MX2013002553A - Metodo para fabricar material de espuma utilizando escoria fundida. - Google Patents
Metodo para fabricar material de espuma utilizando escoria fundida.Info
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Abstract
Se describe un método para fabricar un material de espuma mediante el uso de una escoria fundida, que incluye: introducir la escoria fundida dentro de una pileta para preservar el calor y la modificación, en donde una temperatura de la escoria fundida es mantenida en 1400°C- 1500°C, y se agrega un modificador de la viscosidad y/o un modificador del color a la escoria fundida, para ajustar la viscosidad y/o un color de la escoria fundida de acuerdo a los requerimientos de un producto que va a ser fabricado; introducir la escoria fundida descargada de la pileta para preservar el calor y modificación dentro de una pileta de formación de espuma mientras que se agrega un agente de formación de espuma a la escoria fundida, en donde la escoria fundida en la pileta de formación de espuma es controlada a 1250°C-1400°C para la espumación y el moldeo; y se mantiene la escoria en forma de espuma y moldeada a 800°C-1000°C por 20-30 minutos en una atmósfera no reductora, y luego se enfría de manera natural la escoria en forma de espuma y moldeada hasta la temperatura ambiente para obtener así el material de espuma. Se proporciona un método ahorrador de energía y eficiente para utilizar integralmente la escoria de alto horno, y el material de espuma no metálico inorgánica, producido y los productos del mismo tienen características tales como calidad de color estable, resistencia a la abrasión, resistencia a la presión, baja conductividad térmica, baja proporción de encogimiento, y excelente absorción de sonido, funcionamientos de adsorción y de filtración.
Description
METODO PARA FABRICAR MATERIAL DE ESPUMA UTILIZANDO
ESCORIA FUNDIDA
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere al campo técnico del material inorgánico, no metálico, más particularmente, a un método para fabricar directamente un material de espuma mediante el uso de una escoria fundida.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
La industria metalúrgica ferrosa ha producido una gran cantidad de escoria de desecho la cual puede ser difícilmente llevada a una utilización de propósitos, múltiples . La escoria de desecho existente se ha vuelto ya una carga mayor para la contaminación ambiental y un factor que limita el desarrollo de la industria metalúrgica. La disposición de la escoria de desecho en general utilizada en la industria actual es como sigue: descargar una escoria desde un horno a 1400-1600°C; enfriar la escoria mediante el uso de agua (denominada en la práctica "apagado con agua"); recoger y secar la escoria; y convertir la escoria seca en polvos para ser utilizada para fabricar cemento. Sin embargo, el proceso anterior puede únicamente tratar una parte de la escoria de desecho, además, el proceso puede producir agua de desecho y gas de desecho y, lo que es peor, una gran cantidad de calor sensible contenido en la escoria del alto horno es
Ref. 238652 desechado y puede volverse contaminación adicional para el ambiente .
Ya que la producción e investigación actual es sobre el uso de la escoria de altos hornos está basada en la escoria de desecho procesada por el apagado con agua, el consumo de agua fresca para enfriar la escoria de desecho no puede ser reducido, y la energía calorífica contenida en la escoria fundida no es utilizada de manera eficiente, además, puede existir un desecho secundario generado y no toda la escoria de desecho puede ser procesada y utilizada.
Por lo tanto, se desea proporcionar un método para utilizar de manera efectiva la gran cantidad de escoria de horno .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Un objetivo de la presente invención es proporcionar un método para fabricar un material de espuma, inorgánica, no metálica al modificar directamente una escoria fundida y agregar un agente de formación de espuma.
Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un método para fabricar un producto de material de espuma, inorgánica, no metálica al modificar directamente una escoria fundida bajo la acción de un agente de formación de espuma.
