MXPA98003458A - Particulados fusionados por lo menos parcialmente, y metodos para fabricarlos por fusion a la flama - Google Patents

Abstract

La descripción describe métodos para producir material particulado en volumen, que incluye partículas generalmente elipsoidales sólidas. Se dispersan partículas de alimentación conformadas irregularmente con tamaños de partícula primario de hasta 25 micrómetros en una base en volumen, en por lo menos una porción de una mezcla de gas combustible por aplicación de fuerza y/o agentes fluidizantes. La mezcla combustible con las partículas en suspensión se suministra, mientras que se controla la aglomeración o reaglomeración de las partículas, a por lo menos un frente de flama. Aquí, la mezcla y las partículas suspendidas se distribuyen uniformemente a través de las superficies, y se hacen pasar a través de los frentes de flama con una concentración elevada de partículas en la mezcla. Este frente de flama y la flama resultante con partículas suspendidas se localizan en por lo menos una zona"libre de pared". En tales zonas, las flamas se pueden expander mientras las partículas se mantienen en dispersión y se calientan con aplicación controlada y altamente eficiente de energía calorífica. Ocurre por lo menos fusión parcial dentro de por lo menos la superficie de las partículas con eficientes térmicas elevadas, y al mismo tiempo se inhibe la aglomeración de partículas durante la fusión.

Description

PAR?CD ADOS FOSTQMADOS POR LO MEMOS & rt&twgtrB ? ? MÉTODOS PARA FABRICARLOS POR FOSIQM A LA FLAMA CAMPO TÉCNICO La presente invención se relaciona a productos particulados fusionados por lo menos parcialmente que incluyen aquellos que son sustancialmente vitreos, y con métodos mejorados de fusión a la flama para fabricarlos. Las modalidades preferidas de la invención incluyen métodos eficientes en cuanto a energía para elaborar particulados generalmente elipsoidales mediante por lo menos fusión directa parcial de partículas de alimentación a regímenes de rendimiento económicamente factibles y al mismo tiempo se controla la formación no deseada de partículas de producto agrandadas de las partículas de alimentación aglomeradas . ftNl?CffPFTCTF pg TA tli!r?rT^ Se conocen técnicas para fusión o reblandecimiento de partículas de alimentación pequeñas bajo condiciones controladas para fabricar productos particulados generalmente elipsoidales. Les ejemplos incluyen atomización, pulido con fuego y fusión directa.

REF: 27321 La atomización involucra fundir una miríada de partículas de alimentación para convertirlas en un vidrio líquido voluminoso. Se atomiza una corriente delgada de tal vidrio mediante contacto con un chorro de aire disruptivo. Se divide la corriente en gotitas finas. Estas se mantienen alejadas entre si y de otros objetos hasta que se enfrían y solidifican. Se recuperan como partículas amorfas vitreas generalmente elipsoidales, sustancialmente discretas. En el pulido por fuego, se calientan partículas de alimentación sólidas vitreas conformadas irregularmente, separadas, hasta una condición suave o fundida mientras se dispersan y suspenden en un medio gaseoso caliente. La tensión superficial conforma las partículas en formas elipsoidales. Al mantenerlas suspendidas en gases más fríos hasta que alcance sus temperaturas de enfriamiento, las partículas se recuperan como elipsoides vitreos generalmente separados, sólidos. La atomización y pulido por fuego de vidrios también puede describirse como métodos indirectos. Estos materiales de alimentación han sido formulados a partir de materias primas para elaboración de vidrio las cuales se funden y homogeneizan en forma de un líquido voluminoso antes de entrar a la etapa de formación de elipsoide. La fusión directa, algo similar al pulido por fuego, utiliza partículas de alimentación con formas irregulares que no son vitreas, o por lo menos no completamente vitreas. Se calientan mientras se encuentran en suspensión y dispersión en un medio gaseoso caliente, y las partículas alimentadas se reblandecen o funden y se forman en formas generalmente elipsoidales fundidas, seguido por enfriamiento, congelación y recuperación en un estado vitreo por lo menos parcialmente, pero de manera más completa. En la fusión directa, cada partícula de producto elipsoidal se puede formar por fusión de una partícula de alimentación separada o por fusión de un grupo de varias partículas de alimentación mutuamente adherentes. Algunas veces se denomina a los grupos de partículas adherentes como grupos o aglomerados, y en la presente se describen como aglomerados. Las partículas de producto que resultan de la fusión directa, respectivamente y de manera general muestran las composiciones químicas variables de las partículas diferentes y/o las composiciones químicas promedio de los grupos de partículas aglomeradas, de las cuales se forman respectivamente los elipsoides, excepto que puede haber pérdida de ingredientes a través de la volatilización a alta temperatura. Por lo tanto, los productos de fusión directa no necesariamente tienen una composición más uniformemente similar partícula a partícula esperada de partículas producidas por atomización o pulido por fuego.

