MXPA06010853A

MXPA06010853A - Composicion refractaria.

Info

Publication number: MXPA06010853A
Application number: MXPA06010853A
Authority: MX
Inventors: David J Michael
Original assignee: Harbison Walker Refractories
Priority date: 2006-03-08
Filing date: 2006-09-22
Publication date: 2007-09-07
Also published as: CA2560379A1; US20070213199A1

Abstract

Un ladrillo refractario, compuesto de un material refractario que tiene de 55% a 96% de su peso de particulas de oxido de magnesio o particulas de oxido de magnesio que contienen precipitados de espinela, de 3% a 20% de su peso de particulas de oxido de zirconio fino que tienen un tamano de particula menor a la malla Tyler 35 (menos de 425 ??m) y de 1% a 25% de un material seleccionado del grupo que consiste de oxido de zirconio aspero, espinela aspera, alumina - oxido de zirconio aspero y combinaciones de los mismos.

Description

COMPOSICIÓN REFRACTARIA Esta solicitud es una continuación en parte de la Solicitud de los Estados Unidos co-pendiente con número de serie 11/370,351 presentada el 8 de marzo del 2006.

Campo de la invención La presente invención se refiere a una composición refractaria, y más particularmente a una composición refractaria que tiene una aplicación ventajosa para formar componentes refractarios, como lo son ladrillos refractarios, para usarse en hornos y estufas.

Antecedente de la invención Ya es conocido el uso de ladrillos sin cromo en el cemento rotatorio y los hornos de cal. Estos ladrillos están compuestos regularmente de óxido de magnesio en combinación con espinela MgO - AI2O3. Un problema con dichos ladrillos es que la escoria del cemento en un horno puede formar compuestos de baja fusión con la espinela en los ladrillos que revisten el horno, causando de esta manera la fusión en el ladrillo y resultando en un desgaste del ladrillo mayor al deseado.

La patente en Estados Unidos número 4,849,383 de Tanemura et al., para COMPOSICIÓN REFRACTARIA BÁSICA revela un ladrillo sin cromo a base de óxido de magnesio en combinación con zirconato de calcio. Este tipo de ladrillo carece de espinela y muestra una mejor resistencia al desgaste que el ladrillo de óxido de magnesio - espinela. Sin embargo, un ladrillo como se describe en la patente en Estados Unidos número 4,849,383 es relativamente caro debido al alto costo del zirconato de calcio. Como resultado, es deseable un ladrillo de menor costo que muestre una mayor resistencia al desgaste a la escoria de horno rotatorio.

La presente invención proporciona una composición refractaria básica que encuentra aplicación ventajosa para fabricar ladrillos refractarios para usarse en cemento rotatorio y hornos de cal, cuyo ladrillo es menos caro que un ladrillo de óxido de magnesio y zirconato de calcio.

Sumario de la invención Conforme a un ejemplar predilecto de la presente invención, se proporciona un ladrillo refractario, compuesto de un material refractario que tiene 70% a 96% de su peso de partículas de óxido de magnesio, aproximadamente 3% a 20% de su peso de partículas de óxido de zirconío fino que tienen un tamaño de partícula menor a la malla Tyler tamaño 35 (menos de 425 µm), aproximadamente 1 % a 8% de óxido de zirconio áspero o de 1% a 12% de espinela áspera.

Conforme a otro ejemplar de la presente invención, se proporciona un material refractario, compuesto de un material refractario que tiene 70% a 96% de su peso en partículas de óxido de magnesio, aproximadamente 3% a 20% de su peso en partículas de óxido de zirconio fino que tienen un tamaño de partícula menor de la malla Tyler tamaño 35 (menos de 425 µm) y un agente aglutinante, aproximadamente 1% a 8% de óxido de zirconio áspero o 1 % a 12% de espinela áspera.

Conforme a otro ejemplar de la presente invención, se proporciona un ladrillo refractario, compuesto de un material refractario que tiene de 55% a 96% de su peso en partículas de óxido de magnesio o partículas de óxido de magnesio que contienen precipitados de espinela, del 3% al 20% de su peso en partículas de óxido de zirconio fino que tienen un tamaño de partícula menor de malla Tyler tamaño 35 (menor de (425 µm) y de 1% a 25% de un material seleccionado del grupo que consiste de óxido de zirconio áspero, espinela áspera, alúmina - óxido de zirconio áspero y combinaciones de los mismos.

