ES2347450T3 - Metodo mejorado para reciclar un material compuesto al-b, c. - Google Patents
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Abstract
Un método para recuperar un material de desecho compuesto, de Al-B4C, que comprende: a) calentar un baño líquido de aluminio fundido a una temperatura del baño predefinida; b) precalentar el material de desecho a una temperatura de precalentamiento determinada; c) añadir el material de desecho precalentado al aluminio fundido en una relación de masas que va desde 0,3:0,7 a 0,7:0,3 de material de desecho respecto al aluminio fundido; d) mantener una temperatura predeterminada de la masa fundida en el baño líquido hasta que la totalidad del material de desecho se funda en el aluminio fundido para formar una masa fundida de material compuesto resultante, en la que la temperatura del baño líquido se controle de forma que no haya riesgo de sobrecalentar el material de Al-B4C y de que se origine la no deseable degradación del material; y e) agitar la masa fundida de material compuesto resultante para promover la uniformidad.
Description
Método mejorado para reciclar un material
compuesto Al-B_{4}C.
La presente invención se refiere a métodos para
reciclar materiales, basados en el boro, absorbentes de neutrones,
y en particular a materiales compuestos de desecho, de
Al-B_{4}C.
Hay un gran interés en la industria de la
energía nuclear por los materiales de construcción que absorban, y
por lo tanto no liberen, neutrones, por ejemplo en recipientes para
combustibles residuales. Estos recipientes están hechos
predominantemente de aleaciones a base de aluminio (Al), y el boro
(B) es un elemento comúnmente usado para absorber neutrones. El
boro se puede incorporar habitualmente al Al como B_{4}C,
TiB_{2} o simplemente B, que forma AlB_{2} o AlB_{12} en una
matriz de Al.
Los procedimientos de fabricación para hacer
estos recipientes de almacenaje incluyen métodos de colada directa
en coquilla (DC), extrusión y laminado. Estos métodos producen con
frecuencia materiales compuestos de desecho, de
Al-B_{4}C, que pueden constituir hasta el 65% del
material fértil original.
Por el interés en el ahorro económico y en la
reducción de residuos, es por que hay un gran interés en encontrar
un modo de recuperar los valiosos residuos de los procesos. Sin
embargo, las partículas de B_{4}C tienden a ser
termodinámicamente inestables en aluminio líquido, originando
reacciones interfásicas entre el B_{4}C y el Al. Esto reduce
significativamente la fluidez y la capacidad de colada del material
compuesto líquido durante la refusión, lo que hace extremadamente
difícil el proceso de recuperación de los materiales de desecho y a
su posterior colada.
Los materiales de aluminio que contienen boro
son también muy reactivos en estado fundido, y la reactividad es
fuertemente dependiente del tiempo y de la temperatura. Por lo
tanto, en los intentos de reciclar el material de desecho
simplemente por fusión, la temperatura superficial del material de
desecho llega a ser elevada (por ejemplo más de, aproximadamente,
770ºC), dando como resultado la reacción del material refractario,
que contiene B_{4}C, con la matriz de aluminio, haciendo inútil
el material para la posterior colada, ya que la fluidez llega a ser
reducida.
Los intentos de combinar el material compuesto
"virgen", o sin usar, y los materiales compuestos de desecho
tampoco han tenido éxito, ya que el material compuesto fundido
virgen tiene que calentarse a una temperatura relativamente alta
para permitir que una cantidad razonable de material de desecho se
incorpore a la masa fundida dentro de un tiempo razonable. Este
calentamiento tiende a originar que el material compuesto virgen se
deteriore.
Como alternativa, la temperatura del material
compuesto virgen se puede mantener a un nivel más bajo pero, en
este caso, la tasa de incorporación del material de desecho se debe
reducir, dando como resultado un aumento del tiempo necesario para
reciclar una cantidad dada de material de desecho y, de nuevo, el
material tiende a deteriorarse.