A diferencia de la fusión directa, el pulido por fuego típicamente utiliza partículas de alimentación sólidas que están en estado vitreo o amorfo relativamente elevado o completo. En algún punto en su proceso, existen en forma líquida voluminosa. En la fusión directa, las partículas de alimentación que no son completamente vitreas o amorfas, y con frecuencia son minerales no vitreos y experimentan conversión directa a forma vitrea, por lo menos a una forma más cercanamente vitrea y amorfa, en una etapa de formación de elipsoides, sin conversión previa a la forma líquida voluminosa. Como se utiliza en la presente, la fusión a la flama involucra la formación de productos particulados sustancialmente vitreos, parcialmente fusionados por fusión directa o pulido por fuego de partículas de alimentación sólidas. Tales partículas de alimentación, como alimentación a una zona de fusión, pueden tener estados físicos que varían desde completamente cristalino a completamente vitreo y amorfo . En los procesos de fusión a la flama conocidos se han utilizado diversas flamas de equipo, así como formas diferentes de manejo de alimentación y metodología de fusión. Por ejemplo, desde 1935, como se describe en la patente norteamericana número 1,995,803 para Gilbert, en la página 1, columna 1, líneas 31-32 y columna 2, líneas 33-41, que con el fin de generar productos esperulizados bien formados, las partículas de alimentación deben estar dispersas positivamente en un gas que contiene combustible y/u oxígeno que es alimentado a un quemador que calienta la zona de fusión, y esto se puede realizar corriente arriba del quemador. Gilbert también describe, en la página 2, columna 1, líneas 1-8 que el calentamiento y expansión subsecuente de los gases proporciona un efecto dispersivo adicional. Esta patente no describe la geometría de cámara de Gilbert. Sin embargo, su patente norteamericana posterior 2,044,680, en la página 3, columna 1, líneas 2 y 5 describe su cámara con superficies de "confinamiento" . Como un ejemplo adicional, Garnier, la patente norteamericana número 4,778,502, en la columna 2, líneas 41-45, describe la producción de microesferas huecas a partir de alimentaciones particuladas. Por lo menos 90 por ciento de las partículas alimentadas tienen tamaños de partículas menores de 20-, y preferiblemente menores de 10 micrómetros. Para combatir la aglomeración de la alimentación, la cual se reconoce como un elemento que vuelve difícil la producción de microesferas de dimensiones pequeñas, la patente propone pretratar la alimentación al distribuirla sobre sus superficies de partícula una cantidad pequeña de un "agente fluidizante" preferiblemente alcanolamina (s) . Véase columna 2, líneas 46-58. La alimentación, molido en bola con el agente, puede ser dispersada en gases, como se describe en la columna 6, líneas 19-35 y columna 4, líneas 50-55, y después se puede fusionar con la ayuda de cualquiera de dos tipos de quemadores. Cada uno de estos, como se describe en la columna 4, línea 64 a columna 5, línea 43 en las figuras 1 y 2, tiene una cámara de combustión la cual es de sección transversal restringida en relación a un recinto de expansión corriente abajo. La cámara de combustión, la cual incluye orificios 20 de combustible y orificios de aire 23, 24 tiene una extensión en su sección transversal restringida igualmente con superficie con una parte refractaria 25 (figura 1) o una pared 27 de metal enfriada con líquido (figura 2) . En el quemador de la figura 1, la dispersión de alimentación se proyecta hacia los gases de combustión que salen desde el extremo frontal o la salida de la cámara de combustión a través de uno o más orificios 30, 31 de inyección orientados más radialmente. En el quemador de la figura 2, la dispersión de alimentación se proyecta en la cámara de combustión a través de un .ubo 17 axial en el extremo trasero del quemador. En la patente Británica número 2,178,024 en la página 5, línea 33 hasta ia página 6, línea 4, Mouligneau et al describen que es más deseable utilizar una alimentación bien dispersada en gases combustibles. Ellos describen la propulsión de una corriente de gas con alimentación arrastrada a través de un conducto que lleva a la cámara de combustión y forzar una segunda corriente de gas transversalmente en la primera corriente de gas a través de un orificio en la pared del conducto, para generar fuerzas que promuevan la mezcla íntima. Además, en la página 2, líneas 6-8, estos patentadores describen una tendencia de las partículas de alimentación a aglomerarse y/o pegarse a las paredes de la cámara de fusión. Ellos atribuyen este problema al calentamiento excesivo de la alimentación durante la fusión. Como una solución, ellos proponen en la página 2, líneas 15-20 proporcionar un manguito gaseoso que fluya. Este circunda la corriente de gases combustibles a la llama que contiene las partículas de alimentación dispersas. El manguito debe mejorar los rendimientos con esferas de alta calidad al mantener las partículas de alimentación completamente envueltas a la llama, lo que permite un calentamiento rápido de la alimentación, agrega energía cinética a la alimentación y produce partículas mientras se mantienen dispersas y promueve la separación rápida de las partículas del producto de la cámara de combustión, enfriamiento de las paredes de la cámara de combustión y de esta manera se reduce la aglomeración y las tendencias a la adherencia. Véase la página 2, líneas 22-31.

Morishita et al., en la solicitud para patente japonesa publicada Hei 2 [19'90] 59416, publicada el 28 de febrero de 1990, describe la fusión directa de sílice con tamaños de partícula de menos de 10 micrómetros. Se mencionan problemas severos de aglomeración de los materiales de alimentación en la flama durante la fusión y adherencia de partículas a la pared del horno. Ellos sugieren que se puede evitar la aglomeración al trabajar con inducción de plasma a temperaturas que excedan las de un horno de fusión habitual. Sin embargo, ellos explican que este método no es adecuado para la producción en masa y tiene poca eficiencia en cuanto a energía. Morishita et al proponen resolver estos problemas utilizando un polvo de alimentación producido por molino de chorro a un tamaño de partícula menor de 10 micrómetros, seguido por fusión directa en un horno de fusión con una flama de gas inflamable con oxígeno (por ejemplo oxígeno-propano) . La alimentación se suministra a un quemador que tiene un orificio de descarga de polvo en el centro, y una abertura para la flama de gas en el eje central. La carga térmica del quemador y la carga térmica por unidad de volumen del horno están respectivamente en los intervalos de 100,000-200,000 kcal/H y menos de 2,000.000 kcal/m3H. Se dice que cargas térmicas más elevadas llevan a aglomeración de la alimentación, y que cargas térmicas menores del quemador se dice que llevan a productos de poca calidad. Comentado adicionalmente el trabajo descrito antes, los inventores anteriores y otro, en la publicación para patente japonesa publicada HEI 2 [1990] 199013 publicada el 7 de agosto de 1990, reconocen que se ha demostrado que es difícil para ellos realizar sílice esferoidal fino con alto rendimiento mediante reducción directa de sílice fino con control de carga térmica. Sin embargo, sugieren que este problema se puede resolver al suministrar un gas de enfriamiento y ajustar el área de generación de flama. Al trabajar con un horno de fusión con una flama de oxígeno-gas inflamable nuevamente, y con una alimentación menor de 10 micrómetros la cual se dispersa en el gas portador y se alimenta al centro de la flama, son inyectadas por aire en gas de enfriamiento perpendicular a la flama para introducirlos a través de un anillo. Esto se realiza en una posición seleccionada corriente abajo de un quemador y se dice que elimina efectivamente la generación de flama, es decir, elimina la flama. Al cambiar la posición y otros aspectos de introducción del gas de enfriamiento/apagado, se dice que se puede ajustar el tiempo de residencia del sílice en la flama, evitar el crecimiento de granos por aglomeración en la flama y recuperar los rendimientos elevados de partículas pequeñas.

