ES2271964T3

ES2271964T3 - Composicion de agregado adherido y aglutinantes para la misma.

Info

Publication number: ES2271964T3
Application number: ES97901371T
Authority: ES
Inventors: Jean Tremblay
Original assignee: Stellar Materials Inc
Current assignee: Stellar Materials Inc
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 2007-04-16
Anticipated expiration: 2017-01-08
Also published as: WO1998030513A1; DE69736525T2; CA2277188C; EP0951459A1; EP0951459A4; AU1528597A; CA2277188A1; PT951459E; AU739430B2; DK0951459T3; DE69736525D1; EP0951459B1

Abstract

LAS COMPOSICIONES DE AGREGADOS AGLOMERADOS TALES COMO HORMIGON, PRODUCTOS DE REPARACION DE HORMIGON, PRODUCTOS REFRACTARIOS DE ALTA TEMPERATURA, AISLAMIENTOS DE ALTA TEMPERATURA Y AISLAMIENTOS IGNIFUGOS SE PRODUCEN A PARTIR DE UNA SOLUCION ACUOSA DE ACIDO FOSFORICO Y UNA MEZCLA INDEPENDIENTE, CON POCO CONTENIDO DE AGUA, ALMACENABLE DE AGREGADOS ADECUADOS, FOSFATO MONOCALCICO, Y CALCIO EN FORMA DE CEMENTO DE ALUMINATO CALCICO U OXIDO CALCICO. LA PROPORCION DE CONSTITUYENTES HUMEDOS A LOS DE POCO CONTENIDO DE AGUA SE PUEDE VARIAR DE MODO QUE EL TIEMPO DE USO Y LA SOLIDEZ DE LA COMPOSICION DE AGREGADOS SEA NORMALMENTE DEL ORDEN DE DIEZ A QUINCE MINUTOS. TAMBIEN SE PRESENTAN LA MEZCLA DE LOS CONSTITUYENTES CON POCO CONTENIDO DE AGUA PREFERENTE, Y EL AGLUTINANTE A MEZCLAR CON EL AGREGADO PARA OBTENER LA MEZCLA CON POCO CONTENIDO DE AGUA PREFERENTE. EL SISTEMA AGLUTINANTE ES PARTICULARMENTE ADECUADO EN CUANTO A QUE SE PUEDE UTILIZAR FACILMENTE EL MISMO GRUPO DE CONSTITUYENTES AGLUTINANTES CON UNAVARIEDAD DE AGREGADOS, LO QUE REDUCE EL COSTE DE TENER QUE DISPONER DE UNA AMPLIA VARIEDAD DE COMPOSICIONES DE AGREGADOS DEBIDO A LA FACIL DISPONIBILIDAD DE LAS MATERIALES PRIMAS Y EVITA LA NECESIDAD DE TENER QUE ALMACENAR DIFERENTES AGLUTINANTES PARA DIFERENTES COMPOSICIONES DE AGREGADOS. EL COSTE SE REDUCE ADEMAS GRACIAS AL USO DE CONSTITUYENTES MENOS PURIFICADOS Y POR TANTO MAS ECONOMICOS.

Description

Composición de agregado adherido y aglutinantes para la misma.

Antecedentes de la invención I. Campo de la invención

La presente invención se refiere a estructuras de agregado adherido utilizadas principalmente para aplicaciones a altas temperaturas. Más particularmente, la presente invención se refiere a materiales necesarios con el fin de proteger recipientes receptores que contienen tanto metales ferrosos como no ferrosos, vidrio fundido y entornos a altas temperaturas transportados por el aire, tal como calderas y hornos de todo tipo. La presente invención se refiere asimismo a la composición para formar estas estructuras y a los aglutinantes utilizados en dichas composiciones.

II. Descripción de la técnica anterior

Las composiciones de agregado adherido son una clase de materiales conocidos y útiles en muchas aplicaciones. Esta clase incluye productos tales como materiales para suelos resistentes al calor, materiales refractarios de altas temperaturas, materiales de aislamiento a altas temperaturas y materiales resistentes al fuego. Generalmente, las composiciones de agregado adherido comprenden un agregado adecuado (un agente de relleno que determina las características estructurales de las composiciones antes y después del calentamiento) adherido por un aglutinante tal como un cemento.

