umas com as outras e moídas para um tamanho de grão d90 inferior a 50 µm.

[0079] Essa mistura finamente moída das matérias-primas minerais foi misturada, em seguida, com 5 % em massa, de pó de madeira, com base na massa total de matérias-primas minerais e pó de madeira. Além disso, essa mistura de matérias-primas minerais e pó de madeira foi misturada com 30 % em massa, de um aglutinante líquido temporário, com base na massa total das matérias-primas minerais e pó de madeira sem o aglutinante temporário. O aglutinante temporário foi formado a partir de 93 % em massa, de água e 7 % em massa, de álcool polivinílico, com base na massa total do aglutinante. Essa mistura de matérias-primas minerais, pó de madeira e aglutinante temporário foi misturada em um misturador e, em seguida, granulada para formar grânulos com um tamanho médio de grão na faixa de 1 a 5 mm. Em seguida, esses grânulos foram queimados durante uma hora a uma temperatura de 1600 oC em um forno. Neste caso, o aglutinante temporário volatilizou. O pó de madeira queimou totalmente e deixou uma alta porosidade, que não foi novamente fechada durante a queima de sinterização adicional. Além disso, a pedra calcária calcinou, sendo que o CO2 gasoso resultante, neste caso, produziu a porosidade. As partículas das matérias-primas minerais sinterizaram umas com as outras durante a queima.

[0080] Depois de realizada a queima de sinterização, os grânulos foram resfriados. Em seguida, esses grânulos estavam presentes como uma matéria-prima de acordo com a invenção. Neste aspecto, essa matéria-prima de acordo com a invenção estava presente em forma de grãos de partículas sinterizadas umas com as outras, sendo que os grãos apresentaram uma alta porosidade aberta, de modo que a matéria-prima estava presente como matéria-prima leve.

[0081] A alta porosidade aberta formou-se, por um lado,

através da queima total do pó de madeira e, por outro lado, através da calcinação da pedra calcária durante a queima de sinterização.

[0082] A matéria-prima obtida foi analisada, com respeito à sua composição química, de acordo com a norma DIN EN ISO 12677:2013-02. Depois, a matéria-prima apresentou uma composição química, segundo a qual os seguintes óxidos estavam presentes na matéria-prima respectivamente nas seguintes proporções, respectivamente com base na massa total das substâncias determinadas de acordo com a análise química: Al2O3: 86,59 % em massa, MgO: 5,36 % em massa, CaO: 7,57 % em massa, SiO2: 0,13 % em massa, Fe2O3: 0,13 % em massa, Na2O: 0,14 % em massa, perda por calcinação: 0,26 % em massa.

[0083] A porosidade aberta da matéria-prima, determinada de acordo com a norma DIN 66133:1993-06, foi de 34,6 % em volume.

[0084] A densidade aparente da matéria-prima foi determinada de acordo com a norma DIN EN 993-1:1995-04 com 2,376 g/cm3.

[0085] O peso aparente de acordo com a norma DIN EN ISO 60:2000-01 foi de 770 g/l.

[0086] Além disso, a distribuição do tamanho de poro na matéria-prima obtida por meio da porosimetria por pressão de mercúrio, foi determinada de acordo com a norma DIN 66133:1993-06. A seguir, o valor d90 para o tamanho de poro situou-se em 48 µm.

[0087] Finalmente, o tipo e proporção das fases mineralógicas na matéria-prima foram determinadas por meio de difractometria de raios X, de acordo com a norma DIN EN 13925-1:2003-07. A seguir, foi possível determinar as seguintes fases nas seguintes proporções, respectivamente com base na massa total da matéria-prima: Ca2Mg2Al28O46: 42 % em massa CaMg2Al16O27: 45 % em massa MgAl2O4 (espinélio): 3 % em massa CaAl4O7 (grossita): 5 % em massa CaAl12O19 (hibornita): 5 % em massa

[0088] Além disso, testou-se a resistência às chamas da matéria-prima, em particular, sua contração e estabilidade quanto à forma a temperaturas elevadas. Neste caso, também a temperaturas de até 1700 oC, praticamente não foi verificada qualquer contração e, com isso, uma alta estabilidade quanto a forma da matéria-prima obtida.

[0089] Com o uso da matéria-prima obtida de acordo com esse exemplo de realização, foi produzido um produto resistente ao fogo em forma de um concreto resistente ao fogo. Para esse fim, inicialmente 55 % em massa, da matéria-prima obtida de acordo com o exemplo de realização, 25 % em massa, de um cimento de aluminato de cálcio e 20 % em massa, de argila (que consiste em argila calcinada e argila sinterizada), com adição de água, foram misturados uns com os outros para formar uma mistura. Os dados em % em massa referem-se à mistura sem a água.

[0090] Em seguida, deixou-se o cimento fazer pega rápida e a mistura com a pega rápida foi queimada a 1650 oC para formar um produto resistente ao fogo em forma de um concreto resistente ao fogo.

[0091] Esse produto apresentou uma densidade de apenas 1,75 g/cm3, uma porosidade aberta de 47 % em volume e por esse meio, um alto valor de isolamento. Apesar dessa baixa densidade e alta porosidade aberta, o produto apresentou uma contração linear de apenas 2 % a 1700 oC.

[0092] A matéria-prima obtida é adequada, por conseguinte, de forma excelente para a produção de um produto resistente ao fogo com um alto valor de isolamento e, ao mesmo tempo, com uma possível alta temperatura de aplicação.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Matéria-prima para a produção de um produto resistente ao fogo, caracterizada pelo fato de que compreende as seguintes características:

1.1 a matéria-prima apresenta uma composição química, segundo a qual os seguintes óxidos estão presentes respectivamente nas seguintes proporções: Al2O3: 83 a 93 % em massa; MgO: 2 a 10 % em massa; CaO: 2 a 10 % em massa;

1.2 a matéria-prima apresenta uma porosidade aberta na faixa de 30 a 60 % em volume.

2. Matéria-prima, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que apresenta uma composição química, segundo a qual os óxidos Al2O3, MgO e CaO estão presentes em uma proporção total de pelo menos 98 % em massa, com base na massa total das substâncias da composição química da matéria-prima.

3. Matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que apresenta uma composição química com uma proporção de SiO2 inferior a 0,5 % em massa.

4. Matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que apresenta uma composição química com uma proporção de Fe2O3 inferior a 0,5 % em massa.

5. Matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que apresenta uma densidade aparente na faixa de 1,60 a 2,50 g/cm3.

6. Matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que apresenta um peso aparente na faixa de 600 a 1000 g/l.

7. Matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que apresenta uma distribuição do tamanho de poro, segundo a qual pelo menos 90 % em volume, do volume de poros dos poros abertos de poros são formados com um tamanho de poro inferior a 50 µm.

8. Matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que apresenta a fase Ca2Mg2Al28O46.

9. Matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que apresenta a fase CaMg2Al16O27.

10. Matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que apresenta a fase MgAl2O4 em uma proporção inferior a 8 % em massa.

11. Uso de uma matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de ser para a produção de um produto resistente ao fogo.

12. Produto resistente ao fogo, caracterizado pelo fato de que compreende uma matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores.

13. Produto resistente ao fogo, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de ser em forma de um concreto resistente ao fogo.

14. Produto resistente ao fogo, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende um cimento de aluminato de cálcio e uma matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores.

15. Produto resistente ao fogo, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende uma matéria-prima, de acordo com pelo menos uma das reivindicações anteriores, em uma proporção na faixa de 10 a 90 % em massa.