ES2219261T3 - Composiciones aglutinantes para aglutinar material en particulas. - Google Patents
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Abstract
Un método para producir un material en partículas aglutinado que comprende las etapas de: - combinar un álcali con un óxido metálico en partículas que es capaz de formar un metalato en presencia del álcali; y - secar las partículas después de que una porción de cada partícula de óxido metálico haya formado el metalato, de una manera tal que quede un núcleo de partículas sin reaccionar después del secado.
Description
Composiciones aglutinantes para aglutinar
material en partículas.
La presente invención se refiere a composiciones
aglutinantes para aglutinar materiales en partículas. La invención
tiene utilidad particular en la industria de las funderías, para
formar artículos en partículas aglutinados, incluyendo moldes y
machos de fundería, y otros artículos refractarios para usar con
metal fundido caliente, por ejemplo revestimientos y camisas de los
alimentadores, incluyendo camisas aislantes, exotérmicas y dobles
(es decir, aislantes y exotérmicas).
La formación de moldes y machos de funderías a
partir de material refractario en partículas aglutinado, por
ejemplo arena, es muy conocida. También es muy conocido formar
otros artículos refractarios tales como revestimientos de cucharas,
revestimientos de cabezas alimentadoras, camisas de alimentadores y
similares, a partir de materiales en partículas aglutinados. Una
camisa de alimentador proporciona un depósito para metal fundido y
permite que el metal fundido permanezca fundido más tiempo que una
pieza fundida en la que se está empleando. La camisa del
alimentador permite así que el metal fundido continúe alimentando
la pieza fundida a medida que se solidifica, proporcionando una
pieza fundida robusta y resistente. Los artículos refractarios,
tales como revestimientos y camisas de alimentadores, por
consiguiente, a menudo se forman a partir de materiales aislantes,
para reducir pérdidas de calor. Algunas aplicaciones (tales como
camisas de alimentadores) implican el uso de aislantes consumibles
mientras que otras requieren aislantes que son durables y capaces de
someterse repetidamente a ciclos a través de un intervalo de
temperaturas. Los aislantes de baja densidad de alta calidad
(típicamente 0,5 g/cc) son conocidos y se basan en fibra cerámica.
Los productos de alta densidad, basados en sílice, típicamente
tienen una estructura porosa abierta.
Las camisas de alimentadores se producen mediante
una variedad de métodos, incluyendo la aglutinación con resina de
materiales silíceos residuales tales como las llamadas
"partículas flotantes de cenizas volantes" (a veces conocidas
por las marcas comerciales "Extendospheres" o
"Cenospheres"). Los moldes y machos de fundería a menudo se
producen mediante la aglutinación con resina de sílice y/u otra
arena. La aglutinación con resina se emplea generalmente debido a
que cuando las camisas, los moldes o los machos se curan con gas en
una caja de modelado, la resina permite que se alcance buena
resistencia y exactitud dimensional. Sin embargo, en presencia de
metal fundido, las resinas empleadas generan normalmente cantidades
considerables de vapores y gases. En algunas circunstancias, este
vapor y gas es absorbido por el metal fundido, conduciendo a un
deterioro en su calidad. El problema del vapor es particularmente
engorroso en la colada de aleaciones de baja temperatura, por
ejemplo las que incluyen aluminio en las que existe un calor del
metal fundido insuficiente para quemar las resinas, pero suficiente
calor del metal fundido para volatilizar los componentes como humo
y vapor. Sería ventajoso que los artículos refractarios en
partículas aglutinados, incluyendo moldes, machos y camisas de
alimentadores, pudieran producirse con buena exactitud dimensional
pero sin el problema de la generación de vapores y humos.
En un primer aspecto la presente invención
proporciona un método para producir un material en partículas
aglutinado que comprende las etapas de:
- combinar un álcali con un óxido metálico en
partículas que es capaz de formar un metalato en presencia del
álcali; y
- secar las partículas después de que una porción
de cada partícula de óxido metálico haya formado el metalato, de
una manera tal que quede un núcleo de partículas sin reaccionar
después del secado.