En la solicitud para patente japonesa publicada número HEI 4 [1992] -147923 , "Manufacturing Method of Spherical Microparticles", por T. Koyama, et al., publicada el 21 de mayo de 1992, los inventores sugieren, aparentemente en un intento por recuperar productos muy pequeños, triturar la materia prima hasta un tamaño de partícula en el intervalo de 0.1 a 1 micrómetro. Sin embargo, al parecer el procedimiento de fusión utilizado adolece de cierta aglomeración considerable de las partículas fundidas o suaves. Sin importar el progreso realizado por los investigadores previos en la técnica, al parecer existe una necesidad por, y una oportunidad para proporcionar, mejoras adicionales en el rendimiento y eficiencia de energía de los procesos de fusión a la flama con el objetivo de producir partículas elipsoides generalmente muy finas. Esto parece especialmente válido en relación a la producción en masa de productos, a partir de alimentaciones en los tamaños de partícula que varían con 50 percentiles (tamaño de partícula promedio) de hasta aproximadamente 25 , hasta aproximadamente 20, hasta aproximadamente 15 y hasta aproximadamente 10 micrómetros, o con 90 percentiles de hasta aproximadamente 60, hasta aproximadamente 40, hasta aproximadamente 30 o hasta aproximadamente 25 micrómetros, en volumen. En la producción de estos productos, al incrementar las velocidades de producción se presenta la tendencia de producir aglomeración y permitir el crecimiento de tamaño de partículas durante la fusión, mientras que se evita la aglomeración a costa de la eficiencia en la energía. La presente invención busca satisfacer la necesidad establecida antes. Este objetivo se cumple, por lo menos en parte, por el desarrollo de productos y métodos descritos a continuación.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN EN FORMA DE VOLUMEN Para una descripción de la invención en forma de volumen, véanse las reivindicaciones anexas.

VENTAJAS Se espera que la invención proporcione, en base al tipo de las diversas modalidades utilizadas, una o más ventajas que se establecen en los párrafos siguientes. Por lo tanto, debe entenderse que la invención incluye modalidades las cuales poseen menos de la totalidad de las ventajas descritas a continuación. Es una ventaja de la invención que se pueden fundir eficientemente una amplia variedad de materiales de alimentación en una flama "abierta" sin paredes especiales que configuren el horno o procesos de apagado de flama para proporcionar partículas generalmente elipsoidales las cuales tienen únicamente algunas mieras de tamaño de partícula promedio. Se pueden utilizar partículas con un diámetro promedio de menos de 15 micrómetros, de manera que la transferencia de calor desde los gases de combustión a las partículas sea rápido, y se alcance la fusión de partícula o punto de fusión en la zona de quemado de la flama abierta, sin confinamiento adicional por paredes del horno. Aunque se ha descrito que la dispersión de partículas minerales finas en las flamas tiende a extinguir las flamas, debido a la carencia de un calor suficiente en las flamas, el método de la invención puede operar sin dificultades indebidas. En contraste con algunos métodos previos los cuales utilizan temperaturas que exceden a los 2500°C para producir alimentaciones no aglomeradas pequeñas, se pueden utilizar con éxito en los métodos de la presente invención temperaturas de conservación de energía relativamente bajas, por ejemplo de hasta aproximadamente 2500, más preferiblemente de hasta aproximadamente 2300 y de manera aún más preferible de hasta aproximadamente 2000°C. En general, estos métodos utilizarán temperaturas de por lo menos aproximadamente 500, más típicamente de por lo menos aproximadamente 700 y, cuando sea necesario o deseado, de por lo menos aproximadamente 900°C. Las composiciones de partículas se pueden utilizar con el punto de fusión más bajo posible y, preferiblemente, con un flujo "fugitivo", por ejemplo, un materia volátil unido o disuelto tal como agua u óxidos de azufre. Se ha sugerido en la técnica anterior que se pueden aplicar procesos de combustión a categorías amplias de materiales minerales que incluyen algunos materiales que contienen materiales volátiles unidos o disueltos. Sin embargo, estos procesos generalmente producen partículas elipsoidales de tamaño grande que tienen un espacio vacío relativamente grande debido a la expansión y liberación de material volátil durante el calentamiento. La presente invención describe el uso de composiciones de material de alimentación particulado con materiales volátiles unidos o disueltos y en un intervalo de tamaño de hasta aproximadamente 25 micrómetros para producir partículas generalmente elipsoidales de distribución de tamaño similar, en una base en peso, como los materiales de alimentación. Aunque una porción de las partículas de producto pueden tener huecos los cuales en total estén, por ejemplo en el intervalo desde aproximadamente 1 hasta aproximadamente 20 por ciento en volumen o más, la invención también se puede utilizar para fabricar productos sin huecos, que incluyen partículas con gravedad específica menor a la teórica, como se explicará con mayor detalle en lo siguiente. Cuando están presentes materiales volátiles unidos o disueltos en las composiciones de alimentación, estos ayudan en el proceso de fusión. En presencia de materiales volátiles, las composiciones que de otra manera no serían afectadas, pueden fusionarse por temperaturas de flama relativamente bajas obtenidas a través del uso de mezclas estequiométricas de aire y gas natural. Aparentemente, el material volátil disminuye efectivamente el punto de fusión y viscosidad durante el proceso de fusión y posteriormente se evapora para dejar elipsoides sólidos. No se han encontrado informes de tales medios eficientes con baja temperatura de energía para producir elipsoides de diámetro pequeño a partir de polvos disponibles comúnmente. Se han elaborado de manera reportada esferas y diámetros pequeños similar únicamente mediante la utilización de flamas de alta temperatura generadas por combustión de gas propano y oxígeno. Cuando las partículas con forma irregular se dispersan cuidadosamente y se arrastran homogéneamente en los gases de combustión antes de la ignición, se utiliza una flama abierta o no confinada sin "paredes de horno", y se puede promover el enfriamiento por radiación rápida, el cual puede ser seguido, cuando se necesite, por inducción gradual de gases de enfriamiento (aire o agua) . Otra ventaja de la presente invención es que hace posible la producción en abundancia de partículas generalmente elipsoidales y al mismo tiempo minimiza la aglomeración no deseada. En por lo menos ciertos de sus aspectos, los métodos de la presente invención evitan la aglutinación, turbulencia, colisiones de partículas fundidas, producción de aglomerados fusionados y las pérdidas de rendimientos concomitantes. Cuando se aplican los métodos anteriores a vidrios omunes de fusión relativamente baja , se obtiene como