Los cementos convencionales utilizados para adherir agregados incluyen cementos aluminosos, cementos hidráulicos y cementos Portland. Los cementos hidráulicos son mezclas de cal de grano pequeño, alúmina y sílice que se fraguan dando un producto duro tras mezclarse con agua, combinándose químicamente el agua con los constituyentes del cemento para formar un hidrato. Los cementos Portland son particularmente cementos hidráulicos compuestos por cal, alúmina, sílice y óxido de hierro (como aluminoferrato tetracálcico), aluminato tricálcico, silicato tricálcico y silicato dicálcico. Generalmente, los cementos Portland contienen menos de un 5 por ciento de
alúmina.

Los cementos aluminosos, en cambio, son cementos hidráulicos que contienen, por lo menos, un treinta o treinta y cinco por ciento de alúmina, habitualmente aplicada incluyendo bauxita calcinada.

El cemento o aglutinante se selecciona de tal modo que se ajusta al uso particular que se dará a la composición adherida y de tal modo que se ajusta al agregado particular utilizado, el cual se selecciona, de forma similar, en base a la aplicación final de la composición adherida.

Se han utilizado sistemas aglutinantes basados en fosfatos, pero habitualmente la utilización de dichos sistemas incluye ácido fosfórico (o una sal del mismo en presencia de agua) en combinación con un óxido metálico inorgánico, tal como óxido de magnesio u óxido de alúmina. Pueden formarse dos tipos de productos a partir del óxido de magnesio o el óxido de alúmina. Pueden formarse dos tipos de productos a partir de estos sistemas: unos experimentan altas temperaturas durante el fraguado, alcanzando finalmente una resistencia elevada en psi y alcanzando un fraguado rápido del producto a temperatura ambiente (de 9,4ºC a 29,4ºC), y otros que presentan un fraguado controlado por aplicación de un calor significativo (de 93,3ºC a 260ºC) con el fin de alcanzar un fraguado final. Las desventajas más importantes de estos sistemas son los tiempos de trabajo cortos disponibles para las formulaciones fraguadas a temperatura ambiente, típicamente del orden de un minuto. Mientras que trabajando con agregados adheridos resulta preferido que la composición fragüe relativamente rápido, resulta muy deseable un tiempo de trabajo de, por lo menos, tres minutos, y preferentemente comprendido dentro de un intervalo entre siete y diez minutos. Con un fraguado controlado, el usuario se ve extremadamente limitado en cuanto a dónde pueden utilizarse los materiales. Estas dos composiciones son muy sensibles a las impurezas cuando se exponen a temperaturas superiores a 1.371,1ºC. Esto limita su utilización desde un punto de vista tanto económico como práctico.

Sumario de la invención

Según un primer aspecto de la presente invención, se da a conocer un procedimiento de preparación de un revestimiento refractario sobre un recipiente receptor, en el que el revestimiento refractario es no mojable por parte de metales fundidos, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:

(i): preparar una composición de agregado adherible, comprendiendo dicha composición de agregado adherible:

(a): un agregado seleccionado de entre el grupo constituido por arena, piedra, arcilla de pedernal, gravilla, agregado de sílice, ceniza, piedra pómez, perlas de vidrio volcánico, mulcoa, cianita, mullita, cromita, bauxita, óxido de aluminio, óxido de silicio, óxido de cromo, óxido de magnesio, óxido de hierro, perlita, vermiculita expandida, cal dolomítica, talco, cal, carbonato de calcio y magnesio, alúmina tabular, silicato de magnesio, zirconia, roca fosfórica y mezclas de los mismos; y

(b): un aglutinante que comprende:

-: un componente ácido suministrador de fosfato, encontrándose dicho componente en fase líquida a temperatura y presión ambientes; y

-: un componente seco que comprende CaO, Al_{2}O_{3}, SiO_{2} y Fe_{2}O_{3}; en proporciones adecuadas para permitir el trabajo al mezclar el aglutinante y el agregado y adecuadas para proporcionar una estructura rígida al fraguar dicha mezcla de aglutinante y agregado; y

(ii): aplicación de la estructura de agregado adherible al recipiente receptor con el fin de proporcionar un revestimiento refractario no mojable para el recipiente receptor.