Una ventaja de la presente invención es una nueva composición refractaria básica para utilizarse en la formación de ladrillos refractarios utilizados en hornos de cemento rotatorios y/u hornos de cal.

Otra ventaja de la presente invención es una composición refractaria como se describe anteriormente que muestra una mejor resistencia al desgaste en comparación al óxido de magnesio y tabiques de espinela.

Otra ventaja de la presente invención es una composición refractaria como se describe anteriormente que es menos cara que los ladrillos de óxido de magnesio y zirconato de calcio.

Estas y otras ventajas se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de un ejemplar predilecto junto con las ilustraciones anexas y las reivindicaciones agregadas.

Descripción detallada del ejemplar predilecto La presente invención se refiere a una composición refractaria básica para usarse en la formación de tabiques refractarios y formas que se utilizan en los hornos de cemento rotatorio y/u hornos de cal. Una composición refractaria conforme a la presente invención está compuesta de 55% a 96% de su peso de partículas de óxido de magnesio, un 3% a 20% de su peso en partículas de óxido de zirconío fino y aproximadamente 1 % a 25% de un material seleccionado del grupo conformado por óxido de zirconio áspero, espinela, alúmina - óxido de zirconio áspero y combinaciones de los mismos.

Las partículas de óxido de magnesio en la composición refractaria básica pueden incluir partículas en varios tamaños, pero el tamaño de la partícula más grande es de preferencia menor de 9.50 milímetros (0.371 pulgadas). Se prefiere aún más que las partículas de óxido de magnesio sean de preferencia menores que la malla Tyler tamaño 3 (es decir, menores de 6.70 milímetros). En toda la especificación, los tamaños de partícula de ciertos materiales refractarios se establecen en tamaños de Malla Tyler, donde, a manera de ejemplo y no de limitación, la leyenda "malla -3 + 6" significa que es un tamaño de partícula menor a la malla Tyler tamaño 3, pero de tamaño mayor a la malla Tyler 6 y la leyenda "malla -48" significa una partícula de tamaño menor a la malla Tyler 48.

Las partículas de óxido de zirconio fino pueden incluir partículas de tamaño variable, pero el tamaño de la partícula más grande es de preferencia menor que el tamaño de malla Tyler 35 (menor de 425 µm). De mayor preferencia, las partículas finas de óxido de zirconio son de tamaño menor a la malla Tyler 65 (menos de 212 µm).

El óxido de zirconio áspero, la espínela áspera, la alúmina - óxido de zirconio áspero o las combinaciones de ellos, se agregan a la siguiente composición refractaria básica para mejorar la resistencia al astillado.

En un ejemplar de la presente invención, el óxido de zírconio áspero compuesto de entre 1% y 25% del peso de la composición refractaria total. Como se usa en este documento, el término "óxido de zirconio áspero" se refiere a las partículas de óxido de zirconio que tienen un tamaño de partícula de entre malla Tyier 4 (4.75 milímetros) y malla Tyier tamaño 35 (425 µm). En este aspecto, como se entenderá por aquellos con habilidad en la técnica, la mayoría de los materiales refractarios incluyen restos de partículas que pueden tener un tamaño de partícula mayor o menor que el rango siguiente. De preferencia, al menos el 80% del óxido de zirconio áspero tiene un tamaño de partícula de entre malla Tyier 10 (1.70 milímetros) y tamaño de malla Tyier 35 (425 µm). De mayor preferencia, al menos el 95% del "óxido de zirconio áspero" tiene un tamaño de partícula entre malla Tyier 10 (1.70 milímetros) y tamaño de malla Tyier 35 (425 µm).

En otro ejemplar de la presente invención, la espinela áspera contiene entre 1% y 25% de peso de la composición refractaria total. La espinela áspera puede incluir partículas de diferentes tamaños, pero el tamaño de la partícula más grande es de preferencia menor que la malla Tyfér 4 (menos de 4.75 milímetros).

De mayor preferencia, es que el rubí áspero tenga un tamaño de partícula de entre malla Tyier 6 (3.35 milímetros) y malla Tyier 28 (600 µm), aunque se entenderá por aquellos con habilidad en la materia que alguna cantidad de espínela tendrá tamaño de partículas menores de la malla Tyier 28, ya que algunas cantidades de espinela fina se genera durante el molido de dicho mineral.