resultados rendimientos muy elevados de partículas elipsoidales de diámetro pequeño. De hecho, después de permitir la pérdida de los volátiles, los rendimientos se aproximan a 100 por ciento, y la distribución del tamaño de los productos puede ser equivalente o incluso menor que la de los materiales iniciales, lo que indica que casi no ha habido aglutinación o colisión entre partículas en el estado fundido. Hasta ahora, las esferas de diámetro pequeño se habían producido de manera costosa como un subproducto de producción de esferas de diámetro más grande para vidrios comerciales. Esto ha restringido gravemente su disponibilidad comercial . Sorprendentemente, los elipsoides de diámetro más pequeño fabricados con la presente invención son incluso más eficientes en su producción en comparación con los grandes, y pueden fabricarse de composiciones de fusión inherentemente superiores. Esto es contrario a la técnica anterior. Cuando se utilizan mejoradores comunes de productividad tales como enriquecimiento de oxígeno y precalentamiento de los gases de combustión, se fabrican los productos de diámetro pequeño con las más elevadas eficiencias de producción de microesferas conocida. De 453 g (1 libra) o más de productos se pueden obtener lili kcal (2000 B.T.U) de energía. Cuando se aplican los métodos anteriores a las composiciones de formación de esferas descritas en la presente, se pueden formar con alta eficiencia partículas elipsoidales con alta temperatura de fusión única. Se considera que en uno o más de sus aspectos, la presente invención representa el medio más efectivo en cuanto a costos conocido actualmente para fabricar partículas generalmente elipsoidales, sustancialmente no huecas, de diámetro muy pequeño, con un alto grado de blancura y transparencia. Además, el aparato y los requerimientos de procesamiento para llevar a la práctica estos métodos pueden ser significativamente más sencillos que los descritos previamente por otros investigadores. Se pueden fabricar productos de acuerdo con la invención para una amplia variedad de aplicaciones. Por ejemplo, tales productos son útiles como aditivos en las resinas de termoendurecimiento y termoplásticas tales como siliconas y fluoropolímeros, en plásticos de ingeniería, en lociones y cremas y en materiales compuestos, papel y otros materiales y en cualquier forma física, tales como, por ejemplo, productos moldeados y productos de capas sencilla o de capas múltiples que incluyen especialmente redes y laminados. También son útiles como agentes antibloqueo de película y como auxiliares antiformación de torta, y como polvos cosméticos con "deslizamiento" o lubricidad inusuales. Cuando.se producen en formas caracterizadas por cantidades particulares de partículas generalmente elipsoidales, por ejemplo de aproximadamente 30 o más y hasta 100% en volumen en base al volumen total del contenido de sólidos de las composiciones, los productos se pueden utilizar, incluso a concentraciones relativamente elevadas, para formar mezclas relativamente de baja viscosidad en líquidos o plásticos fundidos. Los productos que son abundantes en partículas generalmente helicoidales pueden tener niveles elevados de dureza acoplado con baja capacidad de abrasión. Los productos altamente elipsoidales también están caracterizados por un área superficial relativamente baja y se pueden fabricar en formas las cuales se adapten a una interacción de superficie relativamente pequeña con otros materiales los cuales pueden ser formulados en una variedad de aplicaciones de uso final. Sin embargo, cuando la distribución de tamaño promedio de las partículas generalmente elipsoidales se vuelve extremadamente pequeño, particularmente menor de 5 micrómetros, las interacciones de superficie de las partículas pueden contribuir de una manera importante en la reología de formulaciones en las cuales se utilizan las partículas. Por ejemplo, se pueden utilizar con ventaja los productos que contienen algunas partículas que contienen rugosidad de superficie significativa en composiciones en donde se desea cierto grado de abrasividad. Las operaciones de fusión llevadas a cabo de acuerdo con la invención se pueden controlar fácilmente para producir proporciones predeterminadas de partículas cristalinas irregulares sustancialmente vitreas y rugosas en el producto particulado, lo cual a su vez puede utilizarse para impartir un grado predeterminado de capacidad abrasiva en las aplicaciones de uso final. Tales productos son especiales en cuanto a conservación de energía puesto que se pueden obtener velocidades de producción mucho más elevadas por unidad de consumo de combustible cuando se requiere únicamente conversión parcial a partículas elipsoidales.

DESCRIPCIÓN BREVE DE IOS DIBUJOS En las ilustraciones anexas se muestra una modalidad no limitante de la invención, descrita en el texto que sigue, de la cual: la figura 1 es el diagrama general, esquemático, de un aparato para convertir las partículas de alimentación sólidas de forma irregular a un producto particulado caracterizado por una proporción sustancial de partículas generalmente elipsoidales y separadas, sustancialmente vitreas por lo menos parcialmente fusionadas. La figura 2 es una vista agrandada del aparato de la figura 1, que describe el dispositivo de mezclado para ayudar en la dispersión de partículas de alimentación en una corriente de gases combustibles.

Mnnnfi ¡ T.T.iüiTip & r *n T,A t?vmartr8 En general, las partículas de alimentación sólidas pueden incluir cualquier material el cual pueda fundirse a productos generalmente elipsoidales y los cuales pasen a través de un equipo de procesamiento, preferiblemente sin dañar gravemente o sin inhabilitar con frecuencia el equipo, y sin volver al producto final inadecuado para su propósito propuesto. Por lo tanto, estas partículas pueden incluir uno o más materiales los cuales no son fusionables bajo las condiciones mantenidas en el proceso. Sin embargo, de acuerdo con la invención, las partículas de alimentación sólidas incluyen aproximadamente 60 a 100% en peso de partículas conformadas irregularmente de por lo menos un material de alimentación que se puede convertir, por lo menos en parte, a partículas generalmente elipsoidales al calentar el material mientras este fluye en suspensión en gases calientes generados por combustión de una mezcla de gas en la cual se suspenden las partículas de gas. En principio, no hay razón por el cual la gama completa de materiales que son susceptibles a pulido por fuego y métodos de fusión directa no puedan utilizarse en el método. Algunos ejemplos de materiales que se presentan naturalmente y por lo menos parcialmente sintéticos los cuales se pueden utilizar incluyen: cualquiera de las especies conocidas de silicatos de calcio, que incluyen las walastonitas, estas son estructuras fibrosas atribuibles a su contenido de cadenas de tetrahedra Si04 unido de la composición (Si03)n, por ejemplo walastonita ( "walastonita per se"), pseudo alastonita y parawalastonita, y silicatos de calcio hidratado que incluyen