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Según un segundo aspecto de la presente invención, se da a conocer un procedimiento para reparar estructuras de agregado a altas temperaturas que comprende la aplicación a una estructura de agregado de una composición de agregado adherible, comprendiendo dicha composición de agregado adherible:

(i): un agregado seleccionado de entre el grupo constituido por arena, piedra, arcilla de pedernal, gravilla, agregado de sílice, ceniza, piedra pómez, perlas de vidrio volcánico, mulcoa, cianita, mullita, cromita, bauxita, óxido de aluminio, óxido de silicio, óxido de cromo, óxido de magnesio, óxido de hierro, perlita, vermiculita expandida, cal dolomítica, talco, cal, carbonato de calcio y magnesio, alúmina tabular, silicato de magnesio, zirconia, roca fosfórica y mezclas de los mismos; y

(ii): un aglutinante que comprende:

-: un componente seco que comprende CaO, Al_{2}O_{3}, SiO_{2} y Fe_{2}O_{3};

\quad: en proporciones adecuadas para permitir el trabajo después al mezclar el aglutinante y el agregado y adecuadas para proporcionar una estructura rígida al fraguar dicha mezcla de aglutinante y agregado.

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Según un tercer aspecto de la presente invención, se da a conocer un recipiente receptor con un revestimiento refractario que es no mojable por parte de metales fundidos, componiéndose el revestimiento de una composición de agregado adherido que comprende:

(b): un aglutinante que comprende:

\quad: en proporciones adecuadas para permitir el trabajo al mezclar el aglutinante y el agregado y adecuadas para proporcionar una estructura rígida al fraguar dicha mezcla de aglutinante y agregado

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Según un cuarto aspecto de la presente invención, se da a conocer una composición refractaria de agregado de revestimiento adherible que es no mojable por parte de metales fundidos, comprendiendo la composición:

(ii): un aglutinante que comprende:

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El solicitante ha descubierto que los problemas que consisten en el control de la velocidad de fraguado de la composición de agregado, la sensibilidad de la composición a las impurezas y los costes adicionales asociados a la disposición de diversos aglutinantes para diferentes agregados pueden solucionarse utilizando un sistema aglutinante que comprende, por lo menos, un componente suministrador de fosfato que se encuentra en fase líquida a temperatura y presión ambientes y, por lo menos, un componente seco que comprende un elemento seleccionado de entre el grupo constituido por elementos del grupo IIA. En una forma de realización, el componente seco comprende un componente suministrador de calcio, un componente suministrador de magnesio o mezclas de los mismos. El aglutinante puede aunque no debe contener un componente seco suministrador de fosfato. En una forma de realización, están contenidos un componente seco suministrador de fosfato y un componente suministrador de calcio en un único material, tal como fosfato monocálcico hidratado (CaH_{2}PO_{4}·H_{2}O). Sin embargo, a pesar de que en esta forma de realización estos dos componentes están contenidos en un único material, se requiere un material adicional suministrador de calcio (tal como cemento de aluminato cálcico, óxido cálcico o mezclas de los
mismos).

La resistencia y las características dimensionales pueden controlarse variando selectivamente la concentración y la relación de los componentes húmedos y secos. Variando la relación de los componentes húmedos y secos, la invención permite la utilización de materiales de grado comercial y preferentemente de grado agrícola, con un coste inferior al de los constituyentes altamente purificados que se requieren actualmente en otros sistemas. La presente invención no presenta como requisito la utilización de componentes de grado técnico, particularmente de ácido fosfórico de grado técnico, tal como requieren otros sistemas.

La invención se dirige asimismo a un mezclado de únicamente los componentes aglutinantes secos, mezclándose el aglutinante con el agregado y el componente húmedo suministrador de fosfato en un lugar remoto o allí donde debe conformarse la estructura de agregado adherido.

Se considera que una base de la adhesión en un sistema preferente es el mezclado de un componente suministrador de calcio, tal como un aluminato cálcico, con un constituyente húmedo suministrador de fosfato, tal como un ácido fosfórico diluido. El solicitante ha descubierto que la adición opcional de un componente seco suministrador de fosfato al aglutinante básico no sólo prolonga el tiempo de fraguado en una cantidad controlable, sino que variando las resistencias porcentuales de los fosfatos acuosos con respecto a las resistencias porcentuales de fosfatos secos se modifican también las resistencias y características refractarias de las estructuras de agregado después de
calentarse.