Como se usa en este documento, el término "espinela" significará cualquier mineral identificado por la fórmula A2+O - B23+?3, donde: A2+ se selecciona del grupo que consiste de Mg2+, Fe2+, Mn2+ o Zn2+ y B3+ se selecciona del grupo que consiste de Al3+, Fe3+ y Mn3+. Por lo tanto, un material refractario conforme a la presente invención puede incluir los siguientes materiales: espinela (MgO-AI2O3), hercinita (FeO-AI2O3), pleonasto (Mg2+, Fe2+) O-AI2O3. Como se define anteriormente, el término espinela también incluye galaxita (Mn2+, Mg2+) O- (Al3+, Fe3+) yjacobsita (Mn2+, Fe2+, Mg2+) O- (Fe3, Mn3+)2 O4. Como se entenderá por aquellos con habilidad en la técnica, puede ocurrir la sustitución de los iones A2+ y B3+ dentro de la estructura del cristal de los varios minerales. En este aspecto, el término "espinela", como se utiliza en este documento, se refiere no únicamente a materiales puros, sino también a variantes con cantidades significativas de sustitución entre iones.

En otro ejemplar de la siguiente invención, la alúmina - óxido de zirconio áspero contiene entre 1% y 25% del peso de la composición refractaria total. La alúmina -óxido de zirconio puede ser sínterizada o fundida. Como se usa aquí, el término "Alúmina - Óxido de zirconio burda" se refiere a las partículas de alúmina - óxido de zirconio que tienen un tamaño de partícula entre malla Tyier 4 (4,760 µm) y malla Tyier 65 (210 µm), aunque se entenderá por aquellos con habilidad en la técnica que alguna cantidad de alúmina - óxido de zirconio tendrá partículas de tamaño menores que la malla Tyier 65. ya que se generan algunas cantidades de material fino durante el molido de la alúmina - óxido de zirconio. De preferencia, en al menos 80% de las partículas de alúmina - óxido de zirconio que tienen un tamaño de partícula entre malla Tyier 10 (1 ,680 µm) y malla Tyier 35 (420 µm). Aún de mayor preferencia, al menos el 95% de la "Alúmina - Óxido de zirconio áspero" tiene un tamaño de partícula entre malla Tyier 10 (1 ,680 µm) y malla Tyier 35 (420 µm). Al encenderse, la parte de alúmina en el grano de alúmina - óxido de zirconio, puede formar la espinela MgO - AI2?3.

Todavía en otro ejemplar de la presente invención, las combinaciones de óxido de zirconio áspero, espinela áspera y alúmina - óxido de zirconio áspero contienen de 1 % a 25% del peso de las composiciones refractarias totales. Los respectivos materiales tienen el tamaño de partículas que se describió anteriormente.

Como se describe de aquí en adelante, el material refractario mostrado contiene partículas de óxido de magnesio. También se contempla que el material de óxido de magnesio puede contener precipitados de espinela. Respecto a esto, cuando se forma MgO fundido, se considera agregar materiales, como Fe2O3 o AI2O3 a la estufa de fusión junto con MgO. Sí la cantidad de Fe2O3 y/o AI2O3 agregado a la estufa de fusión excede la solubilidad de estas sustancias dentro de la estructura de cristal del MgO, se forman precipitados de espinela del MgO durante el enfriamiento. Se tiene considerado que las partículas de óxido de magnesio utilizadas en la formación de material refractario o ladrillos refractarios conforme a la presente invención pueden incluir hasta 40% de precipitados de espínela de su peso.

Para formar un ladrillo refractario, se agrega un aglutinador orgánico a la siguiente composición refractaria básica. A manera de ejemplo, y no de limitación, el aglutinador orgánico puede estar compuesto de lignosulfonato, almidón, dextrina, metilcelulosa u otro material aglutinante orgánico conocido. En un ejemplar predilecto, el aglutinador orgánico el es lignosulfonato. La composición refractaria y el aglutinador se comprimen en forma de ladrillos y se ponen al fuego. Al quemarse, el aglutinador orgánico se oxida y por lo tanto, el producto resultante no contiene aglutinador orgánico.