xonotitla (5CaO.5Si02.H20) , foshagita (4CaO.3Si02.H20) , tobermorita (4CaO.5Si02.5H20) , girolita (2CaO.3Si02.2H20) hidrato de pedernal (CaO.Si02.H20) , condrodita ( 5CaO .2Si02.H20) , afuillita (3Ca0.2Si02.3H20) , okenita (CaO.2Si02.2H20) y hilebrandita (CaO.Si02.H20) ,- las nefelinas, con referencia a cualquiera o a la combinación de los miembros del grupo nefelina, que incluyen nefelina misma (Na3 (Na, K) [Al4Si4016] ) y calsilita (K[AlSi04), en la totalidad de sus estructuras cristalinas y en soluciones sólidas entre si; feldespatos alcalinos, una familia de feldespatos que incluyen feldespato de potasio (KAlSi308) solo o en combinación en proporciones variables con feldespato de sodio (NaAlSi308) y el cual también puede contener cantidades variables, pero habitualmente pequeñas de feldespato de calcio (CaAl2Si208) ; feldespatos de palgiclase, una serie de materiales constituidos de feldespato de calcio (CaAl2Si203) , solo o en combinación con cualquier proporción con feldespato de sodio (NaAlSi309) el cual también puede contener cantidades variables, pero habitualmente cantidades pequeñas, tales como aproximadamente 20% en peso* o menos, de feldespato de potasio (KAlSi308) ; cenizas volcánicas de todo tipo; perlitas de todos tipos,- granates de todos tipos; vidrios de silicato de todos tipos; sílices que se presentan de manera natural de todos tipos; sílice y productos de silicato de todos tipos precipitados de soluciones de silicato de sodio,- precipitados de soluciones y geles de silicato de todo tipo,- arcilla de todo tipo tales como caolín (Al203Si02H20) , caolinita y haloisita; talcos hidrofílicos e hidrofóbicos (Mg3Si4H012) ,- hidratos de óxidos de aluminio tales como gibsita (Al203.3H20) , bohemita (Al303.H20), diaspora (A1203.H20) y minerales de bauxita de todo tipo, así como hidróxido de aluminio (A1(0H)3); y óxidos que contienen agua de otros metales tales como hierro, zinc, boro, zirconio y/o cualquier otro átomo intermetálico, de metal de transición, metaloide o no metálico. Los materiales enumerados en lo anterior se pueden utilizar solos o en mezcla con otros materiales incluidos y/o no incluidos. Los materiales de alimentación que tienen materiales volátiles combinados o disueltos son útiles por su propiedad de disminuir las temperaturas de fusión respectivas de los materiales de alimentación. Los sílices y silicatos se preparan ampliamente por precipitación acida a partir de soluciones de silicato de sodio en formas con agua como parte de su composición, ya sea absorbidos química o físicamente, disueltos o como agua de hidratación así"como con sulfatos residuales cloruros o iones metálicos como parte de su composición.

Los ejemplos de materiales de alimentación que tienen materiales volátiles combinados o disueltos los cuales generalmente disminuyen sus temperaturas de fusión respectivas y pueden contribuir a la formación de huecos incluyen: los silicatos hidratados que incluyen silicatos de calcio, silicatos de sodio, silicatos de potasio y silicatos de litio, por ejemplo, perlita; metasilicatos, otros silicatos y sílices que tienen materiales volátiles combinados o disueltos; las arcillas mencionadas en lo anterior; talcos; hidratos de óxidos de aluminio y minerales de bauxita; y los óxidos metálicos, intermetálicos, de metales de transición de metaloides y no metálicos mencionados antes. Los ejemplos de materiales volátiles los cuales se pueden combinar con, o se pueden disolver en los materiales de alimentación anteriores y los cuales generalmente disminuyen la temperatura de fusión incluyen agua, dióxido de carbono, nitrógeno, óxidos de nitrógeno, amoníaco y otras sustancias volátiles que contienen nitrógeno, óxido de azufre, dióxido de azufre, trióxido de azufre, otras sustancias volátiles que contienen azufre y diversos componentes volcánicos. Para ejemplos de otros materiales de alimentación adecuados que contienen componentes volátiles los cuales se incorporan en la presente como referencia, véase, Industrial Minerals and Rocks . 5th edición, Lefond, Stanley J., et al, Society of Mining Engineers of the American Institute of Mining, Metallurgical , and Petroleum Engineers, Inc., New York, 983; Hand.bQQk of Glass PropertÍes> Bansal, Narottam P. y Doremus, R.H., Harcourt Brace Javonovich, 1986; Sol-Gel Science, Thp. Phyaica and hemistry of Sol-fía1 Processing. Brinker, C. Jeffrey y Scherer, George ., Harcourt Brace Janovich, Boston 1990. Por ejemplo, se pueden encontrar en estos trabajos descripciones de composiciones de silicato que pueden existir en combinación con agua disuelta o combinada, por ejemplo 1 a 25% en peso, esto se denomina en la presente como "silicatos hidratados" . Estos habitualmente pero no necesariamente son minerales cristalinos. Otros materiales de alimentación adecuados descritos en Lefond et al., e incluidos en la categoría anterior de silicatos hidratados son asbestos, glauconita, magnesita, mica, pirofilita, cepiolita, vermiculita y zeolita. De acuerdo con una modalidad de la invención, el material de alimentación se puede seleccionar de entre los óxidos de un elemento, o cualquier combinación de elementos en la tabla periódica los cuales: se pueden obtener en forma de un sólido en polvo; tengan una temperatura de fusión de por lo menos aproximadamente 200 °C; y que tengan por lo menos aproximadamente 0.5% en peso de sustancias asociadas que son volátiles bajo las condiciones de la etapa de fusión del método. Para propósitos de esta modalidad, el término "fusión" y otros derivados de la palabra "fusión" utilizados en la presente se refieren a una transformación física principalmente a alta temperatura de un material desde una condición menos fusionada a una condición fusionada de manera más completa que involucra vaporización y/o recondensación únicamente en una extensión menor, preferiblemente muy pequeña, y de manera aún más preferible sin extensión sustancial, pero la cual puede incluir cambios en el estado de oxidación en los materiales de alimentación y/o las sustancias volátiles asociadas. Tales materiales de alimentación como los descritos antes se pueden procesar en la zona de combustión de una flama por medio de una etapa de fusión para proporcionar productos particulados generalmente elipsoidales de esta invención y subproductos que son líquidos o gaseosos a temperatura ambiente. Por lo tanto, con alimentaciones que tienen temperaturas de fusión medias de aproximadamente 200 °C y superiores, por ejemplo, en el intervalo desde aproximadamente 200 hasta aproximadamente 500°C, es posible producir productos particulados generalmente elipsoidales que tienen puntos de fusión medios superiores que las alimentaciones, por ejemplo productos que funden o de fusionan a aproximadamente 500 °C y a temperaturas superiores. Los materiales que contienen componentes volátiles de una o más clases que representan, juntos, por lo menos aproximadamente 0.5 a por lo menos aproximadamente 1 o por lo menos aproximadamente 2 por ciento en peso de tales materiales y hasta aproximadamente 7, hasta