BRPI0714798A2

BRPI0714798A2 - aditivo contendo titÂnio

Info

Publication number: BRPI0714798A2
Application number: BRPI0714798-8A
Authority: BR
Inventors: Djamschid Amirzadeh-Asl
Original assignee: Sachtleben Chemie Gmbh
Priority date: 2006-08-02
Filing date: 2007-08-02
Publication date: 2013-05-21
Also published as: AU2007280418A1; JP5574707B2; RU2009106950A; JP2009545672A; KR101424026B1; EP2049451B1; RU2481315C2; UA100674C2; ZA200900602B; MX2009001150A; WO2008015259A1; EP2049451A1; CN101600668A; CA2659526A1; US20090270243A1; KR20090045306A; CN101600668B; US8287837B2

Abstract

ADITIVO CONTENDO TITÂNIO. A presente invenção refere-se a um aditivo que contem titânio, um método para a produção do mesmo e o uso do mesmo.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ADITIVO CONTENDO TITÂNIO".

A presente invenção refere-se a um aditivo que contem titânio, um método para a produção do mesmo e o uso do mesmo.

O uso de aditivos que contêm titânio em processos metalúrgicos

já é conhecido há bastante tempo. A ação dos aditivos que contem titânio é baseada, em conjunto, com a formação de compostos de Ti (C, N) resisten- tes a altas temperaturas e resistentes ao desgaste que tem s solubilidade dependente da temperatura em ferro em bruto. Quando existe uma queda abaixo do limite de solubilidade, o que pode ser o caso especificamente em regiões da terra defeituosas como o resultado do aumento da dissipação do calor para o exterior, a separação dos compostos de Ti (C, N) a partir do fer- ro em bruto, o deposito dos mesmos nas regiões de paredes de tijolos refra- tários que são desgastadas em um grande grau e desse modo resulta em um "efeito de reparo de calor" intrínseco.

Para essa finalidade, diversos materiais que contem titânio são usados em processos metalúrgicos ou para a produção de produtos. Os adi- tivos que contem titânio que são usados na técnica anterior são de modo usual materiais que contenham titânio. Um aditivo contendo titânio consistin- do em resíduos de TiO2 e outras substâncias está descrito na Patente DE-C- 4419816.

A Patente DE-C-19705996 descreve um método para a produ- ção de um aditivo que contém TiO2. Neste caso, uma mistura de resíduos de TiO2 e de ferro ou compostos de ferro é tratada de forma térmica à de 200 até 1300°C. Uma desvantagem dessa informação técnica é a introdução e a mistura dos resíduos de TiO2 com os outros constituintes respectivos do adi- tivo.

A Patente EP-A-O 611 740 descreve o uso de resíduos da pro- dução de TiO2 (resíduos de TiO2) com outros constituintes como um aditivo que contém titânio com a finalidade de aumentar a durabilidade da forração de tijolos refratários de um forno. Nesse contexto, os corpos moldados que contêm TiO2, tais como briquetes, péletes ou material granular, são produzi- dos a partir dos resíduos em métodos elaborados. No entanto, nos proces- sos metalúrgicos e com a finalidade da produção de produtos, esses produ- tos são muito grumosos, e não podem ser usados, ou somente podem ser usados com resultados fracos.

Além disso, a injeção de aditivos que contém titânio finamente

divididos diretamente no interior da região da fornalha é conhecida. A injeção de aditivos que contém titânio na região da fornalha tem uma série de vanta- gens:

- a introdução é efetuada na proximidade imediata dos pontos de danos ou na região da forração de tijolo que são para serem protegidas;

desse modo as substâncias que contêm titânio podem ser usadas de uma maneira objetivada e em concentrações mais baixas;

- o tempo de ação, especificamente quando ocorrem pontos quentes na parede do forno, é mais curto;

- não ocorre nenhuma incrustação por substâncias que conte-

nham titânio na chaminé do alto forno;

- utilização de quantidades menores e um grau mais elevado de conversão para compostos deTi (C, N) resultam em uma qualidade melhora- da da escória como o resultado de teores mais baixos de TiO2 e desse modo

comercialização menos problemática da areia de escória.