La Patente de EE.UU. Nº 3.955.970 (Claxton y
colaboradores) muestra un procedimiento continuo de fusión que
implica sumergir el material de desecho en aluminio fundido, en
proporciones que van de 1:10 a 1:50 de material de desecho respecto
al aluminio fundido. Se usa agitación para incorporar el material de
desecho sólido al aluminio fundido. No hay indicaciones específicas
de las formas de evitar las reacciones entre el B_{4}C del
material de desecho y la matriz de aluminio fundido. La Patente de
EE.UU. muestra también un método de recuperación del material de
desecho por inmersión en aluminio fundido, siendo el material de
desecho, en este caso, aluminio de pequeñas dimensiones. Esta
patente no dice nada de lo relacionado con el material de desecho
que contiene B_{4}C, ni sobre los métodos para evitar la
degradación del B_{4}C, ni de la reacción con el aluminio
fundido.
La Patente de EE.UU. Nº 6.223.805 describe un
método para reciclar materiales compuestos de la matriz metálica, e
incluye, como opciones, mezclar el material compuesto con material
compuesto "virgen" o con metal de la matriz. La patente está
enfocada a un método para eliminar inclusiones en el material
reciclado.
Es, por lo tanto, muy deseable establecer un
método para recuperar material compuesto de desecho, de
Al-B_{4}C, mientras que se mantiene la integridad
del B_{4}C y la fluidez en el producto de material compuesto
resultante.
La presente invención crea una única forma de
recuperar material compuesto de desecho, de
Al-B_{4}C, y de volver a fundir los materiales
compuestos de desecho, de Al-B_{4}C, para dar
piezas coladas.
La presente invención proporciona así un método
para recuperar un material compuesto de desecho, de
Al-B_{4}C, que comprende calentar un baño líquido
de aluminio fundido a una temperatura del baño predefinida, mientras
que también se precalienta el material de desecho a una temperatura
de precalentamiento definida. A continuación, el material de
desecho precalentado se añade al aluminio fundido en una relación de
masas que va desde 0,3:0,7 a 0,7:0,3 de material de desecho
respecto al aluminio fundido. Se mantiene una temperatura
predeterminada de la masa fundida en el baño líquido hasta que la
totalidad del material de desecho se funde en el aluminio fundido
para formar una masa fundida de material compuesto resultante y,
finalmente, la masa fundida de material compuesto resultante se
agita para promover la uniformidad.
La presente invención proporciona también un
método para preparar un producto fundido de material compuesto de
aluminio, que contiene B_{4}C, que implica preparar una mezcla de
partículas fluyentes de B_{4}C y aluminio fundido dispersando las
partículas de B_{4}C en la aleación de aluminio fundido y agitando
la mezcla hasta que el aluminio moje las partículas de B_{4}C. La
mezcla se cuela luego para dar un material compuesto fundido y se
trata adicionalmente para formar productos, lo que genera el
material compuesto de desecho, de Al-B_{4}C. El
material de desecho se recupera luego calentando un baño líquido de
aluminio fundido a una temperatura del baño predefinida, mientras
que se precalienta también el material de desecho a una temperatura
de precalentamiento definida. El material de desecho precalentado se
añade al aluminio fundido en una relación de masas que va desde
0,3:0,7 a 0,7:0,3 de material de desecho respecto al aluminio
fundido, y se mantiene una temperatura predeterminada de la masa
fundida, en el baño líquido, hasta que la totalidad del material de
desecho se funde en el aluminio fundido para formar una masa fundida
de material compuesto resultante. Finalmente, la masa fundida de
material compuesto se agita para promover la uniformidad y colarlo
como un nuevo producto de colada.