Una modalidad de la presente invención proporciona un método para fabricar un material de espuma mediante el uso de una escoria fundida, que incluye: introducir la escoria fundida dentro de una pileta para preservar el calor y la modificación, en donde una temperatura de la escoria fundida es mantenida en 1400°C-1500°C, y se agrega un modificador de la viscosidad y/o un modificador del color a la escoria fundida, para ajustar la viscosidad y/o un color de la escoria fundida de acuerdo los requerimientos de un producto que va a ser fabricado; introducir la escoria fundida descargada de la pileta para preservar el color de modificación dentro de una pileta de formación de espuma mientras que se agrega un agente de formación de espuma a la escoria fundida, en donde la escoria fundida en la pileta de formación de espuma es controlada a 1250°C-1400<'C para la espumación y el moldeo; y se mantiene la escoria en forma de espuma y moldeada a 800°C-1000°C por 20-30 minutos en una atmósfera no reductora, y luego se enfría de manera natural la escoria en forma de espuma y moldeada hasta la temperatura ambiente para obtener así el material de espuma, en donde la escoria fundida incluye 10-40% en peso de Al203, 5-25% en peso de MgO, 10-50% en peso de Si02, 10-40% en peso de CaO, 0.1-5% en peso de Ti02, 0.1-5% en peso de FeO y 0.1-5% en peso de MnO.
En una modalidad de la presente invención, la escoria fundida incluye 10-20% en peso de Al203, 5-10% en peso de MgO, 20-35% en peso de Si02, 20-30% en peso de CaO, 0.1-5% en peso de Ti02, 0.1-5% en peso de FeO y 0.1-5% en peso de MnO.
En una modalidad de la presente invención, el modificador de la viscosidad puede ser al menos uno de arcilla, arcilla de porcelana, calamita, arcilla de alfarería, feldespasto, arena de cuarzo, y Ti02, y el modificador de la viscosidad es agregado en una cantidad de 3-10% en peso, con base en un peso de la escoria fundida. Un modificador del color puede ser al menos uno de los óxidos de titanio, cromo, níquel, cobre, cobalto y hierro, polvos de mineral metálico que contienen los óxidos y desechos industriales que contienen los óxidos, y el modificador de color es agregado en una cantidad de 0-5% en peso, con base en el peso de la escoria fundida. El agente de formación de espuma puede ser carbonato, y es agregado en una cantidad de 3-5% con base en el peso de la escoria fundida. El carbonato puede incluir además uno de carbonato de calcio, carbonato de magnesio, carbonato de magnesio y calcio, otros minerales que contienen carbonatos y una mezcla de los mismos. Más particularmente, el carbonato puede incluir piedra caliza, dolomita y magnesita.
En una modalidad de la presente invención, el paso de formación de espuma y de moldeo puede incluir la formación de espuma de escoria fundida primeramente, y luego el moldeo de la escoria fundida en forma de espuma en un molde o directamente la formación de espuma y el moldeo de la escoria fundida en un molde .
En una modalidad de la presente invención, la escoria fundida es una escoria fundida directamente descargada de un reactor de metalurgia o una escoria refundida .
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Las modalidades de acuerdo a la presente invención serán descritas con detalle de aquí en adelante.
Una escoria fundida de alto horno es un desecho producido en la elaboración de hierro utilizando un alto horno, el cual incluye 10-40% en peso de A1203 , 5-25% en peso de MgO, 10-50% en peso de Si02 y 10-40% en peso de CaO, así como una pequeña cantidad de FeO, C, MnO, S y similares, y la temperatura de la cual está en el intervalo de 1350°C-1480°C. Preferentemente, la escoria fundida de alto horno incluye 10-20% en peso de Al203, 5-10% en peso de MgO, 20-35% en peso de Si02 y 20-30% en peso de CaO, así como de FeO, C, MnO, S y similares.
Una modalidad de la presente invención proporciona un método para fabricar un material de espuma mediante el uso de una escoria fundida, y la escoria fundida puede incluir 10-40% en peso de A1203, 5-25% en peso de MgO, 10-50% en peso de Si02, 10-40% en peso de CaO, 0.1-5% en peso de Ti02, 0.1-5% en peso de FeO y 0.1-5% en peso de MnO. Preferentemente, la escoria fundida puede incluir 10-20% en peso de A1203, 5-10% en peso de MgO, 20-35% en peso de Si02, 20-30% en peso de CaO, 0.1-5% en peso de Ti02, 0.1-5% en peso de FeO y 0.1-5% en peso de MnO. La escoria fundida puede ser una escoria fundida directamente descargada de un reactor de metalurgia o una escoria refundida. De acuerdo al método de la presente invención, la escoria fundida descargada desde el alto horno puede ser directamente utilizada, con lo cual no solamente se ahorra el consumo de energía para fundir una materia prima, sino también se evita el consumo de agua para el enfriamiento de la escoria del alto horno mediante apagado con agua y la generación de un desecho secundario.