aproximadamente 10, hasta aproximadamente 25, hasta aproximadamente 50 o hasta aproximadamente 80 por ciento en peso de tales materiales, son útiles como materiales de alimentación en la presente invención. "Perlita" es un silicato hidratado y abarca tanto al vidrio volcánico hidratado que se presenta de manera natural como al agregado de peso ligero que se produce a partir de la expansión de vidrio después de que ha sido triturado y dimensionado. Petrológicamente, se define como una reolita vitrea que tiene un brillo perlado y una división concéntrica en forma de película de cebolla. Para una discusión adicional de las propiedades y explotación mineral de perlita, véase "Perlite" por Frederick L. Kadey Jr. en Industrial Minerals and Rocks, Quinta edición, volumen 2, página 997-1010, American Institute of Mining, Metallurgical, and Petroleum Engineers, Inc., New York, 1983, los cuales se incorporan en la presente como referencia. En su forma en que se presentan naturalmente, la perlita es un vidrio de reoiita que contiene desde aproximadamente 2 hasta aproximadamente 7 por ciento en peso de agua, el cual, cuando se calienta a temperaturas elevadas, libera el agua para expandir el mineral en una partícula hueca, relativamente grande de gravedad específica baja. Aunque la perlita también se puede presentar como vidrio andesítico o dacítico, estas formas tienden a ser menos importantes comercialmente. Las composiciones de perlita típicas que se presentan de manera natural incluyen 70-75% de Si02, 12-14% de Al203, 3-5% de Na20, 3-5% de K20, 2-7% de H20 y menos de 1% de cada uno de Fe203, Ti02, CaO y MgO. Se sabe en la técnica anterior que se puede secar perlita a un contenido de agua inferior antes de un proceso de combustión para proporcionar particulados elipsoidales más pequeños, más densos y con mayor resistencia al someterlos a combustión. Este proceso de secado resulta en costos de energía más elevados por unidad de partícula de perlita. En la presente invención, se ha encontrado que al reducir simplemente el tamaño de partícula de alimentación de perlita a un tamaño el cual está en o por debajo de 25 micrómetros, preferiblemente a aproximadamente 15 micrómetros, o de manera más preferible a aproximadamente 10 micrómetros de tamaño de partícula promedio, se forman particulados generalmente elipsoidales los cuales son más resistentes, mucho más pequeños y más densos. Una porción de los feldespatos alcalinos y plagioclase son miembros del sistema ternario NaAlSi3--KAlSi08--CaAl2Si203. Por lo tanto, los términos feldespato alcalino y feldespato plagioclase incluyen la totalidad de la gama de soluciones sólidas de estos tres componentes los cuales pueden existir en menas que pueden ser explotadas mineralmente . Entre estos están los feldespatos que contienen principalmente feldespato de sodio en solución sólida con cantidades iguales o casi iguales y pequeñas de feldespato de potasio y feldespato de calcio, por ejemplo, albita y algunas formas de anortoclase. El contenido de formas relativamente puras o concentradas de materiales de alimentación que se utilizan en la presente invención no necesitan corresponder idénticamente a sus composiciones respectivas puras o fórmulas químicas. Algunos factores los cuales provocan tal desviación incluyen: ligeras diferencias entre los radios de los átomos en las fórmulas y las proporciones en las cuales estos átomos en realidad se combinan entre si cuando forman el material mineral; sustitución, un proceso por el cual proporciones relativamente pequeñas de ciertos átomos presentes predominante u originalmente en las redes cristalinas se han sustituido con, o se han suplantado por cantidades pequeñas de otros átomos no incluidos en las fórmulas; la presencia de uno o más minerales diferentes en solución sólida con un mineral particulado; la presencia de una cantidad pequeña de materiales que se proporcionan o que se pierden por calentamiento fuerte, también denominado "ignición"; adición de sustancias químicas para alimentar el material en cantidades pequeñas, de manera que se reduce la temperatura de fusión del material de alimentación y se promueve la fusión o se afecta favorablemente de alguna otra manera los procesos de producción o modificación del producto. Por lo tanto, cuando en esta descripción se hace mención a materiales de alimentación por el nombre o una fórmula química nominal, se entiende que tal referencia incluye las desviaciones que se presenten de manera natural y modificaciones hechas por el hombre, las cuales no vuelven a los materiales inadecuados para uso en la presente invención. A partir de esto, debe ser evidente que cuando en la presente descripción se utiliza nomenclatura reconocida en la técnica de materiales de alimentación, el significado de tal nomenclatura está sujeta a ajustes menores en el significado como se describe en la presente. Además, las fórmulas químicas se proporcionan en la presente solo por conveniencia y no para limitar la invención. Se puede determinar la identidad y clasificación de los materiales de alimentación con técnicas analíticas petrográficas estándar, por ejemplo, las descritas en Laboratory Handbook of Petroaraphic Techniques. por C. S. Hutchison, John Wiley & Sons, Inc., 1974. Con tales técnicas, se puede determinar la presencia de fases designadas por uno o más de los siguientes: patrones de difracción de rayos X; determinaciones de la composición química; observación microscópica; mediciones del índice de refracción, densidad y gravedad específica; cálculos de la norma molecular Niggli (Catanorm) ; y solubilidad diferencial y técnicas de teñido diferenciales . Véase también América*^ Mineralogy. "The Rosiwal method and the modal determination of rock", por E. S. Larsen y F. S. Miller, volumen 20, página 260, 1935. Muchas otras técnicas y procesos de refinamiento aceptados son conocidos por aquellos familiarizados con la técnica. La preparación de los materiales de alimentación puede incluir la totalidad o cualquier porción de las siguientes etapas, y posiblemente otras, en base a la naturaleza del material inicial utilizado. Estas pueden ser secado, triturado grueso, separación magnética, flotación de natas, molido final, tratado de superficie y clasificación. Algunos materiales de alimentación, incluso cuando son extraídos de depósitos en los cuales se pueden encontrar a concentraciones relativamente elevadas, con frecuencia requieren cierto grado de refinamiento para producir el material de alimentación que constituye sustancialmente al mineral. Entre los componentes los cuales se pueden remover por tratamientos preparatorios están los minerales accesorios excesivos y minerales los cuales imparten color a las menas. Se puede utilizar el triturado no solo para ajustar el tamaño de partícula, sino también para liberar minerales accesorios no deseados y/u otros componentes de mena los cuales puedan estar presentes. Además, el triturador puede ser seguido por separación magnética y/o flotación para eliminar los minerales accesorios liberados y/u otros