Adicionalmente, se describirá la presente invención, junto con los siguientes ejemplos. En los ejemplos, las proporciones se establecen en porcentaje de peso a menos que se anote lo contrario. En los ejemplos, el óxido de zirconio fino tiene un tamaño de partícula menor que la malla Tyier 35 (425 µm). El tamaño del óxido de zirconio áspero se establece en los ejemplos. Los tamaños de partícula del óxido de magnesio y la espinela áspera también se establecen en los ejemplos.

EJEMPLO 1 EJEMPLO 2 EJEMPLO 3 EJEMPLO 4 EJEMPLO 5 EJEMPLO 6 EJEMPLO 7 EJEMPLO 8 EJEMPLO 9 EJEMPLO 10 Los ejemplos 1 a 6 muestran composición refractaria que no incluye ni espinela áspera u óxido de zirconio áspero. El porcentaje (%) de pérdida de fuerza de estas composiciones después de 5 ciclos térmicos, se muestra en los ejemplos. Como se mostró, la designación de la mezcla 1 mostró una diferencia (pérdida) del 76% entre su módulo de ruptura inicial y su módulo de ruptura final. La designación de la mezcla 6 mostró una pérdida de fuerza del 66.5%. Como se mostró en los otros ejemplos, las mezclas que incluyeron espinela áspera u óxido de zirconio áspero mostraron un porcentaje menor de pérdida de fuerza. Como se apreciará por aquellos con habilidad en la técnica, los ladrillos refractarios que muestran una alta pérdida de fuerza son más susceptibles al astillado.

Los materiales refractarios y los ladrillos refractarios como se describen aquí tienen una aplicación ventajosa en los hornos rotatorios utilizados en la producción de cal y cemento. Dichos hornos generalmente están compuestos de una cubierta metálica tubular que tiene un recubrimiento de ladrillo refractario dispuesto a lo largo de la superficie interna de la cubierta. Se considera que un ladrillo refractario está compuesto de: partículas de óxido de magnesio o partículas de óxido de magnesio que contienen precipitados de espinela y un 3% a 20% de peso de partículas de óxido de zirconio fino que tienen un tamaño de partícula menor que la malla Tyier 35 (menos de 425 µm) encontraría aplicación ventajosa en dicho horno rotatorio. Se considera además que el ladrillo refractario también está compuesto de 1 % a 25% de material seleccionado del grupo que consiste de óxido de zirconio áspero, espinela áspera, alúmina - óxido de zirconio áspero y combinaciones de los mismos.