Típicamente, el aglutinante según la presente invención puede utilizarse con una variedad de estructuras de agregado, tal como estructuras refractarias, estructuras aislantes a altas temperaturas, estructuras a temperatura ambiente, tales como aplicaciones habituales a suelos y carreteras, estructuras resistentes al fuego, así como un material de reparación para estas estructuras a altas temperaturas y temperatura ambiente. Una aplicación a temperatura ambiente particularmente útil incluye la utilización de este sistema para la contención y neutralización general de residuos líquidos dañinos, tal como residuos radioactivos. Por ejemplo, el aglutinante según la presente invención puede utilizarse junto con un agregado con contenido en fosfato tanto para neutralizar el residuo como para contenerlo, ya sea endureciendo el propio residuo o "emparedándolo". De este modo, se evitan las fugas de los residuos dañinos al medio ambiente.

Preferentemente, el componente seco suministrador de fosfato opcional de la presente invención contiene asimismo un componente suministrador de calcio en un único material, tal como fosfato monocálcico, mientras que el componente húmedo suministrador de fosfato es típicamente una solución de ácido fosfórico, preferentemente una solución de grado agrícola. En una forma de realización, se incluye un componente adicional suministrador de calcio en el aglutinante; de este modo, el componente adicional suministrador de calcio comprende habitualmente un cemento de aluminato cálcico de óxido de calcio o una mezcla de estos materiales.

Típicamente, la composición de agregado seca según la presente invención comprende entre un cincuenta y un noventa y cinco por ciento en peso del agregado, entre un uno y un veinticinco por ciento en peso de un componente seco que contiene un elemento seleccionado de entre el grupo constituido por elementos del grupo IIA, y entre un cero y un cincuenta por ciento en peso del componente seco suministrador de fosfato. Una composición seca de agregado puede mezclarse con entre aproximadamente un cinco y un ochenta y cinco por ciento en peso de un componente húmedo suministrador de fosfato, tal como una solución de solución de ácido fosfórico disponible comercial-
mente.

De este modo, la presente invención no se dirige únicamente a la composición o estructura de agregado adherido, sino que también se dirige a un aglutinante seco que comprende una mezcla del componente seco de fosfato, el componente húmedo de fosfato y el componente de calcio, y también a una composición de agregado seca útil para la formación de una estructura de agregado tras la adición de un componente húmedo de fosfato. En esta situación, la composición de agregado seca comprende un agregado, un componente seco de fosfato opcional y un componente seco de calcio y/o magnesio. La invención se dirige asimismo a un procedimiento para formar una estructura de agregado adherido que comprende las etapas de mezclado de un componente húmedo suministrador de fósforo con la composición de agregado seca, conformándose la mezcla en una forma apropiada y dejándose fraguar la
mezcla.

Tal como se ha observado, las proporciones específicas de componentes óptimas para un propósito particular pueden seleccionarse fácilmente sobre una base de ensayo y error, pero en todos los casos se seleccionan de tal modo que sean adecuadas con el fin de alcanzar una composición de agregado adherido con una resistencia y una utilidad adecuadas tras el mezclado y el trabajo realizado. Sin embargo, se cree que las relaciones húmedo a seco están controladas por los requisitos estructurales de la estructura de agregado curada y acabada. Generalmente, se prevé que una relación húmedo a seco más baja dará lugar a una estructura de agregado adherido con mayores resistencias y estabilidad. Se prevé que la dilución del fosfato acuoso simultáneamente al aumento de la proporción, por ejemplo, de fosfato seco y aluminato cálcico da lugar a materiales con resistencias elevadas en un intervalo de temperaturas inferior (de 648,9ºC a 1.204,4ºC) pero cuya estructura se rompe por encima de dicho intervalo. Se prevé que el aumento del contenido en fosfato en el componente acuoso simultáneamente a la disminución de las proporciones, por ejemplo, fosfato seco y aluminato cálcico da lugar a materiales con resistencias elevadas en un intervalo de temperaturas superior (de 1.204,4ºC a 1.704,4ºC) y desplaza el límite de rotura de la estructura a temperaturas más
altas.

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Descripción detallada de la forma de realización preferida de la presente invención

A continuación se describirá la presente invención haciendo referencia a los ejemplos detallados siguientes, dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. Una estructura de agregado adherido según la presente invención se forma generalmente mezclando un componente suministrador de fosfato que se encuentra en fase líquida a temperatura y presión ambientes con una mezcla constituida previamente de componentes secos, incluyendo un agregado y un componente que contiene un elemento seleccionado de entre el grupo constituido por elementos del grupo IIA, preferentemente un componente suministrador de calcio o magnesio o una mezcla de los mismos. En una forma de realización, se utiliza cemento de aluminato cálcico. Finalmente puede añadirse un componente seco suministrador de fosfato a los componentes secos. Las proporciones de estos componentes en diversas composiciones se describen en los ejemplos siguientes.