En el método de la presente invención, la temperatura de la escoria fundida en una pileta para preservar el calor y la modificación, es controlada para estar en el intervalo de 1400°C-1500°C . Si se realiza una modificación a la escoria fundida o no, esto puede ser determinado de acuerdo a la densidad aparente (o porosidad) y el color del material de espuma que va a ser fabricado, en donde la modificación incluye un ajuste de la viscosidad y/o el color.
Más particularmente, el modificador de la viscosidad puede ser al menos una de arcilla, arcilla de porcelana, calamita, arcilla de alfarería, féldespasto, y arena de cuarzo. El modificador de la viscosidad es agregado a una cantidad de 3-10% en peso, con base en el peso de la escoria fundida. El modificador del color puede ser al menos uno de los óxidos de titanio, cromo, níquel, cobre, cobalto y hierro, tales como Ti02, Cr203, NiO, CuO, Cu20, CoO, FeO, Fe203 y similares, polvos de mineral metálico que contienen estos óxidos y desechos industriales que contienen estos óxidos, tales como la escoria de desecho (lodo rojo) generada por la fabricación de A1203. El modificador del color es agregado en una cantidad de 0-5% en peso, con base en el peso de la escoria fundida.
Posteriormente, la escoria fundida es transferida de la pileta para la modificación hacia una pileta de formación de espuma, mientras que se agrega un agente de espumación a la escoria, en donde la temperatura de la escoria en la pileta de espumación es controlada en el intervalo de 1250°C-1400°C para el moldeo de la espuma.
En particular, el agente de espumación puede ser carbonato, y el agente de espumación es agregado en una cantidad de 3-5% en peso, con base en el peso de la escoria fundida. Más particularmente, el carbonato puede incluir al menos uno de carbonato de calcio, carbonato de magnesio, carbonato de calcio y magnesio, otros minerales que contienen carbonatos y una mezcla de los mismos, por ejemplo, carbonato de calcio, carbonato de magnesio, piedra caliza, dolomita, magnesita y similares. Durante el proceso de moldeo de la espuma, la escoria fundida puede ser formada en. espuma y luego es moldeada en un molde. Alternativamente, la escoria fundida puede ser directamente formada en espuma y moldeada en un molde .
En seguida, la escoria moldeada en espuma es mantenida a una temperatura de 800-1000°C por 20-30 minutos en una atmósfera no reductora, y luego es naturalmente enfriada hasta la temperatura ambiente para obtener así un material de espuma deseado.
En el método de acuerdo a la presente invención, de acuerdo al tamaño y a la forma del molde empleado durante el moldeo, los productos de espuma que tienen una forma deseada, son directamente fabricados utilizando la escoria fundida mediante el método.
De aquí en adelante, serán descritos con detalle los ejemplos de la presente invención.
Ejemplo 1
Se agregó calamita a una escoria fundida que tenía una temperatura de 1500°C en una cantidad de 10% en peso, con base en el peso de la escoria fundida para ajustar la viscosidad de la escoria fundida. En este ejemplo no se agregó modificador del color. En seguida, la escoria fue formada en espuma a una temperatura de 1400°C mediante el uso de carbonato de calcio como un agente de formación de espuma en una cantidad de 5% en peso, con base en el peso de la escoria fundida. El producto en espuma fue mantenido a una temperatura de 1000°C por 20 minutos, y ;luego fue naturalmente enfriada hasta la temperatura ambiente. Como resultado, el material en espuma que tiene una densidad de 0.40 g/cm3 fue obtenido como fuera necesario.