Também é conhecido que ilmenita em fragmentos (estrutura da ilmenita FeTiO3) pode ser usada como uma fonte natural para o titânio que é necessário com a finalidade da redução do desgaste no alto forno.

O minério de ilmenita de titânio, um mineral com a formula Fe- TiO3, é usado como um material de partida para a produção de dióxido de titânio. A ilmenita também é usada para essa finalidade em combinação com o minério de titânio rutila (TiO2).

A extração do minério de ilmenita é efetuada em mineração a céu aberto. Nesse contexto, o minério é primeiro partido em pequenos peda- ços com um tamanho aproximado de 12 mm e em seguida triturado em um pó fino. As impurezas contidas no minério são separadas através de um mé- todo elaborado. Após a separação de ganga, é obtido um concentrado de ilmenita a partir do minério com uma proporção de dióxido de titânio de a- proximadamente 50% em peso (calculado a partir do conteúdo total de titâ- nio). (Quando as proporções de dióxido de titânio em % em peso são apre- sentadas no que se segue, a não ser que especificadas de outra forma, den- tro do significado da invenção o que é significado pela mesma é a proporção calculada a partir do conteúdo total de titânio).

Além disso, a escória rica em dióxido de titânio é usada como um material em bruto para a obtenção do dióxido de titânio. Nesse caso, o minério de ilmenita é trabalhado e triturado no veio do metal. Em seguida, o minério triturado é misturado com carvão mineral e fundido em um forno de arco voltáico. Por meio disso é produzido ferro de qualidade. A escória rica em dióxido de titânio, por exemplo, a chamada escória Sorel, que é produzi- da por esse processo pode conter até 90% em peso de dióxido de titânio (calculado a partir do conteúdo total de titânio). Em contraste com os materiais sintéticos que contêm titânio, os

materiais naturais que contêm titânio, por conta da apresentação dos mes- mos em pedaços ou a falta de granulação fina dos mesmos, não são ade- quados ou são somente adequados em parte e com resultados fracos para serem usados em processos metalúrgicos, para uso em materiais refratários, para injeção dentro de fornos metalúrgicos com a finalidade de aumentar a durabilidade das forrações de tijolos do forno, para injeção em espumas de escória na produção de aço, para uso em compostos para fechamento de orifícios, para uso em eletrodos de carbono/grafite para uso como um aditivo para materiais de construção, para tijolos de carbono/grafite, para compos- tos de tampão de carbono/grafite, para produtos ligados com carbono, como catalisadores. A falta de granulação fina e a estrutura angular das partículas desses materiais naturais em bruto aparece como o resultado de suas pro- priedades abrasivas em uso, por exemplo, quando insuflados para dentro de um alto forno, com relação à erosão grave (corrosão, desgaste) nos moldes de insuflação de tal forma que o uso durante períodos de tempo muito lon- gos não é possível. No caso da produção de produtos, a taxa de reação não é suficiente quando os materiais naturais que contêm titânio são usados, por conta de apresentação dos mesmos em pedaços ou pela falta de granulação fina dos mesmos, e leva a resultados não satisfatórios. Por conseqüência, os materiais naturais que contêm titânio que estão presentes nessa forma não podem ser usados como aditivos que contêm titânio dentro do significado desta invenção.

Um objetivo da presente invenção é o de prover aditivos que contenham titânio sob uma base natural.

Outro objetivo da presente invenção é o de prover aditivos que contenham titânio com base em escória rica em TÍO2. O que deve ser entendido por "aditivo que contenha titânio" den-

tro do significado da invenção são aditivos de grão fino que contenham titâ- nio que sejam estáveis para a formação de compostos de titânio resistentes a altas temperaturas e resistentes ao desgaste, tais como, por exemplo, tita- natos de alumínio, titanatos de magnésio, compostos de Ti (C, N) ou mistu- ras de tais compostos, em processos durante a produção de produtos com co-reagentes que estejam contidos nesses processos ou com co-reagentes adequados que estejam presentes durante a produção de produtos. "Sob uma base natural" dentro do significado da invenção significa que a parte dos aditivos que contenham titânio, consista em até 100% do material natu- ral que contenha titânio.