Preferentemente, el componente húmedo suministrador de fosfato es una solución diluida de un ácido fosfórico de grado agrícola, aunque también pueden utilizarse de grado comercial, industrial y técnico. El componente húmedo suministrador de fosfato se añade en una cantidad adecuada para hacer que la mezcla sea trabajable, a la vez que sea adecuada para proporcionar un contenido en fosfato suficiente con el fin de permitir un fraguado rápido, en un intervalo comprendido entre 8 y 30 minutos a 21,1ºC. Puede formarse fácilmente un agregado a partir de lotes de treinta y tres kilogramos de la mezcla de agregado y componente seco mezclados con una cantidad apropiada de solución de ácido fosfórico.

Un componente húmedo suministrador de fosfato particularmente útil para agregados aislantes a altas temperaturas o refractarios se muestra en los ejemplos, y se preparó como dilución de 1:1 a 4:1 (agua:ácido) de TG-434, un ácido ortofosfórico de H_{3}PO_{4} disponible a través de la firma Texas Gulf Chemical Co, Raleigh, N.C. Una composición típica para el TG-434 es:

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H_{3}PO_{4}	77,73%
Sólidos	0,1%
Hierro como Fe_{2}O_{3}	1,3%
Aluminio como Al_{2}O_{3}	0,6%

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cualquier composición que contiene fosfato soluble capaz de proporcionar estabilidad dimensional y estructural a la estructura de agregado adherido al exponerse a temperaturas elevadas de hasta 1.871,1ºC.

El componente seco suministrador de fosfato opcional puede ser cualquier material que contenga un fosfato soluble en agua en una concentración adecuada para reaccionar con el componente suministrador de calcio o magnesio con el fin de proporcionar una adhesión adecuada a la estructura de agregado. El componente seco suministrador de fosfato es fosfato monocálcico o un superfosfato triple de fórmula Ca(H_{2}PO_{4})·2H_{2}O, comercializado bajo el nombre C-38 por Texas Gulf Chemical Co, Raleigh, N.C. Una composición típica para el C-38 es:

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P_{2}O_{5}	67,1%
Calcio como CaO	20,9%
Compuestos de fluoruro como F	1,7%
Al_{2}O_{3}	0,40%
SiO_{2}	1,7%
Fe_{2}O_{3}	1,8%
MgO	2,0%
SO_{4}	3,0%

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La ventaja de utilizar un fosfato monocálcico es la combinación de un componente suministrador de fosfato y un componente suministrador de calcio en un material. El C-38 es un sólido inodoro, gris y granular que presenta una gravedad específica comprendida entre 1,1 y 1,2 y posee un punto de fusión de 110ºC. Una suspensión al 1% en agua presenta un pH comprendido entre aproximadamente 2,5 y 2,8.

El componente adicional suministrador de calcio o magnesio puede ser cualquier material capaz de suministrar calcio o magnesio suplementario para reaccionar con los componentes de fosfato con el fin de proporcionar una adhesión adecuada en la estructura de agregado. Son materiales preferentes los cementos aluminados, tales como Secar, Lumnite, Refcon CaO Al_{2}O_{3}, CaO Al_{2}O_{3} Fe_{2}O_{3}, CaO Al_{2}O_{3} SiO_{2}, CaO Al_{2}O_{3} SO_{4}, así como cementos de aluminato cálcico de vida de mezcla larga (para extender tanto el tiempo de trabajo como el tiempo de fraguado) y óxidos de magnesio. Un material adicional suministrador de calcio particularmente preferido es el cemento de aluminato cálcico comercializado bajo el nombre Refcon (marca registrada), de Lehigh Cement Company en Allentown, Pensilvania. El Refcon se forma sinterizando una mezcla tableteada y sólida de bauxita y piedra caliza. Una composición típica comprende:

Al_{2}O_{3} y TiO_{2}	57,40%
Hierro total como Fe_{2}O_{3}	1,20%
CaO	34,20%
SiO_{2}	5,70%
SO_{3}	0,36%

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Típicamente, el Refcon presenta una densidad aparente de aproximadamente 1.500 kg/m^{3} y una gravedad específica de 3,02. Presenta una superficie específica Blaine de 3.300 cm^{2}/g. Tiene una resistencia a la compresión a un día de 44,82 megapascales medida por A.S.T.M C-109. Un componente con contenido en magnesio preferido es el Mag-Chem 10-40, un compuesto que contiene principalmente MgO.