La presente invención se describirá junto con
las siguientes figuras:
Las Figuras 1A, 1B, 1C y 1D son diagramas
esquemáticos que muestran las etapas implicadas en el método de la
presente invención;
La Figura 2 es una representación gráfica de la
fluidez del material compuesto frente al tiempo, que ilustra el
efecto de un corto sobrecalentamiento sobre la fluidez;
La Figura 3 es una representación gráfica de la
fluidez del material compuesto frente al tiempo, que ilustra el
efecto del mantenimiento de la temperatura sobre la fluidez; y
La Figura 4 es una representación gráfica de la
fluidez del material compuesto frente al tiempo, que ilustra el
efecto de las adiciones de titanio sobre la fluidez para diferentes
temperaturas de mantenimiento mientras que se recupera material del
15% al 10% de B_{4}C.
La presente invención se centra en mejorar la
cantidad y la calidad del material de desecho de aluminio que
contiene boro, que se puede recuperar para su reutilización.
Hasta la fecha, se han hecho varias propuestas
para recuperar material de desecho y se han ensayado a escala de
laboratorio. Algunas de estas propuestas están perfiladas en la
Tabla I. Como se ve en la tabla, los métodos de sustitución y de
refusión son muy sensibles a la temperatura de la masa fundida y a
su duración. El sobrecalentamiento local y los largos tiempos de
fusión pueden dar lugar a pérdidas de fluidez y al deterioro general
del B_{4}C.
\vskip1.000000\baselineskip
La propuesta de dilución, por el contrario, ha
mostrado buenos resultados en la refusión y el reciclaje de los
materiales de desecho, de Al-B_{4}C.
En la presente invención, se proporciona una
aleación fundida de aluminio a una temperatura determinada, mediante
la deseada tasa de incorporación de material de desecho, y de forma
que la temperatura de la mezcla después de la incorporación, fusión
y mezclado de los materiales de desecho, no permita la degradación
del B_{4}C.
Por eso, según un aspecto de la presente
invención, se proporciona aquí un método para recuperar un material
compuesto de desecho, de Al-B_{4}C, que
comprende:
- a)
- calentar un baño líquido de aluminio fundido a una temperatura del baño predefinida;
- b)
- precalentar el material de desecho a una temperatura de precalentamiento determinada;
- c)
- añadir el material de desecho precalentado al aluminio fundido en una relación de masas que va desde 0,3:0,7 a 0,7:0,3 de material de desecho respecto al aluminio fundido;
- d)
- mantener una temperatura predeterminada de la masa fundida en el baño líquido hasta que la totalidad del material de desecho se funda en el aluminio fundido para formar una masa fundida de material compuesto resultante, en la que la temperatura del baño líquido se controla de forma que no haya riesgo de sobrecalentar el material de Al-B_{4}C y que se origine la no deseable degradación del material; y
- e)
- agitar la masa fundida de material compuesto resultante para promover la uniformidad.
\vskip1.000000\baselineskip
Según otro aspecto de la presente invención se
proporciona un método para preparar productos de material compuesto
fundido de aluminio que contiene B_{4}C, que comprende:
- a)
- preparar una mezcla de partículas fluyentes de B_{4}C y aluminio fundido dispersando las partículas de B_{4}C en la aleación de aluminio fundido;
- b)
- agitar la mezcla para que el aluminio moje las partículas de B_{4}C;
- c)
- colar la mezcla para dar un material compuesto fundido;
- d)
- tratar el material compuesto fundido para formar productos y que den como resultado el material de desecho compuesto, de Al-B_{4}C;
- e)
- calentar un baño líquido de aluminio fundido a una temperatura predeterminada del baño;
- f)
- precalentar el material de desecho a una temperatura de precalentamiento predefinida;
- g)
- añadir el material de desecho precalentado al aluminio fundido en una relación de masas que va desde 0,3:0,7 a 0,7:0,3 de material de desecho respecto a aluminio fundido;
- h)
- mantener una temperatura predeterminada de la masa fundida en el baño líquido hasta que la totalidad del material de desecho se funda en el aluminio fundido para formar una masa fundida de material compuesto resultante, en la que la temperatura del baño líquido se controla de forma que no haya riego de sobrecalentar el material de Al-B_{4}C y que se origine la no deseable degradación del material; e
- i)
- agitar la masa fundida de material compuesto resultante para promover más la uniformidad, y colarla como un producto adicional de material compuesto fundido.