Manteniendo un núcleo de óxido metálico de cada
partícula de óxido metálico en el material en partículas aglutinado
resultante, generalmente puede proporcionarse una función
refractaria y/o aislante y sin embargo pueden alcanzarse
normalmente estabilidad y exactitud dimensionales altas. Además,
generalmente puede alcanzarse un alto grado de aglutinación entre
partículas de óxido metálico adyacentes debido a que la superficie
exterior de las partículas de óxido metálico típicamente se
"disuelven", permitiendo así que se forme una unión entre
partículas de óxido metálico adyacentes y que la unión se
"solidifique" después de secar.
Cuando se usa el término "metal" en la
presente memoria descriptiva, pretende incluir cuasimetales tales
como silicio. Cuando se usa la expresión "óxido metálico", se
usa en relación con un óxido metálico sólido que típicamente es
capaz de usarse como un material refractario, un material aislante,
un material de construcción u otro material en partículas
aglutinado. Cuando se usa aquí la expresión "material en
partículas", incluye dentro de su alcance material fibroso y/o
material granular y/o material en polvo y/o finos, etc. El término
"metalato" se usa aquí para referirse a oxoaniones (también
conocidos como "oxianiones") que pueden considerarse como
formados por la coordinación de iones óxido O^{2-} con cationes
metálicos (incluyendo cuasimetálicos, tales como de silicio) para
formar aniones de metal y oxígeno, que incluyen posiblemente grupos
hidróxido, especialmente bajo condiciones alcalinas. Existen las
especies normales en solución acuosa, sin embargo, sus estructuras
exactas a menudo son complejas en vez de especies discretas
simples, incluyendo ejemplos típicos silicatos, titanatos,
aluminatos, zincatos, germanatos, etc. Tales aniones de metal y
oxígeno (metalatos) se asocian a continuación con cationes de
metales alcalinos (tales como Na^{+} o K^{+}) del álcali.
Lo más típicamente, el álcali está en la forma de
una solución acuosa, tal que "secar" implica eliminar por
secado agua de la mezcla del óxido metálico y la solución alcalina.
Sin embargo, si la reacción se efectuaba en fase gaseosa o fundida,
"secar" significaría ajustar las condiciones para hacer que la
reacción entre el óxido metálico y el álcali se detuviera.
Óxidos metálicos que se emplean preferiblemente
(y que funcionan típicamente como un material de aglutinación)
incluyen vapor de sílice, alúmina fina, titania fina, óxidos de
zinc, etc. (refiriéndose el uso de "fina" a una forma en
partículas finas del óxido). Estos materiales forman fácilmente un
metalato en presencia de una solución alcalina.
Preferiblemente, estos tipos de óxidos metálicos
funcionan como un "aglutinante" en el aislante producido de
acuerdo con la invención.
El óxido metálico también puede ser un material
silíceo residual, tal como cenizas volantes, partículas flotantes
de cenizas volantes (FAF) u otro óxido residual oxidable; así, un
producto valioso puede producirse usando material residual. (Las
partículas flotantes de cenizas volantes son microesferas huecas de
sílice y/o alúmina - normalmente comprenden aluminosilicato,
posiblemente con otros constituyentes). Puede emplearse una
variedad de otros óxidos metálicos. Por ejemplo, pueden emplearse
arena de sílice, bauxita, alúmina, perlita, etc. Sin embargo,
habitualmente, estos últimos materiales (es decir, incluyendo FAF)
constituyen un componente de "carga" del material en partículas
aglutinado, y forman el "grueso" del material en partículas
aglutinado en vez de proporcionar la función de aglutinación
principal. La carga, o una combinación de cargas, se usa a
continuación típicamente junto con y aglutinada por un material de
aglutinación (según se define previamente). Sin embargo, debe
apreciarse que pueden usarse por sí mismos aglutinantes o cargas de
óxidos metálicos para formar el material en partículas aglutinado.
Además, alguna carga empleada en los presentes materiales en
partículas aglutinados puede no tener una consistencia de óxido
reactivo y de ahí que sólo pueda formar una unión relativamente más
débil con un material de aglutinación. Preferiblemente, cuando se
emplean cargas que no son óxidos, todavía pueden algutinarse con un
metalato, tal como un silicato, aluminato, titanato, zincato,
etc.