Debe observarse que cuando se utiliza fosfato monocálcico como fuente única tanto para el componente seco de fosfato como para el componente seco suministrador de calcio, parece ser necesario incluir el material adicional suministrador de calcio mencionado anteriormente con el fin de alcanzar una adhesión adecuada para proporcionar estabilidad dimensional y estructural a la estructura de agregado adherido al exponerse a temperaturas elevadas de hasta 1.871,1ºC.

Tal como puede observarse a partir de las composiciones de estos materiales, la presente invención es ventajosa por el hecho de que permite satisfactoriamente que las estructuras de agregado adherido se formen rápidamente (entre 8 y 30 minutos) con un tiempo de trabajo adecuado (10 minutos o superior a 21,1ºC) y sean capaces de resistir temperaturas de hasta 1.871,1ºC utilizando materiales de grado comercial y agrícola, incluyendo particularmente un ácido fosfórico tal como TG-434, preferentemente diluido.

La invención resulta asimismo ventajosa por el hecho de que el aglutinante que incorpora los materiales preferentes descritos anteriormente puede utilizarse con diversos agregados para diferentes propósitos estructurales. El aglutinante según la presente invención puede utilizarse con agregados refractarios, agregados de resanado refractarios, agregados de aislamiento a altas temperaturas y agregados a temperatura ambiente utilizados en aplicaciones en condiciones ambientales.

Por ejemplo, los agregados típicos útiles para formar estructuras de agregado adherido según la presente invención incluyen, por lo menos, uno de los siguientes materiales: arcilla de pedernal, mulcoa, cianita, mullita, cromita, alúmina tabular, óxido de silicio, sílice, bauxita calcinada, óxido de cromo, zirconia, roca fosfórica y mezclas de los mismos. Se cree que cierta cantidad apreciable de material con contenido en aluminio es necesario para cualquier estructura densa de agregado refractaria con el fin de alcanzar una adhesión adecuada y mantener la estabilidad dimensional y estructural al exponerse a temperaturas elevadas.

Los agregados refractarios preferentes incluyen arcilla de pedernal; mulcoa 47, 50, 60, 70 y 90; cianita; mullitas; cromo mineral; bauxita; y mezclas de los mismos. A medida que la temperatura pretendida de utilización del material refractario aumenta, el contenido en aluminio del agregado generalmente aumenta también.

Un agregado útil en la presente invención con el fin de ser utilizado como aislamiento a altas temperaturas expansible puede seleccionarse, por lo menos, de entre uno de los materiales siguientes: arena de sílice #140, mullita #200, cianita #325, alúmina tabular #200, cal dolomítica y talco. Un agregado preferido para aislamiento expansible comprende una mezcla de arena de sílice #140, cal dolomítica y talco. El talco controla el tamaño de las burbujas de dióxido de carbono liberado durante la expansión y, en consecuencia, permite que los poros del aislamiento expandido presenten un tamaño uniforme. Un agregado particularmente útil para una aplicación a temperatura ambiente que incluye la utilización de este sistema con el fin de contener/solidificar/neutralizar material de residuo líquido (es decir, material de residuo radioactivo) es un agregado con contenido en fosfato, preferentemente roca fosfórica (comercializada como C-31 Phos-Rock por Texas Gulf Chemical Co.).

La composición química de estos agregados es bien conocida por los expertos en la materia. Las mulcoa, arcillas de pedernal y cianitas están constituidas, en su mayor parte, por óxido de aluminio (III), dióxido de sílice (es decir, tetróxido de silicio). El cromo mineral está constituido, en su mayor parte, por óxido de cromo (III), óxido de aluminio y óxido de magnesio. La alúmina tabular está constituida sustancialmente por óxido de aluminio (III) puro. La arena blanca está constituida, en su mayor parte, por dióxido de silicio. La cal está mayoritariamente constituida por óxido de calcio. La cal dolomítica blanca es una mezcla de cal y dolomita (bicarbonato de calcio y magnesio). El talco es un silicato de magnesio hidratado foliado natural.