Ejemplo 2
La arcilla fue agregada a una escoria fundida que tenía una temperatura de 1400°C en una cantidad de 5% en peso, con base en el peso de la escoria fundida para ajustar la viscosidad de la escoria fundida. El óxido de hierro rojo como un modificador del color fue agregado a la escoria fundida en una cantidad de 5% en peso, con base en el peso de la escoria fundida. En seguida, la escoria fue formada en espuma a una temperatura de 1300°C mediante el uso de carbonato de calcio como un agente de formación de espuma en una cantidad de 5% en peso, con base en el peso de la escoria fundida. El producto en espuma fue mantenido a una temperatura de 800°C por 30 minutos, y luego fue enfriado de manera natural hasta la temperatura ambiente. Como resultado, un material en espuma que tenía una densidad de 0.41 g/cm3 fue obtenido como fuera necesario .
Ejemplo 3
Se agregó Ti02 a una escoria fundida que tenía una temperatura de 1450°C en una cantidad de 3% en peso, con base en el peso de la escoria fundida para ajustar la viscosidad de la escoria fundida. Se agregó Cr203 como un modificador del color a la escoria fundida en una cantidad de 3% en peso, con base en el peso de la escoria fundida. En seguida, la escoria fue formada en espuma a una temperatura de 1250°C mediante el uso de dolomita como un agente de formación de espuma en una cantidad de 3% en peso, con base en el peso de la escoria fundida. El producto en espuma fue mantenido a una temperatura de 950 °C por 25 minutos, y luego fue enfriado de manera natural hasta la temperatura ambiente. Como resultado, un material en espuma que tenía una densidad de 0.45 g/cm3 fue obtenido como fuera necesario.
Ejemplo 4
Se agregaron Ti02 y arena de cuarzo a una escoria fundida que tenía una temperatura de 1500 °C en cantidades de 3% en peso y 3% en peso, con base en el peso de la escoria fundida, respectivamente (en total 6% en peso) para ajustar la viscosidad de la escoria fundida. Se agregó Cr203 como un modificador , del color a la escoria fundida, en una cantidad de 0.5% en peso, con base en el peso de la escoria fundida. En seguida, la escoria fue convertida en espuma a una temperatura de 1250°C mediante el uso de dolomita como un agente de espumación en una cantidad de 4% en peso, con base en el peso de la escoria fundida. El producto en espuma fue mantenido a una temperatura de 950 °C por 25 minutos, y luego fue enfriada de manera natural hasta la temperatura ambiente.
Como resultado, se obtuvo un material en espuma que tenía una densidad de 0.43 g/cm3 como era necesario.
El método para fabricar los materiales en espuma mediante el uso de la escoria fundida de acuerdo a las modalidades de la presente invención, tiene las siguientes ventajas:
1) Se proporciona un método ahorrador de energía y eficiente para utilizar integralmente la escoria del alto horno ;
2) La escoria fundida descargada del alto horno es directamente utilizada, con lo cual no solamente se ahorra en el consumo de energía para fundir una materia prima, sino también se evita el consumo de agua para enfriar la escoria del alto horno mediante apagado con agua y la generación del desecho secundario; y
3) El material de espuma, inorgánica, no metálica producido, y los productos del mismo tienen características tales como calidad de color estable, resistencia a la abrasión, resistencia a la presión, baja conductividad térmica, y excelente absorción del sonido, funcionamientos de adsorción y filtración, los cuales pueden tener los índices de funcionamiento como sigue:
La presente invención no está limitada a las modalidades anteriores, y pueden ser realizadas diversas modificaciones y cambios sin apartarse del alcance de la presente invención.
Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que. resulta claro de la presente descripción de la invención.