constituyentes. Algunos materiales de alimentación se pueden obtener sustancialmente en formas "blanca", "incolora" o "brillante" convertibles a partículas generalmente helicoidales sustancialmente blancas, incoloras o brillantes, de acuerdo con la presente invención. La brillantes de la alimentación y las partículas de producto en forma de polvo seco y empacado se puede medir con el sistema de espectrocolorímetro Hunter Lab Color Quest, modelo CQS-9400 45/0, o medios equivalentes a 457 nanómetros . Los materiales de alimentación utilizados en la invención, por ejemplo, pueden tener una brillantes en el esquema Color Quest de 457 nanómetros de por lo menos aproximadamente 60, más preferiblemente por lo menos aproximadamente 70 y de manera aún más preferible por lo menos aproximadamente 80. En general, los materiales minerales preferidos, utilizados para producir productos blancos y/o transparentes con poco color, contienen cantidades muy pequeñas de Fe203 o Fe304, por ejemplo, menos de aproximadamente 0.1% y, de FeO, por ejemplo, menos de aproximadamente 1%. Sin embargo, también se contempla el uso de formas con color de los materiales designados y la producción de productos con color. Aunque los materiales de alimentación utilizados en la presente invención no necesariamente contienen minerales u otras sustancias que se pueden fundir que tengan una identidad composicional exacta o nominal, no obstante, pueden estar "constituidos sustancialmente de" por lo menos una de estas sustancias. Por lo tanto, los materiales de alimentación contemplados para uso en la presente invención pueden contener aproximadamente 60 a 100%, de manera más específica aproximadamente 75 a 100% y de manera aún más específica aproximadamente 90 a 100% en peso de una o más sustancias especificadas. Estos intervalos generalmente abarcan a aquellos materiales los cuales provocan las desviaciones descritas en lo anterior de las sustancias de alimentación consideradas a partir de sus fórmulas químicas nominales. Entre estas están.- exceso de uno o más de los átomos que se incluyen en tales fórmulas; sustituciones atómicas, es decir, átomos que no están incluidos en tales fórmulas y que han sido sustituidos por átomos incluidos; soluciones sólidas; y otros de tales componentes de, adiciones a o modificaciones de los materiales de alimentación los cuales no los vuelven inadecuados para uso en la presente invención, que incluyen sin limitación, modificaciones hechas por el hombre. Sin embargo, la pérdida en los materiales de ignición, aunque habitualmente está presente en los materiales de alimentación natural o por lo menos en las materias primas a partir de las cuales se preparan, no se considera como parte de los materiales de alimentación o se incluyen en la base para aplicar los intervalos de porcentaje en peso anteriores. La expresión "constituido sustancialmente de" y los intervalos en peso recién proporcionados se considera que indican que los materiales de alimentación de manera correspondiente y respectiva pueden contener hasta aproximadamente 40%; más específicamente hasta aproximadamente 25% y de manera aún más específica hasta aproximadamente 10% en peso de los materiales "restantes". Los materiales restantes, por ejemplo, pueden incluir minerales accesorios, los agentes fluidizantes anteriores y cualguier otro material o materiales los cuales pueden estar presentes en el material de alimentación sin volverlo inadecuado para elaborar productos que contengan por lo menos aproximadamente 15% de, y preferiblemente por lo menos aproximadamente 30% de partículas generalmente elipsoidales fusionadas por lo menos parcialmente, tal como podría ser útil en una o más de las aplicaciones de uso final descritas en la presente o en otro uso final. Cuando se utilizan partículas de alimentación que contienen sustancias que tienen una composición específica que es exacta o nominal, tal como un mineral, se prefiere que una porción principal de hasta sustancialmente la totalidad de tales partículas, respectivamente, contengan aproximadamente 60% a 100% en peso de por lo menos una sustancia de la cual están constituidas las partículas. Así, por ejemplo, aproximadamente 50 a 100%, más preferiblemente aproximadamente 75 a 100%, y de manera aún más preferible aproximadamente 90 a 100% en peso de las partículas de alimentación contendrán, respectivamente, aproximadamente 60 a 100% en peso de tal sustancia. Por lo tanto, se contenga que se pueden formular materiales de alimentación en los cuales existan partículas que contienen respectivamente una cantidad superior e inferior a 60% en peso de las sustancias incluidas, por ejemplo, como materiales de alimentación en los cuales más de 50% en peso de las partículas de alimentación contiene menos de 60% en peso de las sustancias, pero en las cuales la composición promedio ponderada de las partículas alimentadas refleja aproximadamente 60 a 100% en peso de tales sustancias. De manera correspondiente, se pueden formular materiales de alimentación en los cuales las partículas contengan respectivamente más o menos de 40% en peso de los materiales restantes, pero en los cuales la composición en peso promedio de las partículas de alimentación refleje hasta aproximadamente 40% en peso de los materiales restantes. De acuerdo con la invención, el material particulado fusionado por lo menos parcialmente, preparado a partir de las partículas de alimentación las cuales se pueden preparar como se describe en lo anterior o de cualquier otra manera adecuada. Como se utiliza en la presente, el término partícula en un sentido genérico incluye cualquier forma finamente subdividida del mineral particular involucrado, el cual, por ejemplo, puede incluir granos, cristales, mezclas de cristales, cristales mezclados, grupos, aglomerados y fragmentos de fibras. Estos materiales se suministran a la etapa de fusión del proceso en tamaños de partícula pequeño. El tamaño de partícula promedio, en una base en volumen, es de hasta aproximadamente 25, hasta aproximadamente 20, hasta aproximadamente 15 o hasta aproximadamente 10 micrómetros, o el 90 percentil es hasta aproximadamente 60, hasta aproximadamente 40, hasta aproximadamente 30, o hasta aproximadamente 25 micrómetros, en volumen. Para ilustrar el significado de la base en volumen, como se ejemplifica por un tamaño de partícula preferido, para el material de alimentación y el producto de la presente invención, un promedio de tamaño de partícula medio de aproximadamente 5 micrómetros significa que el volumen agregado de todas las partículas menores de 5 micrómetros en tamaño es igual al volumen agregado de todas las partículas que son mayores de 5 micrómetros en tamaño. Algunos procesos de la técnica anterior involucran el triturado del material de alimentación hasta el intervalo de 0.1 a 1 micrómetros. Se puede utilizar este modo de preparación del material de alimentación en la práctica de la presente invención si así se desea, aunque puede ser relativamente difícil y costoso. Sin embargo, ciertos materiales que