La lista de agregados que pueden ser adheridos por el aglutinante según la presente invención no pretende ser una lista exhaustiva de agregados útiles en la presente invención, sino que representa los ensayos realizados y las conclusiones extraídas por su utilización. Debido a la versatilidad del sistema aglutinante, se prevé que muchos otros agregados pueden ser adheridos por el sistema aglutinante según la presente invención y pueden ser utilizados para formar estructuras útiles de agregado adherido. El agregado a utilizar se seleccionará en función de los requisitos de uso final de la estructura adherida y la pureza del producto requerido.

Tal como se muestra en los ejemplos siguientes, puede formarse una composición seca de agregado según la presente invención a partir de una mezcla de aproximadamente 50-95 por ciento en peso de un agregado adecuado, 1-20 por ciento en peso de un componente seco suministrador de calcio y/o magnesio, y 0-50 por ciento en peso de un componente seco suministrador de fosfato; y en una forma de realización, a partir de una mezcla que incluye entre un 1 y un 30 por ciento en peso de un único material que proporciona los dos componentes suministradores de fosfato y de calcio, así como un componente de calcio adicional.

A continuación, en función del tipo de estructura de agregado adherido que se desea, se mezcla entre aproximadamente un 5 y un 85% por ciento en peso de un componente húmedo suministrador de fosfato con la composición seca de agregado. Para una estructura refractaria, se utiliza típicamente entre un 10 y un 30 por ciento en peso del componente húmedo. Sin embargo, si se desea que los materiales mezclados sean expansibles o bombeados en el lugar de utilización (por ejemplo si se utilizan como un aislamiento expansible o un aislamiento bombeable a altas temperaturas), se utilizará más cantidad del componente húmedo, por ejemplo, preferentemente entre un 30 y un 60 por ciento en peso.

La tabla I muestra los ejemplos #1 a #15, que definen composiciones refractarias que entran dentro del alcance de la presente invención. La tabla II muestra los análisis químicos de los diversos componentes. La resistencia a la compresión (psi) y el cambio lineal de recalentamiento se midieron según los estándares predominantes A.S.T.M. (Por ejemplo, A.S.T.M. C-133-84-Resistencia a la compresión y módulo de ruptura de ladrillos y formas refractarios y A.S.T.M. C-113-74-Cambio de recalentamiento de ladrillos refractarios). Se prepararon muestras para los ensayos vertiendo incrementos de 2,5 kg de la mezcla de agregado y aglutinante en un volumen apropiado de solución acuosa de fosfato y mezclando a mano con una llana de dos pulgadas hasta que la mezcla está completamente húmeda (típicamente durante aproximadamente un minuto) y, a continuación, depositando la mezcla en moldes apropiadamente dimensionados.

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(Tabla pasa a página siguiente)

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A partir de los ejemplos de la tabla I, puede observarse que el sistema aglutinante según la presente invención resulta útil para formar una variedad de diferentes materiales refractarios de diferentes utilidades a partir de un único sistema aglutinante. Las proporciones indicadas en la tabla pueden ajustarse con el fin de optimizar las estructuras de agregado resultantes en función de la aplicación que se desee.

De este modo, la presente invención proporciona un procedimiento para formar un agregado adherido, así como proporciona un sistema aglutinante para dichas estructuras de agregado, una composición seca de agregado que incorpora los constituyentes secos del sistema aglutinante y una mezcla de constituyentes secos necesarios para preparar el sistema aglutinante. La presente invención es ventajosa con respecto a sistemas aglutinantes anteriores porque los constituyentes del sistema aglutinante pueden ser materiales de grado comercial y agrícola, que no se han refinado o purificado altamente. Los componentes secos del aglutinante permiten la utilización de soluciones de fosfato acuosas significativamente menos costosas, y aún así proporcionan una estructura de agregado adherido significativamente mejor en aplicaciones refractarias que la de otras estructuras conocidas de agregado utilizadas actualmente para aplicaciones similares.

Además, la presente invención reduce ventajosamente los gastos derivados de proporcionar una variedad de estructuras agregadas, dado que puede utilizarse un único sistema aglutinante con el fin de adherir una amplia variedad de agregados. La invención reduce el coste de suministro, fabricación o almacenamiento en inventario de los diferentes constituyentes del aglutinante.