Claims (8)
1. Un método para fabricar un material de espuma mediante el uso de una escoria fundida, caracterizado porque comprende : introducir la escoria fundida dentro de una pileta para preservar el calor y la modificación, en donde la temperatura de la escoria fundida es mantenida a 1400°C-1500°C, y se agrega un modificador de la viscosidad y/o un modificador del color a la escoria fundida para ajustar la viscosidad y/o el color de la escoria fundida, de acuerdo a los requerimientos de un producto que va a ser fabricado; introducir la escoria fundida descargada de pileta para preservar el calor y la modificación, dentro de una pileta de formación de espuma mientras que se agrega un agente de espumación a la escoria fundida, en donde la escoria fundida en la pileta de formación de espuma es controlada a 1250°C-1400°C para la espumación y el moldeo; y mantener la escoria convertida en espuma y moldeada a 800°C-1000°C por 20-30 minutos en una atmósfera no reductora, y luego se enfria de manera natural la escoria en espuma y moldeada a la temperatura ambiente para obtener así el material de espuma, en donde la escoria fundida incluye 10-40% en peso de A1203, 5-25% en peso de MgO, 10-50% en peso de Si02, 10-40% en peso de CaO, 0.1-5% en peso de Ti02, 0.1-5% en peso de FeO y 0.1-5% en peso de MnO.
2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la escoria fundida incluye 10-20% en peso de A1203, 5-10% en peso de MgO, 20-35.% en peso de Si02/ 20-30% en peso de CaO, 0.1-5% en peso de Ti02, 0.1-5% en peso de FeO y 0.1-5% en peso de MnO.
3. El método de conformidad con la reivindicación. 1 o 2, caracterizado porque el modificador de la viscosidad es al menos uno de arcilla, arcilla de porcelana, calamita, arcilla de alfarería, feldespasto, arena de cuarzo, y Ti02, y el modificador de la viscosidad es agregado en una cantidad de 3-10% en peso, con base en el peso de la escoria fundida.
4. El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el modificador del color es al menos uno de los óxidos de titanio, cromo, níquel, cobre, cobalto y hierro, polvos de mineral metálico que contienen los óxidos, y los desechos industriales que contienen los óxidos, y el modificador del color es agregado en una cantidad de 0-5% en peso, con base en el peso de, la escoria fundida.
5. El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el agente de formación de espuma es carbonato y es agregado en una cantidad de 3-5% en peso, con base en el peso de la escoria fundida.
6. El método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el carbonato incluye al menos uno de carbonato de calcio, carbonato de magnesio, carbonato de calcio y magnesio, otros minerales que contienen carbonatos y una mezcla de los mismos.
7. El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el paso de formación de espuma y de moldeo incluye la espumación de la escoria fundida primeramente, y luego el moldeo de la escoria fundida en espuma, dentro de un molde, o directamente la formación de espuma y el moldeo de la escoria fundida en un molde.
8. El método de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la escoria fundida es una escoria fundida directamente descargada de un reactor de metalurgia o una escoria refundida. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se describe un método para fabricar un material de espuma mediante el uso de una escoria fundida, que incluye: introducir la escoria fundida dentro de una pileta para preservar el calor y la modificación, en donde una temperatura de la escoria fundida es mantenida en 1400°C-1500°C, y se agrega un modificador de la viscosidad y/o un modificador del color a la escoria fundida, para ajustar la viscosidad y/o un color de la escoria fundida de acuerdo a los requerimientos de un producto que va a ser fabricado; introducir la escoria fundida descargada de la pileta para preservar el calor y modificación dentro de una pileta de formación de espuma mientras que se agrega un agente de formación de espuma a la escoria fundida, en donde la escoria fundida en la pileta de formación de espuma es controlada a 1250°C-1400°C para la espumación y el moldeo; y se mantiene la escoria en forma de espuma y moldeada a 800°C-1000°C por 20-30 minutos en una atmósfera no reductora, y luego se enfría de manera natural la escoria en forma de espuma y moldeada hasta la temperatura ambiente para obtener así el material de espuma. Se proporciona un método ahorrador de energía y eficiente para utilizar integralmente la escoria de alto horno, y el material de espuma no metálico inorgánica, producido y los productos del mismo tienen características tales como calidad de color estable, resistencia a la abrasión, resistencia a la presión, baja conductividad térmica, baja proporción de encogimiento, y excelente absorción de sonido, funcionamientos de adsorción y de filtración.
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