IT8109311A1 - Un mezzo filtrante per fluido, in specie a base di allumina e sinterizzato - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo; " MEZZO FILTRANTE PER FLUIDO, IN SPECIE A BASE DI ALLUMINA E SINTERIZZATO?

RIASSUNTO

Un messo filtrante per fluidi. che ? un corpo sinterizzato in cui il refrattario di allumina ? 100 parti in peso pi? del 95% in peso di detto refrattario essendo costituito da sferoidi pellettizzati del. la grandezza di particelle inferiore a 150 sua, mentre legante inorganico avente una grandezza di particelle inferiore a 40 micron rientra nell'ambito di 15-30 parti in peso ed il fluoruro e/o l'ossido di litio ? compreso nell'ambito di 0,1-1 parti in peso, il diametro medio dei pori di detto mezzo filtrante essendo dell'ordine di 500-1 micron e la porosit? ? dal 15 al 40%.

DESCRIZIONE

Questa invenzione s? riferisce ad un mezzo per filtrare cio? filtrante che serve a filtrare un fluido s?a liquido che gassoso.

Fra i stessi filtranti per fluidi* un mezzo filtrante corsarico presenta,? rispetto a mezzi filtranti organici una prestazione superiore per resi sten za al calore e resistensa chimica cosicch? detto mezzo filtrante ceramico viene largamente impie gato in operazioni come filtrazione, diffusione, ricupero , trasferimento, miscelazione e schiuxaatura di fluido. Tuttavia il mezzo filtrante ceramico generalmente usato presenta un aggregato costituito da una particella frantumata a forma di ago o massa, detto aggregato essendo ottenuto con la frantumazione e la classificazione di una massa formata a seguito di fusione o sinterizzazione di minerali naturali od artificiali, oppure detto mezzo filtrante presenta un aggregato costituito da gocce o perline di vetro fuso, e presenta quindi i seguenti inconvenienti:

1- L'aggregato di particella frantumata costituii ta da una grande messa fusa o sinterizzata presenta internamente sottili spaccature provocate dall'impatto d? frantumazione, e le teste affilate ad angolo acuto esposte alla superficie del mezzo filtrante si liberano facilmente a causa della forza di impatto o d? abrasione per miscelarsi al fluido filtrante? Questo inconveniente pu? risultare critico per parti del filtro esposte a vibrazioni o ad urti o per vai mezzo filtrante che filtra un fluido ad alta pressione ed alta viscosit?;

2- L'aggregato di particella frantumata presenta basso peso specifico in mucchio e scarsa capacit? di riesipimento. Pertanto, se viene aumentata la pressione di stampaggio per aumentare la densit? del messo filtrante, si potr? avere una struttura del mosso distribuita non in modo uniforme cio? regolare, oppure la distruzione dell'aggregato;

Presentando conformazione ad ago o massa, gli aggregati di particella frantumata hanno un angolo di contatto maggiore nei loro punti di contatto rerbi, proco, una sona di contatto limitata ed un numero inferiore d? punti di contatto. In una struttura simile, il legante pu? non essere concentrato in modo efficace nei punti di contatto per fluidificazione con indebolimento del legante, cosicch? risulta difficile migliorare la forza meccanica del mezzo filtrante;

4- I pori formati fra gli aggregati da aggregati di particelle frantumate presentano una conformazione a cuneo, a filetto o ad anello od ansa, in modo tale d? presentare con ci? una grande resistenza al filtraggio del, fluido;

Un messo filtrante che comporta gocce di vetro quale aggregato non presenta detti inconvenienti. Per?, giacche le gocce di vetro sono amorfe, esse pr? sentano sia bassa forza d'urto sia bassa resistenza al calore.

Secondo la presente invenzione ai ? osservato che detti inconvenienti del mezzo filtrante ceramico derivano dalla conformazione e dalle propriet? della materia peculiari della particella frantumata dell'ag gragato nonch? dal meccanismo di legamento dell?aggre gato in relazione alla particella frantumata? e derivano altres? dalla forza dell'aggregato rispetto alle gocce di vetro, ragione per cui si ? pervenuti ad un perfezionamento del mezzo filtrante.