De forma específica, um objetivo da presente invenção é o de prover tais aditivos que contenham titânio

. para serem usados em processos metalúrgicos, . para serem usados em materiais refratários, . para serem injetados em fornos metalúrgicos com a finalidade

de aumentar a durabilidade das forrações de tijolo do forno, . para serem usados na produção de aço, . para a formação de espumas de escória na produção de aço, . para serem usados em compostos para a obstrução de orifí-

cios,

paro,

. para a moldagem por injeção, compostos de canal e/ou de re- . para serem usados em eletrodos de carbono/grafite, . para serem usados como um aditivo para materiais de constru- ção,

. para serem usados em tijolos de carbono/grafite, para uso em compostos de tamponamento de carbono/grafite para uso em produtos em produtos ligados a carbono, e

. como um catalisador.

De acordo com a invenção, este objetivo é alcançado por meio das características da reivindicação principal. De preferência, os desenvol- vimentos estão caracterizados nas sub reivindicações.

De acordo com a invenção, os materiais que contêm titânio são micronizados de uma maneira adequada para os mesmos. A micronização poder ser efetuada, por exemplo, em um moinho de disco fixado, um moinho Circoplex, um moinho de vapor de água ou de jato de ar ou um moinho de bolas ou em um secador de trituração. O material que contém o titânio que é obtido dessa forma tem uma fineza em 100% de menos do que 5 nm, de preferência de menos do que 2 nm, especificamente de menos do que 0,5 nm e de preferência espacial de menos do que 0,2 nm. O tamanho médio de partícula, de acordo com a invenção, alcança de preferência de 0,1 μηη até 2.000 μΐη, de preferência especial de 0,1 até 1.000 μιτι. O material obtido dessa forma é adequado como um aditivo que contém titânio dentro do signi- ficado da invenção.

Os minérios de titânio, a escória rica em dióxido de titânio ou as misturas de tais materiais em qualquer composição pode ser usada como os materiais que contêm titânio.

Os minérios de titânio, a escória rica em dióxido de titânio usa- dos para a produção do aditivo que contém titânio de acordo com a invenção contém de 15 até 95, de preferência de 25 até 90% em peso de TiO2 (calcu- lado a partir do conteúdo total de titânio). Os minérios de titânio podem ser usados de uma forma não refinada ou depois da separação das impurezas e também da ganga com a finalidade de produzir o aditivo que contém o titâ- nio. O aditivo de acordo com a invenção contém de 20 a 98, de pre- ferência de 25 a 95, de preferência específica de 30 até 95, de preferência especial de 40 até 90% em peso de TiO2 (calculado a partir do conteúdo to- tal de titânio).

Os aditivo de acordo com a invenção podem conter além dos

materiais que contêm o titânio, selecionados a partir dos minérios de titânio e/ou da escória rica em dióxido de titânio, além desses, materiais sintéticos que contenham dióxido de titânio.

Os materiais sintéticos que contenham dióxido de titânio que são providos de acordo com a invenção contêm de 20 até 100, de preferên- cia de 30 até 100% em peso de TiO2 (calculado a partir do conteúdo total de titânio).

Os materiais sintéticos que contenham dióxido de titânio podem estão ser selecionados a partir dos materiais relacionados abaixo ou das misturas dos mesmos:

- produtos intermediários, acoplados e/ou acabados a partir de produção de dióxido de titânio. Os materiais podem então ser originários não somente da produção de dióxido de titânio de acordo com o processo de sulfato, porém também a partir da produção de óxido de titânio de acordo

com o processo de cloreto. Os produtos intermediários e acoplados podem ser retirados da corrente de produção de TiO2.