Las siguientes descripciones muestran ejemplares específicos de la presente invención. Se debe notar que estos ejemplares están descritos únicamente para propósitos de ilustración y que se pueden practicar varias alteraciones y modificaciones por aquellos con habilidad en la técnica sin apartarse de la esencia y alcance de la invención. Se pretende que todas estas modificaciones y alteraciones se incluyan en la medida en que entren dentro del alcance de la invención como se reivindicó o en los equivalentes del mismo.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un ladrillo refractario compuesto de un material refractario que tiene: Del 70% al 96% de su peso de partículas de óxido de magnesio: Del 3% al 20% de su peso de partículas de óxido de zirconio fino que tienen un tamaño de partícula menor que la malla Tyier 35 (menos de 425 µm); y Del 1% al 8% de óxido de zirconio áspero o 1% a 12% de espinela áspera.
2. Un ladrillo refractario como se define en la Reivindicación 1 , donde dicho material refractario tiene del 1% al 8% de su peso de espinela áspera.
3. Un ladrillo refractario como se define en la Reivindicación 1, donde dicho material refractario tiene del 1% al 4% de su peso de óxido de zirconio áspero.
4. Un ladrillo refractario como se define en la Reivindicación 1 , donde dicho material refractario está compuesto de: 7% de su peso de partículas de óxido de magnesio con tamaño entre la malla Tyier 3 y la malla Tyier 6: 30% a 36% de su peso de partículas de óxido de magnesio con tamaño entre la malla Tyier 6 y la malla Tyier 14: de 19% a 23% de su peso de partículas de óxido de magnesio con tamaño entre la malla Tyier 14 y la malla Tyier 48: y de 20% a 27% de su peso de partículas de óxido de magnesio con tamaño menor a la malla Tyier 48.
5. Un ladrillo refractario como se define en la Reivindicación 4, donde las partículas de óxido de zirconio fino conforman del 7% al 4% de su peso de dicho material refractario.
6. Un ladrillo refractario como se define en la Reivindicación 5, además contiene espinela áspera que tiene partículas de tamaño menor a la malla Tyier 6 (3.35 milímetros).
7. Un ladrillo refractario como se define en la Reivindicación 5, además contiene espinela áspera que tiene partículas con un tamaño entre la malla Tyier 6 (3.35 milímetros) y la malla Tyier 28 (600 µm), y dicha espinela contiene de 3% a 8% de su peso de dicho material refractario.
8. Un ladrillo refractario como se define en la Reivindicación 5, además contiene óxido de zirconio áspero, y dicho óxido de zirconio áspero tiene del 2% al 4% de su peso de dicho material refractario.
9. Un material refractario, compuesto de: 70% al 96% de su peso de partículas de óxido de magnesio; de 4% a 20% de su peso de partículas de óxido de zirconio fino que tienen una tamaño de partícula menor a la malla Tyier 35 (menos de 425 µm); y de 3% a 8% de su peso de espinela áspera que tienen un tamaño de partícula menor a la malla Tyier 6 (3.35 milímetros).
10. Un material refractario, compuesto de: 70% al 96% de su peso de partículas de óxido de magnesio; de 3% a 20% de su peso de partículas de óxido de zirconio fino que tienen una tamaño de partícula menor a la malla Tyier 35 (menos de 425 µm); y de 2% a 8% de su peso de óxido de zirconio áspero.
11. Un material refractario como se define en las Reivindicaciones 9 o 10, compuesto de: 7% de su peso de partículas de óxido de magnesio con tamaño entre la malla Tyier 3 y la malla Tyier 6; del 30% al 36% de su peso de partículas de óxido de magnesio con tamaño entre la malla Tyier 6 y la malla Tyier 14; del 19% al 23% de su peso de partículas de óxido de magnesio con tamaño entre la malla Tyier 14 y la malla Tyier 48; y del 20% al 27% de su peso de partículas de óxido de magnesio con tamaño menor a la malla Tyier 48.
12. Un material refractario como se define en la Reivindicación 11 , donde las partículas de óxido de zirconío fino forman del 7% al 14% del peso de dicho material refractario.
13. Un ladrillo refractario, compuesto de un material refractario que tiene: De 55% a 96% de su peso de partículas de óxido de magnesio o partículas de óxido de magnesio que contienen precipitados de espinela; Del 3% al 20% de su peso de partículas de óxido de zirconio fino que tienen un tamaño de partícula menor a la malla Tyier 35 (menos de 425 µm); y De 1 % a 25% de un material seleccionado del grupo que consiste de óxido de zirconío áspero, espinela áspera, alúmina - óxido de zirconio áspero y combinaciones de los mismos.
14. Un ladrillo refractario como se define en la Reivindicación 13, donde dicha espinela áspera o precipitados de espinela tienen la fórmula A2+ O - B2 3+O3, donde A contiene Mg, Fe, Mn, Zn o combinaciones de los mismos y B contiene Al, Fe, Mn o combinaciones de los mismos.
15. Un horno rotatorio compuesto de: Una cubierta metálica tubular y Un revestimiento de ladrillo refractario dispuesto a lo largo de la superficie interna de dicha cubierta y dicho ladrillo refractario está compuesto de: partículas de óxido de magnesio o partículas de óxido de magnesio que contienen precipitados de espinela; y de 3% a 20% de su peso de partículas de óxido de zirconio que tienen un tamaño de partícula menor de la malla Tyier 35 (menos de 425 µm).
16. Un horno rotatorio como se define en la Reivindicación 15, donde dicho ladrillo refractario además contiene de 1 % a 25% de un material seleccionado del grupo que consiste de óxido de zirconio áspero, espinela áspera alúmina - óxido de zirconio áspero y combinaciones de los mismos.
17. Un horno rotatorio como se define en la Reivindicación 16, donde dicha espinela áspera tiene la fórmula A2+ O • B2 3+O3, donde A contiene Mg, Fe, Mn, Zn o combinaciones de los mismos y B contiene Al, Fe, Mn o combinaciones de los mismos.