\vskip1.000000\baselineskip
El procedimiento de dilución consta de cuatro
etapas básicas que están ilustradas en las Figuras 1A, 1B, 1C y 1D.
En primer lugar, como se ve en la Figura 1A, se forma un baño
líquido de aluminio fundido, en una cantidad que constituye del 0,3
al 0,7 de la masa fundida total después de la incorporación del
material de desecho. Las líneas curvas mostradas en el dibujo
representan el calentamiento aplicado a recipiente. A continuación,
el material de desecho, preferiblemente en forma de un bloque de
Al-B_{4}C, como se ve en la Figura 1B, se
precalienta a una temperatura predeterminada. El bloque precalentado
de material de desecho se añade al aluminio fundido y se deja que
funda, como se ve en la Figura 1C, hasta que el bloque se funda
totalmente en el baño líquido. Finalmente, como se muestra en la
Figura 1D, la masa fundida de material compuesto resultante se
agita para formar un producto de material compuesto uniforme. La
agitación ayuda a acortar el tiempo del proceso, pero únicamente se
realiza después de que se haya fundido todo el material de
desecho.
Controlando la temperatura del baño líquido no
hay riesgo de sobrecalentamiento del material de
Al-B_{4}C ni de que se origine la no deseable
degradación del material. También, el tiempo de fusión relativamente
corto requerido, evita la oportunidad de que se produzcan
reacciones entre el B_{4}C y el aluminio. Se puede usar cualquier
equipo y horno sencillo, bien conocidos en la técnica, para llevar a
cabo la presente invención y proporcionar, aún, una excelente
fluidez y capacidad de colada. A su vez, la facilidad de colada
conduce a un menor tiempo requerido para la colada.
La temperatura del aluminio fundido, antes de
añadir el material de desecho, y la temperatura del bloque
precalentado de material de desecho, serán tales que la temperatura
de la masa fundida de material compuesto resultante (es decir, la
temperatura de la aleación de aluminio fundida procedente del baño
original más la aleación matriz procedente del material de desecho
y algunas partículas de carburo de boro dispersas en el material
compuesto fundido) sea, preferiblemente, menor 770ºC y esté, más
preferiblemente, por debajo de 740ºC, pero que sea mayor que la
temperatura de solidus y, preferiblemente, sea mayor que la
temperatura de liquidus. Preferiblemente, el bloque de material de
desecho que contiene B_{4}C se precalienta a una temperatura
inferior a 600ºC, más preferiblemente por debajo de 500ºC. En base
a estos requisitos, se puede ver que la temperatura de la aleación
de aluminio fundida en el baño original puede tener que elevarse
para conseguir la temperatura final de equilibrio con la cantidad
de material de desecho añadida. Por esta razón, no es viable un
procedimiento que implique, como el baño original, material
compuesto fundido no usado. Para estar seguros de que el calor se
transfiere rápidamente a través de la mezcla mientras que se produce
la fusión, es importante que en la mezcla haya presente metal
líquido todo el tiempo y que, por lo tanto, la temperatura de la
mezcla se mantenga por encima de su temperatura de solidus, y más
preferiblemente por encima de su temperatura de liquidus.
La importancia de este control de la temperatura
se muestra en las Figuras 2 y 3, que son representaciones gráficas
de la fluidez del material compuesto, medida por la distancia que el
material compuesto recorrerá en un molde lineal, de diseño
específico, frente al tiempo de mantenimiento. A partir de la Figura
2, resulta claro que incluso un pequeño aumento en la temperatura
del material compuesto fundido, por encima de 770ºC, tiene un
efecto significativo sobre la fluidez. Además, la representación
gráfica muestra que las propuestas alternativas recogidas en la
Tabla 1, tales como mezclar con nuevo material compuesto
("sustitución") o la simple refusión, donde la temperatura
excederá en parte los 770ºC, serán perjudiciales para mantener una
buena fluidez. En la Figura 3 se puede ver que una temperatura de
mantenimiento de 770ºC retiene una fluidez aceptable durante al
menos 40 minutos, que es un tiempo de mantenimiento útil para la
colada. Temperaturas más bajas producen un estabilidad mucho mejor,
y una temperatura de 800ºC (es decir, en exceso del límite superior
preferido de 770ºC) origina una rápida degradación de la
fluidez.
Habrá que indicar que la presente invención
proporciona una tasa de adición de material de desecho mucho más
alta que la propuesta en la técnica anterior. Esto permite
cantidades más grandes de material de desecho que van a ser
recuperadas en un tiempo, proporcionado niveles más altos de
eficacia. Además, ya que el producto de material compuesto
resultante está menos diluido que el de los métodos de inmersión, se
requiere menos tratamiento aguas abajo para cumplir los requisitos
de absortividad de neutrones para transformar el producto en
recipientes absorbentes de neutrones.
La relación de masas del material de desecho
respecto al aluminio fundido es al menos 0,3:0,7 y puede ser tan
elevada como 0,7:0,3. Esto significa que la mezcla no puede agitarse
hasta que el material de desecho y el aluminio se hayan
equilibrado, es decir hasta que todo el material de desecho se ha
fundido. La relación da como resultado un producto que tiene
suficiente B_{4}C para ser fácilmente utilizable.
Una característica preferida de la invención es
la adición de Ti en el intervalo de 0,2 a 5,0%, y el intervalo más
preferible de 0,5 a 1,5%, en peso, de titanio al baño de aluminio
fundido. Esto mejora la fluidez de la masa fundida del material
compuesto resultante y proporciona una estabilización adicional del
B_{4}C en el aluminio líquido.
La Figura 4 muestra una representación gráfica
de la fluidez del material compuesto a diversas temperaturas de
mantenimiento, con y sin adiciones de Ti, como una función del
tiempo. Para temperaturas de mantenimiento de 740ºC o menos, la
adición de Ti potencia en menor grado la estabilidad del material
compuesto. Para una temperatura de mantenimiento de 770ºC (el
límite superior más alto), la adición de Ti tiene un efecto
significativo sobre la estabilidad.
Una característica del procedimiento de la
presente invención es que se lleva a cabo como un procedimiento por
cargas. Un procedimiento continuo, como los usados en el reciclaje
típico de materiales de desecho, donde el material de desecho se
añade de forma continua y se retira el producto periódicamente,
tiene problemas ya que requiere que una cantidad de material
compuesto de Al-B_{4}C ya fundido sea retenida a
una temperatura elevada durante un periodo significativo de tiempo.
Esto conduce invariablemente a reacciones no deseables entre el
B_{4}C y el Al, que dan como resultado la pérdida de fluidez y la
degradación del B_{4}C.
Los materiales compuestos resultantes,
producidos por la presente invención, también se pueden producir
como lingotes de refusión que se pueden usar para fabricar en
fundiciones de aluminio piezas coladas para recipientes absorbentes
de neutrones. Por eso, se pueden aplicar directamente el proceso de
dilución a la práctica de la refusión que se realiza en las
fundiciones de aluminio.
El producto resultante se puede modificar
opcionalmente usando métodos conocidos para restablecer y potenciar
la capacidad de absorción de neutrones a niveles más altos. Por
ejemplo, se puede incorporar polvo de carburo de boro adicional
mezclándolo en la masa completamente fundida, con tal que esta
mezcla se complete en un tiempo relativamente corto entre la fusión
y la colada, específicamente durante, o inmediatamente a
continuación de, la etapa de mezcla del producto fundido. La
presencia de Ti (como en las realizaciones preferidas de esta
invención) permite la estabilización del carburo de boro en estas
mezclas.