La presente invenzione riguarda un mezzo filtran te per fluido che ? costituito da un corpo sinterizzato, in cui il refrattario di allumina ? di 100 parti in peso, pi? del 95% in peso di detto refrattario essendo costituito da sferoidi pellett?zzati di dimen sioni delle particelle inferiori ad 1,0 mm. mentre il legante inorganico avente una grandezza di particella inferiore a 40 micron rientra nell'ambito di 15-30 parti in peso ed il fluoruro e/o l'ossido di litio ? compreso nell?ambito di 0,1-1 parti in peso? ed in cui il diametro medio dei pori di detto mezzo filtrante ? dell?ordine di 500-1 micron e la porosit? ? dell'or dine dal 15 al 40%. Il mezzo filtrante cos? preparato ? utilizzabile per prestazioni che sopportano l?impiego ad alte temperature.

Un refrattario ii allumina sferico pu? essere ad esempio ottenuto con un metodo ad iniezione di sostan sa fusa, in cui viene fusa auliite di elevata purezza; il prodotto di detta fusione viene iniettato da un boccaglio in una atmosfera riduttriee a temperatura stabile e gas compressi, quali aria ed argo, vengono soffiati nel flusso d? detto prodotto d? fusione per disperderlo e formare cos? piccole sfere. E'inoltre possibile ottenere il refrattario di allumina sfe rico con un metodo di riduzione in sferette cio? pellettizzazione e sinterizzazione, in cui una miscela in forma di impasto liquido viene estrusa a pressione da un ugello o boccaglio, detta miscela essendo ottenuta con l'aggiunta di un agente legante ad una polvere di multite fine di elevata purezza ed impastandoli, e "tagliando" detta miscela iniettata secondo una lunghezza prestabilita; detti possi "tagliati? vengono rullati da una macchina per la trasformazione in sferette in modo da essere pellettizzati cio? trasformati in sferoidi della grandezza di particella desiderata, dopo di che le sferette vengono sinterizzate. Gli sferoidi di mullite cos? ottenuti presentano una resistente struttura cristallina, nella quale sono intricatamente combinati i sottili cristalli della mullite e le.cui sfericit? ? eccellente tanto che essi risultano ideali come aggregati . Ilei caso in cui un messo filtrante venga realizzato con un refrattario sferico di allumina quale aggregato , il diametro medio dei pori degli sferoidi pu? essere stabilito basand osi sul diametro medio delle particelle e sul metodo di riempimento dell ' aggregato, Generalmente un mezzo filtrante viene ottenuto In modo tale per cui gli aggregati vengono miscelati con un legante inorganico cui viene aggiunta acqua per inumidirlo, la miscela viene trasferita in uno stampo e, una volta tolta dallo stampo, il mezzo filtrante viene fatto essiccare e cuocere. Tuttavia , nel caso in cui si ven ga ad avere particolare necessit? di una miscelazione uniforme, l 'aggiunta di un legante organico render? il mezzo filtrante pi? serrato .

Pertanto, per poter sfruttare una eccellente capacit? di riempimento del refrattario sferico di allumina, per cui il rapporto di riempimento viene ad approssimarsi al valore teorico e si ha una elevata concentrazione del legante nei punti di contatto degli aggregati, si potr? impiegare paraffina, ad esem pio, come sostanza organica additiva, mentre i metodi d? impasto e di pressatura a caldo potranno essere usati in combinazione per effettuare dette operazioni con pi? efficacia.

Gli steroidi di millite vengono posti in una macchina per l'impasto a caldo, a vi sono portati ad una temperatura fieli?ordine di 100-150?C, e viene quindi immessa paraffina solida, dal 5 al 7% la peso rispetto al peso degli aggregati, agitando affinch? lasuperf?cie degli sferoidi si ricopra con uno strato d? paraffina di spessore uniforme.

Viene quindi gradualmente aggiunto ed agitato un legante inorganico (quale fine polvere di vetro) che ? stato precedentemente riscaldato alla stessa temperatura, ed in 10 o 15 minuti si ha uno strato uni, forme di legante. In terzo luogo la sostanza impastata viene raffreddata facendola passare attraverso un setaccio e gradualmente dispersa nella corrente d'aria, per cui il materiale impastato non pub coagularsi in una massa grazie alla viscos?t? della paraffina, ed ? cosi possibile ottenere una miscela di buona fluidit?. Nellamiscela cosi ottenuta, il legante e fatto ben aderire caldo agli aggregati refrattari di allumina sferici in virt? della paraffina, ma a temperatura ambiente, dopo il raffreddamento, laviscosit? della paraffina ? cos? alta da raggiungere quasi lo stato solido, cosicch? le sostanze della miscela non aderiscono l'una all'altra ma presentano invece buona fluidit? e perci? la miscela pu? essere disperca cio? distribuirsi uniformemente su ciascuna parte dello stampo metallico. Questa condizione ? necessaria ad ottenere un mezzo filtrante con una distri "busione di pori uniforme. Quindi, se la miscela immessa nello stampo metallico viene pressurizzata durante il riscaldamento ad una temperatura dell ordine di 100-150?C, la paraffina che ha perso in viscosit? sar? morbida e fluidificata, sulla superficie degli sferoidi ed in condizioni d? aderire al legante, concentrandosi cos? nei punti di contatto degli aggregati? Ora che il legante potrebbe essere concentrato nei punti di contatto degli aggregati, ai potr? impie gare, nel processo di stampaggio, una pi? vasta gamma di leganti inorganici rispetto a quella tradizionalmente utilizzata, dipendentemente soltanto dalla fluidit? provocata dalla viscosit? ad alta temperatura. Inoltre, la paraffina che ha perso di viscosit? col calore ? attiva quelle lubrificante fra gli aggregati, di modo che il rapporto di riempimento potr? approssimarsi molto al valore teorico e potr? diminuire la pressione di stampaggio, rendendo cosi possibile lo stampaggio di un mezzo filtrante avento una distribuzione uniforme della densit?. Tali operazioni durante il riscaldamento e la pressurizzazione potranno es sere effettuate con efficacia nel caso in cui l?aggra gato sia sferico, ma non con un aggregato di particel le frantumate a causa della superficie spigolosa dell'aggregato. Con un mezzo filtrante ceramico, il legante deve essere concentrato nei punti di contatto fra gli aggregati, e se il legante viene fatto aderire ad altri punti al di fuori dei punti di contatto, esso non solo non contribuisce al legamento degli aggregati ma altresi viene liberato per miscelarsi nel fluido da filtrare.

Se, dopo il raffreddamento, questi pezzi stampa-, ti vengono cotti ad una temperatura di sinterizzazione.(1320?C nel caso d? polvere di vetro fine) del legante in un forno di cottura noto, si potr? avere un sicuro legamento degli aggregati.

Il mezzo filtrante per fluido cosi ottenuto presenta un elevato rapporto di riempimento degli aggregati ? Pertanto, detto mezzo filtrante presenta una no tevole forza meccanica, pari ad una resistenza alla pressione superiore a 500 Kg/era a temperatura ambien te, distribuzione dei pori uniforme ed eccellente resistenza chimica.

Il refrattario di allumina sferico destinato a far parte delle sostanze che compongono il mezzo flltrante per fluido secondo l'invenzione, ? scelto dal gruppo comprendente allumina per uso industriale contenente oltre il 50% in poso d? Al2O3, corindone, mul lite, bauxite, diasporo e aillimanite, detto refrattario venendo reso storico eoa detti procedimenti ci impiegato come aggregato. Per quanto riguarda la gran dezza, delle particelle, il refrattario di allumine inferiore a 1,0mm deve essere presente in una porcen tuale superiore al 95% in peso, con il buon risultato che il diametro dei pori del mezzo filtrante ottenuto ? dell'ordine di 500-1 micron e la porosit? dal 15 al 40%. Se le particelle grossolane pi? grandi di 1 ma superano il 5%, non si avr? una distribuzione uniforme dei pori del mezzo filtrante.

Come legante inorganico si pu? impiegare polvere di caolinite, bentonite, agalmatolite, allumina cotta e sinterizzata, pietra silicea, foldspato, pietra e vetro di porcellana che presentano propriet? di sinterizzazione come quella di non diminuire, per quanto poss?bile la resistenza al calore degli aggre gati, ed anche polvere sottile di minerali scelti fra quelli che presentano spec?fiche propriet? di sinterizzazione quali, ad esempio cromite apatite e colemanite. Minore ? la grandezza delle particelle e migliori saranno ? risultati, tuttavia detti minerali potranno essere praticamente impiegati se presentano una grandezza di particella inferiore a 40 micron Nell'uno la parte cio? la concentrazione di legante impiegato, per aggregati grezzi pu? essere pi? bassa, e potr? similmente aumentare il legante con assottigliarsi degli aggregati, aumentando l'area della superficie. Per?, anche se il legante supera,le 30 parti in peso contro 100 parti in peso dogli aggregati, l'effetto di legamento rester? immutato. Inoltre in tal caso si avr? l'effetto opposto dell'imprigionamento dei pori del messo filtrante. D'altra parte, con un legante inferiore a 15 parti in peso, la rosisten za alla pressione di detto mezzo filtrante si abbassa anche con aggregati di grandezza di particella di circa 1 mm, e.quindi non si potr? sempre ottenere una resistenza alla pressione dell'ordine di 500 Kg/ca , reputata adatta all'uso pratico? Inoltre, come coadiuvante di sinterizzazione del legante si possono impiegare, miscelati al legante stesso, fluoruro di litio e/o ossido di litio della stessa grandezza di particelle del legante. Tuttavia, se il coadiuvante di sinterizzazione supera 1 parte in peso contro 100 parti in peso degli aggregati, esso pu? fare abbassare il punto di fusione del legante diminuendo la resistenza al calore del mezzo filtrante, per cui detto messo filtrante non risulter? atto all'uso in una atmosfera ad alto temperature, quali si hanno in un boccaglio por la soffiatura di gas. D'altro canto, con meno di 0,1 parti in peso del coadiuvante di sinteri zzazione contro 100 parti in peso degli aggregati, verr? diminuito l'effetto di regolazione del punto di fusione del legante, tanto da far risultare praticamente inutile una minor quantit? di coadiuvante di sinterizzazione.

Il mezzo filtrante per fluidi secondo l'invenzione, ottenuto mediante miscelazione, formatura cio? stampaggio e cottura di dette sostanze che lo compongono, secondo i suddetti metodi, ? particolarmente indicato come filtro per boccaglio per la soffiatura di gas inerti o come candela filtrante per metalli fusi, grazie alle sue capacit? di resistenza al calore. Si comprender? tuttavia che esso sar? ugualmente idoneo alla filtrazione, diffusione, ricupero, trasferimento, miscelazione e schiumatura di fluidi impieganti un mezzo filtrante ceramico.

L'invenzione sar? ora descritta esemplificativamente, con riferimento ?d una candela o carota porosa per la soffiatura di acciaio fuso.

(2) Prodotto di confronto:

Particelle distrutte cio? frantumato di mullite della stessa grandessa di particella standard usata nell'invenzione sono state miscelate al legante degli stessi componenti o con lo stesso rapporto, e la miscela ? stata cotta alla stessa temperatura. Il prodotto cosi preparato ha le seguenti propriet?:

Il prodotto di questa invenzione ed il prodotto di confronto sono stati posti ciascuno nel fondo di una siviera da 20 ton, usata come candela di soffiatura del diametro superiore di 100 asa, del diametro inferiore di 150 am, e dell'altezza di 200 mm. Ferro fuso ad una temperatura compresa fra 1600 -1700?C ? stato versato nella siviera e attraverso la candela ? stato introdotto un gas di argo d? 0,5-2,0 Kg/cm per effettuare con ci? un trattamento di degasificazione per un periodo di tempo variabile fra 50 e 90 minuti o Successivamente ? stato possibile effettuare la comparazione d? dotto prodotto dell?invenzione e di detto prodotto d? confronto relativamente alle loro rispettiva possibilit? d'impiego ripetuto come segue:

Claims (3)

RIVENDICAZIONI

1) Un mezzo filtrante per fluido, consistente in un corpo sinterizzato in cui il refrattario di allumina ? 100 parti in peso, pi? del 95% in peso di detto refrattario essendo costituito da sferoidi o pelletti zzati della grandezza di particella inferiore a 1,0 ssa, mentre il legante inorganico avente una grandezza di particella inferiore a 40 micron rientra nel l'ambito di 15-30 parti in peso ed il fluoruro e/o l'ossido di litio ? compreso nell'ambito di 0,1 - 1 parti in peso, ed in cui il diametro medio dei pori di detto mezzo filtrante ? dell'ordine di 500 - 1 micron e la porosit? ? dell'ordine dal 15 al 40%.

2) Un mezzo filtrante per fluido come nella rivendicazione 1, in cui il refrattario di allumina ? uno o pi? refrattari di allumina ad alta refrattariet? scelti nel gruppo comprendente allumina per uso industriale, corindone, mullita, bauxite, diaspro e sillimanite.

3) Un mezzo filtrante per fluido come in una qualsiasi delle rivendicazioni 1 e 2, in cui il legante inorganico ? una o pi? sostanze sinterizzate scelte nel gruppo comprendente caolinites bentonite, agal matolite allumina cotta o sinterizzata, pietra silicea, feldspato, pietra di porcellana, vetro ed altri minerali .