Con la composición de agregado refractario según la presente invención, utilizando sílice y otros agregados refractarios fácilmente disponibles, las estructuras de agregado resultantes presentan características refractarias significativamente mejores con respecto a las estructuras según la técnica anterior, dado que las estructuras resultantes son menos susceptibles de sufrir choque térmico, y en muchos casos las estructuras no necesitan ser presecadas o prequemadas tras su fraguado inicial antes de ser utilizadas a altas temperaturas. Además, en los ensayos de campo, las estructuras resultantes demostraron ser extremadamente no mojables por parte de una variedad de metales fundidos (tanto ferrosos como no ferrosos), proporcionando de este modo al usuario final un revestimiento refractario de bajo mantenimiento durante toda su vida útil.

Además, la utilización de calcio (tanto solo como en combinación con magnesio) como aglutinante divalente permite que las características refractarias dependan de la proporción y concentración de los componentes suministradores de fosfato húmedos y secos, específicamente una selección del intervalo de temperaturas en el que se obtienen características refractarias opcionales. Esta selectividad está ausente en los sistemas basados en fosfato de monoaluminio y fosfato de magnesio.

Claims

1. Procedimiento de preparación de un revestimiento refractario sobre un recipiente receptor, en el que el revestimiento refractario es no mojable por parte de metales fundidos, comprendiendo dicho procedimiento las etapas siguientes:

(b): un aglutinante que comprende:

\quad: en proporciones adecuadas para permitir el trabajo al mezclar el aglutinante y el agregado y adecuadas para proporcionar una estructura rígida al fraguar dicha mezcla de aglutinante y agregado; y

(ii): aplicar la estructura de agregado adherible al recipiente receptor con el fin de proporcionar un revestimiento refractario no mojable para el recipiente receptor.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que la etapa (i)(b) comprende además la etapa de determinar de si se requiere un componente seco suministrador de fosfato opcional con el fin de prolongar el tiempo de fraguado en una cantidad controlable.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que la etapa (i)(b) comprende además la etapa de variar las resistencias porcentuales del fosfato acuoso con respecto a la resistencia porcentual de fosfatos secos con el fin de modificar las resistencias y las características refractarias de la estructura de agregado después del calentamiento.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la etapa (i)(b) comprende además la etapa de seleccionar una relación requerida entre el componente húmedo del aglutinante y el componente seco con el fin de alcanzar los requisitos estructurales de la estructura del agregado cuando es curada.

5. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el revestimiento refractario es no mojable tanto por metales ferrosos como no ferrosos.

6. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el recipiente receptor es un recipiente receptor para contener vidrio fundido.

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el recipiente receptor es una caldera o un horno.

8. Procedimiento para reparar estructuras de agregado a altas temperaturas que comprende la aplicación a una estructura de agregado de una composición de agregado adherible, comprendiendo dicha composición de agregado adherible:

(ii): un aglutinante que comprende:

\quad: en proporciones adecuadas para permitir el trabajo al mezclar el aglutinante y el agregado y adecuadas para proporcionar una estructura rígida al fraguar dicha mezcla de aglutinante y agregado.

9. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el aglutinante de la composición comprende además un componente seco suministrador de fosfato.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que el componente seco suministrador de fosfato está presente en el aglutinante en una cantidad comprendida entre el 0 y 50 por ciento en peso.

11. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el componente ácido suministrador de fosfato comprende un ácido fosfórico.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que el ácido fosfórico está presente en una cantidad comprendida entre 5 y 85 por ciento en peso.

13. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha fase líquida que comprende dicho ácido fosfórico comprende asimismo SO_{4}.

14. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el agregado está presente en una cantidad comprendida entre 50 y 95 por ciento en peso.

15. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la estructura de agregado se selecciona de entre el grupo constituido por revestimientos refractarios, estructuras de aislamiento de altas temperaturas y estructuras resistentes al fuego.

16. Recipiente receptor con un revestimiento refractario que es no mojable por parte de metales fundidos, en el que el revestimiento está compuesto de una composición de agregado adherido que comprende:

(b): un aglutinante que comprende:

17. Recipiente receptor según la reivindicación 16, en el que el aglutinante de la composición comprende además un componente seco suministrador de fosfato.

18. Recipiente receptor según la reivindicación 17, en el que el componente seco suministrador de fosfato está presente en una cantidad comprendida entre 0 y 50 por ciento en peso.

19. Composición refractaria de agregado de revestimiento adherible que es no mojable por parte de metales fundidos, comprendiendo la composición:

(ii): un aglutinante que comprende: