MX2008015300A - Composicion del lote de vidrio de cal. - Google Patents

Abstract

La composición del lote de vidrio de cal caracterizada porque al menos parte de la piedra caliza y/o la dolomita de la composición ha sido reemplazada por un aluminosilicato de calcio y magnesio sintético.

Description

COMPOSICIÓN DEL LOTE DE VIDRIO DE CAL CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se relaciona con una composición de un lote de vidrio y especialmente a un lote de vidrio de cal que comprende silicio, calcio, magnesio y aluminio, asi como un proceso para manufacturar hojas lisas de vidrio de cal al fundir la misma composición. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Existe un método conocido, por la Patente US 6287997, para producir un vidrio mezclando arena de sílice con un silicato sintético y calentando aproximadamente 1300-1400 °C para obtener un vidrio fundido. El silicato sintético es una mezcla precalentada de una fuente de calcio y/o magnesio con una fuente de dióxido de silicio. En ese método conocido, no se obtiene ningún vidrio que comprenda aluminio.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN De acuerdo a un primer aspecto, la invención proporciona una composición de un lote de vidrio de cal de conformidad con la reivindicación 1. De acuerdo a un segundo aspecto, la invención proporciona un proceso, para manufacturar hojas lisas de vidrio de cal de conformidad con la reivindicación 16.

Las reivindicaciones dependientes definen además las modalidades preferidas de la invención. La presente invención puede proporcionar una o más de las siguientes ventajas: · Disminución de las emisiones de CO2 gaseoso; • Disminución de la cantidad de energía de calentamiento requerida para fundir el lote; • Incremento del arrastre del vidrio fundido desde el horno (caldera) . BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Figura 1.- Porcentaje de área de las materias primas no fundidas . DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCIÓN La composición del lote de vidrio de cal de acuerdo a la invención comprende lotes apropiados para la manufactura de cualquier vidrio que comprende calcio. Los ejemplos de aquellos vidrios son: vidrio de cal y sosa, vidrio de boro, vidrios especiales que comprenden arsénico, bario, estroncio y/o zirconio, como aquellos utilizados para espejos ópticos y lentes, para visualizadores planos. La composición del lote de vidrio de cal de acuerdo a la invención es una mezcla de arena de sílice, piedra caliza, dolomita y una fuente de alúmina caracterizada porque al menos parte de; al menos una de; la piedra caliza y la dolomita es remplazada por un aluminosilicato de calcio y magnesio sintético (en lo sucesivo referido como "silicato de Ca-Mg-Al") . La composición de aquel silicato de Ca-Mg-Al, expresada en peso % de silicato de Ca-Mg-Al sintético seco es como sigue: · Si02: 14 a 26%; • A1203: 3 a 10%; • CaO + MgO: 59-74%. En esa composición del lote, la fuente de alúmina puede comprender varios compuestos que contienen Al. Aquellos compuestos de Al pueden ser encontrados en la naturaleza como minerales de Al como feldespatos, nefelina y óxido de aluminio. Estos pueden ser también compuestos sintéticos que resultan de un tratamiento químico o ser un subproducto de otro proceso químico o industrial, como hidróxido de aluminio y escombro proveniente de las fábricas de acero. La fuente de alúmina puede consistir de un miembro único de aquellos compuestos de Al. Alternativamente, también puede comprender una mezcla de dos o más de aquello miembros. En una modalidad ventajosa de la invención, la fuente de alúmina puede también ser remplazada al menos en parte por el silicato de Ca-Mg-Al sintético. Son preferidas las composiciones de los lotes caracterizadas porque solamente parte de la fuente de alúmina ha sido remplazada por el silicato de Ca-Mg-Al sintético.

En otra modalidad, la cual es compatible con la previo, el silicato de Ca-Mg-Al sintético es una mezcla de silicato de tri-Ca Ca3Si05 (o 3CaO.Si02), silicato de bi-Ca Ca2Si0 (o 2CaO.Si02), aluminato de tri-Ca Ca3Al206 (o 3CaO.Al203) y una pequeña proporción de MgO que no exceda 3% en peso de la mezcla. Generalmente, están presentes CasSiOs, Ca2Si04 y/o Ca3Al206 en su forma cristalina. En esa modalidad, especialmente preferidos son los silicatos de Ca-Mg-Al sintéticos caracterizados porque esta presente el aluminato de tri-Ca Ca3Al206 tanto como producto cristalino como un producto amorfo. Los lotes de mayor preferencia caracterizados porque la proporción en peso cristalina del Ca3Al206 es al menos 60% del peso total del Ca3Al206. En otra modalidad de interés de la invención, la cual es también compatible con las modalidades previas, parte del aluminio puede ser remplaza por hierro. En esta modalidad, no más del 50% en peso del aluminio puede preferiblemente ser remplazado por hierro. De acuerdo a esta modalidad, el hierro puede estar presente en la forma de alumino-ferrita de tetra-Ca Ca4Al2Fe2Oio o 4CaO.Al203. Fe203. En la composición del lote, Ca4Al2Fe2Oio puede estar presente en una forma cristalina y/o una forma amorfa. La proporción en peso de la forma cristalina puede variar desde 20 hasta 90% del total del peso de Ca4Al2Fe2Oio .

En cualquiera de las modalidades previas, cada una de las especies Ca3Si05, Ca2SiC>4, Ca3Al206 y Ca4Al2Fe2Oio pueden ser anhidras, ejem., que no están ligadas con ningún agua química o físicamente no retienen nada de agua absorbida en sus superficies. Cada una de las especies puede tamben estar presente bajo ambas formas anhidra e hidratada. Preferiblemente, todas las especies soporta solamente un pequeño contenido de agua en su composición, no mas del 10% del peso total en seco. Mayormente preferible, todas las especies en la composición están anhidras y completamente libres de agua. De acuerdo a otra modalidad preferida, el silicato de Ca-Mg-Al sintético en la composición del lote es un clinker de cemento. De acuerdo a otra modalidad, compatible también con aquellas previas, la composición del lote comprende un fundente. De preferencia, el fundente presente en la composición es seleccionado a partir de compuestos de sodio, potasio, litio, boro, bario, arsénico, fósforo y vanadio. Una mezcla de varios de aquellos compuestos también puede ser seleccionada como fundente en la composición . Un fundente preferido es el carbonato de sodio anhidro, bajo la forma de a2C03 anhidro. Ese fundente es el de mayor preferencia para la manufactura de vidrio de cal y sosa . Además de los componentes detallados arriba, la composición del lote de acuerdo a la invención puede comprender también aditivos comunes para el vidrio. Esos aditivos son compuestos bien conocidos utilizados en la fabricación de vidrio y en el cumplimiento de las funciones de colorantes, oxidantes, reductores, modificadores de la viscosidad y agentes de refinamiento. Están presentes generalmente 'en la mezcla del lote en menores proporciones, menores al 4% en peso cada uno y de preferencia menos del 2% en peso cada uno. Los ejemplos de esos aditivos son, no limitándose: Na2S04, NaN03, Fe203, Ti02, un óxido de tierras raras, C, una sal de Co, de Cr, de Cu, de Se, de Mn, de una tierra rara, óxidos de Mn, v"205 y Se. Se pueden usar varios aditivos juntos en la composición ' del lote. De preferencia, los aditivos colorantes son seleccionados a partir de, al menos uno, un compuesto de cobalto, un compuesto de vanadio, un compuesto de cromo, un compuesto de manganeso, un compuesto de selenio y un compuesto de una tierra rara. En un segundo aspecto, la invención proporciona un proceso para la manufactura de hojas planas de vidrio de cal por la fusión de la composición del lote de acuerdo a la invención en un horno de vidrio (caldera) , refinando el lote fundido, flotando (fluyendo) una corriente de la composición del vidrio fundido sobre un baño de estaño licuado para formar una cinta continua de vidrio plano, enfriándola progresivamente, solidificándola y templándola y finalmente cortando la cinta de vidrio plano solidificado en hojas de vidrio plano separadas. En ese proceso, el aluminosilicato de calcio y magnesio sintético puede ser añadido junto con los otros componentes. Alternativamente, este silicato de Ca- g-Al puede ser añadido al lote separadamente, en al menos un lugar particular del horno (caldera) . El silicato de Ca-Mg-Al es introducido de preferencia en el horno en forma de partículas de hasta aproximadamente 4 mm de diámetro. La invención se relaciona también a una hoja de vidrio plano de cal y sosa manufacturada por el proceso que comprende la composición del lote de acuerdo a la invención . La invención ahora será ilustrada abajo por los ejemplos dirigidos a una mejor descripción de la invención, sin medios que traten de limitar su alcance. Ejexnplos IR y 2 Los experimentos de fusión han sido realizados en un horno eléctrico de laboratorio utilizando crisoles de cuarzo transparentes. Una videocámara digital CCD registra continuamente una fotografía del área de los materiales que funden a través de las paredes del crisol y las fotografías tomadas son analizadas con la ayuda del software LUCIA, de la compañía Czech Laboratory Imaging, en orden para calcular la cantidad porcentual del área observada que no fue ya fundida a vidrio. Se probaron tres lotes de diferentes composiciones, cuyos resultados son dados abajo en la Tabla 2 y la Figura 1. Los resultados del lote IR corresponden a una composición clásica de un lote de cal sodada. Una composición de un segundo lote (ejemplo 2) de acuerdo a la invención comprende el silicato de Ca-Mg-?? sintético como clinker de cemento, cuya composición es la siguiente: • Si02: 25% en peso • AI2O3: 4% en peso • CaO: 69% en peso • MgO: 0.5% en peso Los componentes de las materias primas y las composiciones químicas calculadas de los dos lotes IR y 2 están dados abajo en la Tabla 1 y muestran que experimentos has sido diseñados para mantener constante esa composición en los lotes.

Tabla 1 : Composiciones de los lotes Tabla 2 : Resultados de fusión (Porcentaje de área de las materias primas no fundidas) Se puede ver a partir de la Tabla 2 y la Figura 1 que la fusión ocurre inesperadamente mas rápido para el Ejemplo 2 el cual comprende el clinker de cemento que para el lote clásico del Ejemplo IR.

Claims (17)

1. NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:
2. REIVINDICACIONES 1. - La composición del lote de vidrio de cal que comprende una fuente de silicio, una fuente de calcio, una fuente de magnesio y una fuente de aluminio, la cual es una mezcla de arena de sílice, piedra caliza, dolomita y una fuente de alúmina, caracterizada porque al menos la parte de al menos una de la piedra caliza y la dolomita es remplazada por un aluminosilicato sintético de calcio y magnesio (silicato de Ca-Mg-Al) que tiene el siguiente análisis composicional, expresado en % en peso de silicato de Ca-Mg-Al seco: • Si02: 14 a 26%; • A1203: 3 a 10%; • CaO + MgO: 59-74%. 2. - La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la fuente de alúmina comprende al meno uno de: feldespato, escombro de acero industrial, nefelina, hidróxido de aluminio y óxido de aluminio.
3. 3. - La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque esa parte de la fuente de alúmina es remplazada por el silicato de Ca-Mg-?? sintético.
4. 4.- La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque el silicato de Ca-Mg-Al sintético es una mezcla de silicato de tri-Ca Ca3Si05 cristalizado, silicato de bi-Ca Ca2SiO,j, aluminato de tri-Ca Ca3Al20g y una pequeña proporción de MgO que no excede del 3% en peso de la mezcla.
5. 5. - La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque el aluminato de tri-Ca Ca3Al206 es al menos en parte amorfo.
6. 6. - La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con cualquier de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque esa parte del aluminio es remplazada por hierro.
7. 7. - La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con la reivindicación 6, caracterizada porque el hierro esta presente en la forma de alumino-ferrita tetra-Ca en parte amorfa Ca4Al2Fe2Oi0.
8. 8. - La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque al menos uno de los Ca3Si05, Ca2Si04, Ca3Al206 y Ca4AlFeOio es anhidro.
9. 9.- La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el silicato de Ca-Mg-Al sintético es un clinker de cemento.
10. 10.- La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la composición comprende un fundente.
11. 11. - La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque el fundente es seleccionado a partir de compuestos de sodio, potasio, litio, boro, bario, arsénico, fósforo y vanadio .
12. 12. - La composición del lote de vidrio de cal y sosa de conformidad con la reivindicación 11, caracterizada porque el fundente es carbonato de sodio anhidro (Na2C03 anhidro) .
13. 13. - La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque los aditivos del vidrio comunes en proporciones menores al 2% en peso cada uno están presentes en la mezcla del lote.
14. 14. - La composición del lote de vidrio de cal de conformidad con la reivindicación 13, caracterizada porque los aditivos son seleccionados a partir de al menos uno de colorantes, oxidantes, reductores, modificadores de viscosidad y/o materiales de refinamiento: Na2S04, NaN03, Fe203, T1O2, un óxido de tierras raras, C, una sal de Co, de Cr, de Cu, de Se, de Mn, de una tierra rara, óxidos de Mn, de V205 y de Se.
15. 15.- La composición' del lote de vidrio de cal de conformidad con la reivindicación 14, caracterizada porque el material colorante es al menos uno de un compuesto de cobalto, un compuesto de vanadio, un compuesto de cromo, un compuesto de manganeso, un compuesto de selenio y un compuesto de una tierra rara.
16. 16. - El proceso para la manufactura de hojas de vidrio plano de cal por fusión de la composición del lote de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 en un horno de vidrio, refinando el lote fundido, flotando (fluyendo) una corriente de la composición del vidrio fundido sobre un baño de estaño licuado para formar una cinta continua de vidrio plano, enfriándola progresivamente, solidificándola y templándola y finalmente cortando la cinta solidificada de vidrio plano en hojas separadas de vidrio plano.
17. 17. - La hoja de vidrio plano de cal y sosa manufacturada por el proceso de conformidad con la reivindicación 16.