- resíduos a partir da produção de dióxido de titânio. Os materi- ais podem estão ser originários não somente a partir da produção do dióxido de titânio de acordo com o processo do sulfato, porém também a partir da

produção do dióxido de titânio de acordo com o processo do cloreto; se ne- cessário, os materiais são pré tratados antes de serem usados para a pro- dução de aditivos que contenham titânio, por exemplo, através da neutrali- zação, lavagem e/ou pré secagem.

- resíduos a partir da indústria química, por exemplo, a partir de catalisadores que contenham TiO2, por sua vez, por exemplo, a partir de ca- talisadores DENOX.

Os materiais sintéticos que contem dióxido de titânio podem ser usados na forma de pós, tortas de filtragem, pastas ou suspensões.

A produção de aditivo de acordo com a invenção é efetuada a- través da misturação dos materiais que contêm o titânio.

Além disso, os materiais que contêm titânio podem ser tratados

com o calor.

A secagem é de preferência usada como o tratamento com ca- lor, e a secagem de preferência específica é feita em temperaturas entre 100 e1200°C.

Também é provido, dentro do âmbito da invenção, que os mate- riais que contêm titânio são primeiro micronizados de forma separada e em seguida misturados em um misturador na proporção desejada, que depende da aplicação. Além disso, de acordo com a invenção, é provido que os mate- riais que contem titânio são primeiro micronizados depois do tratamento com o calor dependendo da aplicação. Dependendo do uso pretendido, o aditivo que contem titânio de

acordo com a invenção podem conter outras substâncias auxiliares e/ou adi- tivos, por exemplo, carvão vegetal, carbono de redução; e/ou óxidos de me- tal, e novamente, por exemplo, óxidos de ferro.

O aditivo de acordo com a invenção é usado de acordo com a

invenção:

. em processos metalúrgicos, . em materiais refratários,

. para serem injetados em fornos metalúrgicos com a finalidade de aumentar a durabilidade das forrações de tijolo do forno, . na produção de aço,

. para a formação de espumas de escória na produção de aço, . em compostos para a obstrução de orifícios, . em moldagem por injeção, compostos de canal e/ou de reparo, . em eletrodos de carbono/grafite, . como um aditivo para materiais de construção,

. para a produção de tijolos de carbono/grafite, para uso em compostos de tamponamento de carbono/grafite para uso em produtos em produtos ligados a carbono, e

. como um catalisador.

Claims

1. Aditivo que contém titânio caracterizado pelo fato de que ele contém materiais que contêm titânio que são capazes da formação de com- postos de titânio resistentes a altas temperaturas e resistentes ao desgaste, tais como, por exemplo, titanatos de alumínio, titanatos de magnésio, com- postos de Ti (C, N) ou as misturas de tais compostos, em processos ou du- rante a produção de produtos com co-reagentes que estão contidos nesses processos ou com co-reagentes adequados que estão presentes durante a produção dos produtos, em que os materiais que tennham titânio consistem pelo menos em parte de materiais naturais de grão fino que contêm titânio e/ou em parte de escórias de alto forno ricas em TiO2 finamente granuladas.

2. Aditivo que contêm titânio de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os minérios que contêm titânio, as escórias de alto forno que contêm titânio, de forma isolada ou como uma mistura, são usadas como materiais naturais que contêm titânio, e o aditivo que contém titânio contém, e aplicável, materiais sintéticos que contêm titânio.

3. Aditivo que contém titânio de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ele contém minérios que contêm titânio e materiais sintéticos que contêm titânio como o material que contém titânio.

4. Aditivo que contém titânio de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ele contém escória de alto forno rica em TiO2, e materiais sintéticos que contêm titânio como o material que contém titânio.

5. Aditivo que contém titânio de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que ele contém minérios que contêm titânio, escória de alto forno rica em TiO2 e materiais sintéticos que contêm titânio como o material que contém titânio.

6. Aditivo que contém titânio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o minério que contém titânio é a ilmenita, rutila e a escória de alto forno que contém titânio é a es- cória Sorel.

7. Aditivo que contém titânio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que os materiais que contêm titânio contém de 15 até 95, de preferência de 25 até 90% em peso de TiO2, e os materiais sintéticos que contêm titânio contem de 20 até 100, de prefe- rência de 30 até 100% em peso de TiO2 (calculados a partir do conteúdo total de titânio).

8. Aditivo que contém titânio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que os materiais sintéticos que contêm titânio são selecionados a partir de pelo menos um dos materi- ais relacionados abaixo ou de misturas dos mesmos: - produtos intermediários, acoplados e/ou acabados a partir de produção de dióxido de titânio, em cujo caso os materiais podem então ser originados não somente a partir da produção de dióxido de titânio de acordo com o processo de sulfato, porém também a partir da produção de oxido de titânio de acordo com o processo de cloreto, e o intermediário e os produtos acoplados podem ser retirados a partir da corrente de produção de TiO2; - resíduos a partir da produção de dióxido de titânio ou das mis- turas dos mesmos, em cujo caso os materiais podem então ser originados não somente a partir da produção do dióxido de titânio de acordo com o pro- cesso de sulfato, porém também a partir da produção do dióxido de titânio de acordo com o processo de cloreto; - resíduos que contenham titânio a partir da indústria química.

9. Missing

10. Aditivo que contém titânio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que ele contém também adi- tivos selecionados a partir das substâncias carvão mineral, carbono de redu- ção, e/ou óxidos de metal, um óxido de ferro sendo o de preferência como o óxido de metal.

11. Aditivo que contém titânio de acordo com qualquer das rei- vindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que ele tem uma fineza de 100% de menos do que 5 mm, de preferência menos do que 2 mm, de prefe- rência específica de menos do que 0,5 mm e de preferência especial de me- nos do que 0,2 mm.

12. Aditivo que contém titânio de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o tamanho médio de partícula dos constituintes montam de preferência de 0,1 μίτι até 2.000 μίτι, de preferência especial de 0,1 até 1.000 μιτι.

13. Método para a produção de um aditivo que contém titânio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que os materiais que contêm titânio e, se aplicáveis, as subs- tâncias adicionadas são misturadas e micronizadas de uma maneira ade- quada.

14. Método para a produção de um aditivo que contém titânio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que os materiais que contêm titânio são micronizados de forma separada e seguida misturados em um misturador, se aplicável com a adi- ção das substâncias adicionadas, na proporção desejada dependendo da aplicação.

15. Método para a produção de um aditivo que contém titânio como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que os materiais que contêm titânio são misturados primeiro e, se aplicável depois da adição das substâncias adicionadas, e em seguida micronizados dependendo da aplicação.

16. Método para a produção de um aditivo que contém titânio de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que os materiais que contêm titânio são tratados de forma térmica, de preferência secados, antes ou depois da misturação.

17. Método para a produção de um aditivo que contém titânio de acordo com qaulquer uma das reivindicações 13 a 16, caracterizado pelo fato de que o tratamento com calor é executado em temperaturas entre 100 e1200°C.

18. Método para a produção de um aditivo que contém titânio de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 17, caracterizado pelo fato de que os minérios de titânio são usados em uma forma não refinada.

19. Método para a produção de um aditivo que contém titânio de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 18, caracterizado pelo fato de que os minérios de titânio antes de serem usados são liberados das impurezas e/ou da ganga.

20. Uso do aditivo que contém titânio como definido em qual- quer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que é em processos metalúrgicos, em materiais refratários, para a injeção em fornos metalúrgicos com a finalidade de aumentar a durabilidade da forração de tijolos do forno, na produção de aço, para a formação de espuma de escória de alto forno na produção de aço, em compostos para o fechamento de orifí- cios, em moldagem por injeção, em compostos para canais e/ou reparos, em eletrodos de carbono/grafite, como um aditivo para materiais de construção, para a produção de tijolos de carbono e grafite, para a produção de produtos ligados com carbono e como um catalisador.