Claims (8)
1. Un método para recuperar un material de
desecho compuesto, de Al-B_{4}C, que
comprende:
- a)
- calentar un baño líquido de aluminio fundido a una temperatura del baño predefinida;
- b)
- precalentar el material de desecho a una temperatura de precalentamiento determinada;
- c)
- añadir el material de desecho precalentado al aluminio fundido en una relación de masas que va desde 0,3:0,7 a 0,7:0,3 de material de desecho respecto al aluminio fundido;
- d)
- mantener una temperatura predeterminada de la masa fundida en el baño líquido hasta que la totalidad del material de desecho se funda en el aluminio fundido para formar una masa fundida de material compuesto resultante, en la que la temperatura del baño líquido se controle de forma que no haya riesgo de sobrecalentar el material de Al-B_{4}C y de que se origine la no deseable degradación del material; y
- e)
- agitar la masa fundida de material compuesto resultante para promover la uniformidad.
\vskip1.000000\baselineskip
2. El método de la reivindicación 1, en la que
el material de desecho se precalienta a una temperatura inferior a
600ºC.
3. El método de la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, en el que la temperatura del baño fundido
combinado, de aluminio y material de desecho fundido, está por
debajo de 770ºC.
4. El método de la reivindicación 3, en el que
la temperatura del baño fundido combinado, de aluminio y material
de desecho fundido, está por debajo de 740ºC.
5. El método de la reivindicación 1, en el que
el baño líquido de aluminio fundido comprende además del 0,2 al 5%,
en peso, de titanio.
6. El método de la reivindicación 5, en el que
se añade polvo adicional de carburo de boro durante, o a
continuación de, la etapa de agitación del material compuesto
resultante.
7. Un método para preparar productos de material
compuesto fundido de aluminio que contiene B_{4}C, que
comprende:
- a)
- preparar una mezcla de partículas fluyentes de B_{4}C y aluminio fundido dispersando las partículas de B_{4}C en la aleación de aluminio fundido;
- b)
- agitar la mezcla para que el aluminio moje las partículas de B_{4}C;
- c)
- colar la mezcla para dar un material compuesto fundido;
- d)
- tratar el material compuesto fundido para formar productos y que dan como resultado el material de desecho compuesto, de Al-B_{4}C;
- e)
- calentar un baño líquido de aluminio fundido a una temperatura predeterminada del baño;
- f)
- precalentar el material de desecho a una temperatura de precalentamiento predefinida;
- g)
- añadir el material de desecho precalentado al aluminio fundido en una relación de masas que va desde 0,3:0,7 a 0,7:0,3 de material de desecho respecto a aluminio fundido;
- h)
- mantener una temperatura predeterminada de la masa fundida en el baño líquido hasta que la totalidad del material de desecho se funda en el aluminio fundido para formar una masa fundida de material compuesto resultante, en la que la temperatura del baño líquido se controla de forma que no haya riesgo de sobrecalentar el material de Al-B_{4}C y que se origine la no deseable degradación del material; e
- i)
- agitar la masa fundida de material compuesto resultante para promover más la uniformidad y colarla como un producto adicional de material compuesto fundido
\vskip1.000000\baselineskip
8. El método de la reivindicación 7, en el que
el polvo de carburo de boro adicional se añade antes de colar el
producto adicional de material compuesto fundido, pero durante, o a
continuación de, la etapa de agitación de la masa fundida de
material compuesto resultante.
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| US5186234A (en) | 1990-08-16 | 1993-02-16 | Alcan International Ltd. | Cast compsoite material with high silicon aluminum matrix alloy and its applications |
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| US5722033A (en) * | 1994-01-19 | 1998-02-24 | Alyn Corporation | Fabrication methods for metal matrix composites |
| US6284014B1 (en) | 1994-01-19 | 2001-09-04 | Alyn Corporation | Metal matrix composite |
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| JP3580597B2 (ja) * | 1995-03-27 | 2004-10-27 | 日本碍子株式会社 | 放射性アルミニウム廃棄物の処理方法 |
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