Preferiblemente, el álcali es una solución
producida a partir de un álcali fuerte tal como hidróxido sódico,
hidróxido potásico, hidróxido de litio, etc. El hidróxido sódico es
el más preferido debido a su abundancia relativa y bajo coste.
En una variación preferida del método, el
material aglutinante se premezcla con la solución alcalina antes de
mezclar el material de carga con la misma. Cuando la solución
alcalina se basa en hidróxido sódico, emplear una premezcla puede
minimizar la cantidad de solución alcalina requerida. Debido a que
el sodio actúa como un fundente en materiales en partículas
aglutinados, es deseable minimizar su presencia en el material en
partículas aglutinado resultante, y se ha observado que la
formación de la premezcla ayuda a reducir la cantidad de sodio
presente en el material en partículas aglutinado resultante.
Preferiblemente, la etapa de secado se efectúa en
un horno o una urna de microondas. Se ha observado que la radiación
de microondas es un modo oportuno para alcanzar el secado y formar
un unión, manteniendo así un núcleo de óxido metálico. Sin embargo,
pueden emplearse los hornos y las urnas de convección y radiación
convencionales, así como el calentamiento dieléctrico.
Adicionalmente o alternativamente, puede usarse una caja de machos
calentada y/o el secado puede realizarse por medio de un vacío
aplicado. Por lo tanto, el secado es preferiblemente por medio de
calentamiento, por convección y/o conducción y/o radiación
(radiación de microondas y/o infrarroja) y/o por medio de
evaporación, preferiblemente mediante el uso de presión reducida,
es decir la aplicación de un vacío o vacío
parcial.
parcial.
En algunas versiones preferidas de la invención,
existe una etapa de curado antes de la etapa de secado, es decir el
metalato puede endurecerse parcialmente o completamente antes de
secarse. Esto tiene la ventaja de incrementar la resistencia del
artículo en partículas, disminuyendo la posibilidad de distorsión o
daño al artículo, antes de la etapa de secado. La etapa de
endurecimiento puede realizarse por medio de reacción con dióxido de
carbono, por ejemplo. Ventajosamente, puede suministrarse una
atmósfera de dióxido de carbono gaseoso al artículo en partículas,
por ejemplo en una caja de machos o similar en la que el artículo
se ha formado. La etapa de endurecimiento se facilita generalmente
si la premezcla (de material aglutinante y solución alcalina) se ha
envejecido (y especialmente si se ha producido al menos algo de
deshidratación), por ejemplo dejándose reposar durante un período de
tiempo (preferiblemente al menos 6 horas) después de su preparación
y/o la premezcla se ha expuesto a radiación de microondas.
Se observó que las formulaciones que tenían un
contenido de aglutinante relativamente superior tenían altas
resistencias al almacenamiento (es decir, resistencia en estado
curado), pero una resistencia al fuego (es decir, resistencia al
choque térmico) inferior. Como tales, estas formulaciones se usan
preferiblemente en aplicaciones tales como camisas de alimentadores
y bebederos, y revestimientos.
Se observó que las formulaciones que tenían un
contenido de aglutinante relativamente inferior tenían una
resistencia al fuego superior y una resistencia en estado curado
inferior. Tales formulaciones se usan preferiblemente como
aislantes refractarios, tales como ladrillos refractarios.
Los materiales en partículas aglutinados también
pueden producirse con diversas densidades. Los materiales de
densidad superior son adecuados generalmente para usar como
elementos de construcción, teniendo una función aislante menor.
La presente invención también proporciona un
material en partículas aglutinado formado mediante el método del
primer aspecto de la invención.
En un segundo aspecto, la presente invención
proporciona un aglutinante para aglutinar un material en
partículas, que comprende:
(a) un óxido metálico en partículas que es capaz
de formar un metalato en presencia de un álcali;
(b) un álcali; y
(c) agua
caracterizado porque el álcali está presente en
una cantidad de 3-50% en peso, el óxido metálico en
partículas está presente en una cantidad de 10-70%
en peso y el agua está presente en una cantidad de
30-70% en peso, basado en el peso total del
aglutinante.
El óxido metálico en partículas comprende
preferiblemente sílice, más preferiblemente vapor de sílice. El
álcali comprende preferiblemente hidróxido sódico y/o hidróxido
potásico.
Preferiblemente, el álcali está presente en una
cantidad de 3-25% en peso, el óxido metálico en
partículas está presente en una cantidad de 20-55%
en peso y el agua está presente en una cantidad de
40-60% en peso, basado en el peso total del
aglutinante.
De acuerdo con un tercer aspecto, la presente
invención proporciona una composición para formar un artículo en
partículas aglutinado, que comprende:
(a) un aglutinante de acuerdo con el segundo
aspecto de la invención; y
(b) un material en partículas refractario.
En algunas modalidades de la invención, el
material en partículas refractario y el óxido metálico en
partículas pueden ser un solo material, es decir, el "grueso"
o el material de "carga" puede comprender parte de la
composición aglutinante para aglutinarse entre sí. Adicionalmente o
alternativamente, el óxido metálico en partículas puede ser un
material diferente al material en partículas refractario, incluido
como un componente separado que es parte de una composición
aglutinante. El material en partículas refractario comprende
preferiblemente sílice y/o alúmina y/o aluminosilicato (por
ejemplo, en la forma de microesferas huecas).
Un cuarto aspecto de la invención proporciona un
artículo en partículas aglutinado formado a partir de una
composición de acuerdo con el tercer aspecto de la invención.
Ejemplos de artículos en partículas aglutinados de acuerdo con la
invención incluyen: moldes de fundería; machos de fundería; camisas
de alimentadores (camisas aislantes, exotérmicas y/o dobles);
revestimientos (por ejemplo, revestimientos de hornos,
revestimientos de cucharas, revestimientos de embudos, etc.);
controladores del flujo (para metal fundido); núcleos de coladores;
tubos iniciadores de embudos; substancialmente cualquier artículo
refractario para usar con metal fundido.
Independientemente de cualesquiera otras formas
que puedan estar dentro del alcance de la presente invención,
formas preferidas de la invención se describirán ahora, con
referencia a los siguientes ejemplos no limitativos.
La experimentación inicial buscaba producir una
camisa de bebedero (también conocida como camisa de alimentador)
con la misma exactitud dimensional pero sin el problema de vapores
de un aislante aglutinado con resina. El experimento se enfocaba al
uso de silicato sódico y partículas flotantes de cenizas volantes
(FAF).
El siguiente procedimiento se usó en un intento
de aglutinar FAF con silicato sódico.
1. Se mezclaron partículas flotantes de cenizas
volantes con solución de silicato sódico (se probaron diversas
relaciones).
2. Un modelo para piezas de prueba (pieza para
pruebas de tracción "hueso de perro") se llenó a continuación
a mano.
3. En un momento predeterminado (en la última
experimentación determinado por la cantidad de disolución de sílice
u otro óxido metálico) la pieza de prueba se despegó "cruda"
de los modelos, sobre una baldosa cerámica o plástica porosa.
\newpage
4. La pieza de prueba se transfirió a un horno de
microondas o convencional y se secó*.
* Se trató en microondas a 600 kW durante 60
segundos o se secó en un horno convencional durante
2-3 horas.
Se probaron diversas relaciones de partículas
flotantes de cenizas volantes a silicato sódico. Sin embargo
ninguna producía materiales en partículas aglutinados comerciales
satisfactorios. Se observó que el modo de fallo era agrietamiento o
explosión durante la etapa (4), o la resistencia final era
demasiado baja para que las piezas de pruebas se manejaran.
Se propuso vapor de sílice para usar como un
gelificante (aglutinante) en diversas mezclas refractarias. Las
pruebas se realizaron como en el Ejemplo 1, modificándose la Etapa
1 como sigue:
1. Partículas flotantes de cenizas volantes se
mezclaron con una solución al 25% de hidróxido sódico y agua, y a
continuación se añadió vapor de sílice (se probaron diversas
relaciones).
Las diversas relaciones daban un intervalo de
resistencias después del curado. Algunas exhibían bajas
resistencias al almacenamiento en condiciones húmedas, mientras que
otras exhibían baja resistencia al choque térmico después de
calentarse hasta 1000ºC en un horno de mufla. Los resultados eran
como sigue:
| * Tratado en microondas durante 60 segundos |
| + Calentado durante 1 hora en horno de mufla a 1000ºC |
| º "Tacto" de la pieza de prueba después del curado cuando se almacena en aire húmedo. |
La formulación Nº 4 era la más adecuada para usar
como un "ladrillo" aislante y se observó que mantenía o
incrementaba su resistencia original después de la calcinación.
Se observó que la formulación Nº 7 era la más
adecuada para usar en una camisa de bebedero, siendo consumible,
resistente a la humedad y teniendo una alta resistencia en estado
curado. Para la formulación 7, la resistencia al fuego era
irrelevante.
En un intento de mantener el contenido de
hidróxido sódico en un mínimo, se elaboraron premezclas de vapor de
sílice e hidróxido sódico. (Esto se debe a que el sodio actúa como
un fundente, y así se observó que la cantidad mínima de sodio
proporcionaba la refractariedad más alta).
Una premezcla FS2 se elaboró como sigue:
| Vapor de Sílice | 100 partes |
| NaOH al 25% | 150 partes |
| Agua | 300 partes |
La premezcla se mezcló a continuación con una
carga (por ejemplo FAF). Se alcanzaron los siguientes
resultados:
| Prueba | 10 | 11 |
| Peso de FAF | 60 | 60 |
| Peso de FS2 | 15 | 15 |
| Vapor de Sílice | 0 | 5 |
| Contenido de NaOH de la Mezcla Húmeda^{#} | 1,36% | 1,28% |
| Contenido de NaOH de la Mezcla Seca^{\textdollar} | 1,60% | 1,49% |
| * Resistencia en Estado Curado | 470 | 889 |
| + Resistencia al Fuego | 490 | 169 |
| º Humedad | Buena | Buena |
| ^{#}"Mezcla Húmeda" significa la mezcla que contiene agua, antes de curar y secar. | ||
| ^{\textdollar}"Mezcla Seca" significa la mezcla excluyendo el agua. |
De nuevo, la formulación 10 se usó como un
ladrillo y la formulación 11 se usó como una camisa de bebedero,
ambos con aproximadamente la mitad del contenido de NaOH de las
formulaciones en el Ejemplo 2.
También se usó una premezcla FS1 con la siguiente
receta
| Vapor de Sílice | 200 partes |
| NaOH al 25% | 150 partes |
| Agua | 300 partes |
La premezcla se mezcló a continuación con FAF y
se alcanzaron los siguientes resultados:
| ^{#}"Mezcla Húmeda" significa la mezcla que contiene agua, antes de curar y secar. |
| ^{\textdollar}"Mezcla Seca" significa la mezcla excluyendo el agua. |
Se observó que estas formulaciones eran
satisfactorias para usar como una camisa de bebedero pero no para
usar como un ladrillo.
Además, a medida que el contenido de vapor de
sílice se incrementaba, se observó que la resistencia al fuego
disminuía. Esto era lo más probable como resultado de velocidades
de contracción diferenciales que se producían durante el ciclo de
enfriamiento después de que se formara una unión cerámica
("metalato").
Para investigar otros óxidos (metálicos) activos
y su efecto de aglutinación, se premezcló alúmina (A2) como
sigue:
| Alúmina | 200 partes |
| NaOH al 25% | 240 partes |
| Agua | 300 partes |
Esta premezcla se mezcló a continuación con FAF
como sigue:
| Prueba | 30 | 31 | 32 |
| Peso de FAF | 60 | 60 | 60 |
| Peso de A2 | 20 | 20 | 20 |
| Vapor de Alúmina | 0 | 2 | 5 |
| * Resistencia en Estado Curado | 250 | 200 | 235 |
| + Resistencia al Fuego | 100 | 129 | 88 |
| º Humedad | Por debajo | Media | Buena |
| de la media | |||
| Densidad | 0,41 | 0,43 | 0,44 |
Estas formulaciones no se comportaban tan bien
como el vapor de sílice pero la formulación 32 podía usarse como un
camisa de bebedero, con el beneficio añadido de ausencia de sílice
libre y buena resistencia a la humedad.
Se prepararon formulaciones experimentales
adicionales similares a las previas y mostraban que podían usarse
materiales similares a vapor de sílice, hidróxido sódico y
partículas flotantes de cenizas volantes. Estas formulaciones
incluían:
\newpage
Como álcali:
NaOH, KOH, LiOH, etc. (típicamente todos álcalis
fuertes).
Como carga:
FAF, cenizas volantes, arena de sílice, bauxita,
alúmina, perlita, etc. y cualquier otra carga o combinación de
cargas que sea capaz de aglutinarse con un "silicato" u otro
"metalato".
Como aglutinante:
Vapor de sílice, alúmina fina, titania fina,
óxido de zinc fino, etc., y cualquier otro óxido que forme un
metalato sódico.
Aunque las formulaciones típicas incluían tanto
un "aglutinante" como una "carga", se efectuaron
experimentos en los que se producían materiales en partículas
aglutinados hechos solamente de aglutinante o solamente de carga. El
uso de un aglutinante junto con una carga se prefería debido a que
esto daba como resultado un producto en partículas aglutinado más
durable. Además, esto permitía la incorporación (como carga) de
materiales (por ejemplo, materiales silíceos tales como FAF) que de
otra manera necesitarían eliminarse como residuo.
El siguiente procedimiento se usó para formar
artículos de arena aglutinados (piezas de prueba de "hueso de
perro"), para evaluar la eficacia de la composición aglutinante
de la invención para formar moldes y machos de arena.
1. Arena, solución de hidróxido sódico al 25% en
agua, y vapor de sílice en las proporciones en peso listadas en la
tabla siguiente se mezclaron entre sí.
2. Se formó un modelo de pieza de prueba (el
llamado "hueso de perro") a partir de la mezcla.
3. En un momento predeterminado, la pieza de
prueba se despegó "cruda" de los modelos, sobre una baldosa
cerámica o plástica porosa.
4. La pieza de prueba se transfirió a un horno de
microondas o convencional y se secó*.
* Tratada en microondas a 600 kW durante 60
segundos y/o calentada subsiguientemente hasta 700ºC durante 2
minutos, o 15 minutos, o 30 minutos, o 60 minutos.
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siguiente)
Las composiciones usadas en las pruebas número
41, 42, 43 y 44 se encontraron satisfactorias para aglutinar arena,
pero la composición óptima era la que se usaba en la prueba Nº
44.
Cuando las superficies de la sílice (o la
alúmina, etc.) entraban en contacto con hidróxido sódico
"fuerte" comenzaba una reacción que formaba un
sol-gel de silicato sódico parcialmente soluble. La
parte interna de la partícula de sílice seguía siendo sílice sólida
mientras que la capa externa contenía cantidades crecientes de
sodio. Cuando se premezclaba, esta reacción era más eficaz.
El vapor de sílice activado formaba a
continuación una unión adherente con las FAF (u otra carga). El
producto resultante se curó en un microondas en unos pocos minutos
(las piezas de prueba empleaban 1 minuto, los ladrillos de
construcción empleaban 9 minutos). El secado convencional llevaba
unas pocas horas (2-3 horas para piezas de prueba).
También se observó que era eficaz calentamiento RF o
dieléctrico.
El tratamiento con microondas se prefería ya que
permitía el secado rápido, terminando así velozmente la reacción de
óxido metálico-álcali.
Se observaron las siguientes ventajas y
beneficios para productos en partículas aglutinados hechos de
acuerdo con la presente invención.
- Producto
- Ventaja/Beneficio
- Camisa de Bebedero
- No se producía vapor en contacto con metal fundido. Dimensionalmente exacta, el curado se realizó en una caja de machos transparente con microondas. Tenía una densidad inferior que otros productos no fibrosos. Libre de fibras.
- Moldeo o Macho de Arena
- No se producía vapor cuando entraba en contacto con metal fundido. Se rompía fácilmente en agua después de la colada - particularmente ventajoso para coladas no ferrosas.
- Ladrillo
- La mitad de densidad que otros productos convencionales probados hasta 1500ºC, y así substancialmente mayor capacidad de aislamiento.
- Reguera
- Un tercio de la densidad de otras regueras convencionales usadas en la industria de fundición de aluminio, dando como resultado una velocidad inferior de pérdida de calor y un producto de más eficacia energética.
También se encontraron aplicaciones fuera de las
industrias de los metales fundidos, por ejemplo paredes/puertas
antiincendios, aislamiento sonoro, paneles de tejados ignífugos,
materiales de construcción (tales como ladrillos, adoquines y
losas), en construcción de peso ligero, etc. Las densidades de las
formulaciones se variaban fácilmente (por ejemplo, variando las
cantidades y las calidades de las cargas y los aglutinantes). Se
observó que los productos de densidad inferior (más ligeros) eran
más adecuados para usar en estas últimas aplicaciones.
Claims (14)
1. Un método para producir un material en
partículas aglutinado que comprende las etapas de:
- combinar un álcali con un óxido metálico en
partículas que es capaz de formar un metalato en presencia del
álcali; y
- secar las partículas después de que una porción
de cada partícula de óxido metálico haya formado el metalato, de
una manera tal que quede un núcleo de partículas sin reaccionar
después del secado.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el óxido metálico comprende vapor de sílice, alúmina
fina, titania fina, óxidos de zinc u otro óxido metálico que forme
un metalato en presencia de una solución alcalina.
3. Un método de acuerdo con la reivindicación 1 o
la reivindicación 2, en el que el óxido metálico comprende un
material de carga, preferiblemente partículas flotantes de cenizas
volantes u otras microesferas huecas, cenizas volantes, arena de
sílice, perlita, bauxita, alúmina o mezclas de los mismos.
4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3,
en el que la carga comprende adicionalmente o alternativamente un
material no oxidable capaz de aglutinarse con el metalato.
5. Un método de acuerdo con cualquier
reivindicación precedente, en el que el metalato se endurece
parcialmente o completamente antes de la etapa de secar las
partículas.
6. Un método de acuerdo con la reivindicación 5,
en el que el metalato se endurece mediante dióxido de carbono
gaseoso.
7. Un aglutinante para aglutinar un material en
partículas, que comprende:
(a) un óxido metálico en partículas que es capaz
de formar un metalato en presencia de un álcali;
(b) un álcali; y
(c) agua, caracterizado porque el álcali
está presente en una cantidad de 3-50% en peso, el
óxido metálico en partículas está presente en una cantidad de
10-70% en peso y el agua está presente en una
cantidad de 30-70% en peso, basado en el peso total
del aglutinante.
8. Un aglutinante de acuerdo con la
reivindicación 7, en el que el óxido metálico en partículas
comprende sílice, preferiblemente vapor de sílice.
9. Un aglutinante de acuerdo con la
reivindicación 7 o la reivindicación 8, en el que el álcali
comprende hidróxido sódico y/o hidróxido potásico.
10. Un aglutinante de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 7 a 9, en el que el álcali está presente en
una cantidad de 3-25% en peso, el óxido metálico en
partículas está presente en una cantidad de 20-55%
en peso y el agua está presente en una cantidad de
40-60% en peso, basado en el peso total del
aglutinante.
11. Una composición para formar un artículo en
partículas aglutinado, que comprende:
(a) un aglutinante de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones 7 a 10; y
(b) un material en partículas refractario.
12. Una composición de acuerdo con la
reivindicación 11, en la que el material en partículas refractario
comprende sílice y/o alúmina y/o aluminosilicato, opcionalmente en
forma de microesferas huecas.
13. Un artículo en partículas aglutinado formado
a partir de una composición de acuerdo con la reivindicación 11 o
la reivindicación 12.
14. Un artículo en partículas aglutinado de
acuerdo con la reivindicación 13, que comprende uno de los
siguientes: un molde de fundería; un macho de fundería; una camisa
de alimentador aislante; una camisa de alimentador exotérmica; una
camisa de alimentador doble; un revestimiento; un controlador del
flujo para metal fundido; un núcleo de colador; una camisa de
colador; un tubo iniciador de embudo.
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