contienen volátiles adecuados tales como talco, hidróxido de aluminio o sílice precipitado son suaves y fáciles de triturar hasta un tamaño pequeño. Para otros usos finales deseados de los productos de la invención, las partículas de producto separadas se confinan esencialmente a un intervalo de tamaño de 0.1 a 1 micrómetros lo cual serían demasiado pequeños, aunque tienen algunas cantidades de partículas en este rango que ciertamente serán aceptables si no deseables en muchos de les usos finales de los productos de la presente invención. Por lo tanto, en ciertas modalidades preferidas de ia invención, las partículas de alimentación tienen un amaño de partícula promedio en volumen de por lo menos aproximadamente 1, por lo menos aproximadamente 2 o por lo menos aproximadamente 3 micrómetros . Muchos de los materiales de alimentación contemplados, en caso de no ser la mayoría, tendrán una tendencia a aglomerarse y formar grumos constituidos de partículas múltiples, dependiendo de factores tales como la química y tamaños de partícula de las partículas finales, las condiciones ambientales tales como la temperatura y humedad, la manera en la cual se han triturado, manejado y almacenado los materiales, y la manera en la cual son transportados a través del equipo de la planta, especialmente cuando los grupos de partículas se han sometido a fuerzas de compactación cuando están entre pozo y/o en movimiento. El simple hecho de transportar partículas a través de sistemas de conductos largos, especialmente aquellos con serpentines, codos y otras uniones, pueden tender a concentrar el flujo de partículas por fuerza centrífuga o gravitacional a lo largo de la periferia de las secciones curvadas, lo que lleva a las partículas a un contacto más íntimo y a mayor adición. La adhesión también se puede presentar en las partículas en reposo en volumen. Se puede promover la adhesión por fuerzas de van der Waals y otras fuerzas interatómicas y moleculares, ejercidas entre partículas adyacentes.

En vista de las tendencias de agrupación variables encontradas entre diferentes materiales de alimentación bajo diferentes condiciones, los tamaños de partículas proporcionados en la presente son tamaños de partícula indicados determinados después de que los grupos aglomerados o partículas finales se descomponen en la medida en que esto sea factible. Así, por ejemplo, el tamaño de partícula de material de alimentación se puede determinar después de que la muestra ha sido agitada cuidadosamente, por ejemplo mediante aplicación de energía ultrasónica vigorosa, mientras que en suspensión en un líquido tal como agua o alcohol con uso de dispersantes, para separar los grupos en la medida en que sea factible en el contexto de un proceso de control de producción. Posteriormente se realiza la determinación de tamaño de partícula por cualquier técnica adecuada, tal como difracción láser y/o análisis visual de fotografías al microscopio electrónico de manera que, en la medida en que sea factible, la medición de tamaño de partícula se base en los tamaños de las partículas finales en la muestra. Cuando el material de alimentación tiene poca tendencia, en caso de haberla, para que las partículas finales formen grumos como se describe en lo anterior, se puede realizar una determinación de tamaño de partícula indicado sin agitación previa en líquido.

Cuando las partículas en el material de alimentación tienen una tendencia sustancial o inusual a formar grumos, el cual será el caso para muchos, en caso de no ser la mayoría, de los materiales de alimentación en el intervalo de tamaño de partícula indicado, habitualmente será necesario tomar precauciones especiales con el fin de dispersar efectivamente las partículas de alimentación para promover la retención de partículas en forma discreta durante la operación de fusión. La invención incluye la dispersión de partículas sólidas en gas portador. Como se muestra en lo anterior, los investigadores anteriores en la técnica de fusión a la flama han llamado la atención a la importancia de una dispersión adecuada de las partículas de alimentación. Sin embargo, se considera que lo que previamente había pasado como una dispersión adecuada ha demostrado ser completamente inadecuado para la práctica en algunos aspectos o modalidades de la presente invención. Se pueden utilizar dos enfoques para dispersión de manera sola, en combinación uno con el otro y/o en combinación con otras técnicas diferentes de dispersión. Una de tales técnicas es la aplicación de un agente fluidizante, con o sin un triturado acompañante. No se involucra aplicación de una fuerza a las partículas en formas de grumos y/o sin grumos mediante un gas o un miembro sólido para separar los grumos, en caso de que estén presentes, y para distribuir uniformemente las partículas en el gas portador, el cual de manera preferible es una mezcla de gas combustible o por lo menos un componente del mismo. Para propósitos de la invención, un agente fluidizante es cualquier aditivo el cual, cuando se dispersa sobre las superficies de partículas de material de alimentación, reduce en un grado significativo y útil cualquier tendencia a formar grumos que puedan presentarse. El uso de ciertos tensoactivos como agentes fluidizantes es conocido por aquellos familiarizados con la técnica mediante las enseñanzas de la patente norteamericana 4,778,502 para Garnier et al. Por lo tanto, Garnier et al describe agentes fluidizantes como materiales que tienen buena afinidad por vidrio. Cuando el material de alimentación utilizado en la presente invención no es vidrio, tal como un material mineral cristalino, el agente fluidizante tendrá una buena afinidad por ese material. Los agentes fluidizantes descritos por Garnier et al., están constituidos de sustancias que tienen moléculas con una porción polar constituida, por ejemplo, de radicales hidroxilo o amino. Tales compuestos también tienen una porción no polar la cual promueve independencia de las partículas tratadas con los agentes fluidizantes. Garnier et al., describen el uso de polialcanolaminas, monopropiler.glicol y compuestos similares, los cuales pueden ser utilizados en la presente invención. Sin embargo, en experimentos con la presente invención se ha encontrado que el estearato de zinc y hexametildisilasano son agentes fluidizantes más efectivos. También se puede utilizar trietanolamina. Para ejemplos adicionales, véase Kopatz y Pruyne en la patente norteamericana número 4,715,878, la cual describe tratamientos adicionales aniónicos, catiónicos y no iónicos los cuales pueden ser utilizados en la presente invención. Se puede utilizar cualquier otro agente tensoactivo u otro agente fluidizante. Típicamente, los agentes fluidizantes empleados en la presente invención son aquellos los cuales son efectivos para inhibir sustancialmente la formación de grumos cuando se utilizan en cantidades de hasta aproximadamente 1%, más preferiblemente hasta aproximadamente 0.5% y de manera aún más preferible hasta aproximadamente 0.3% en peso, en base al peso del material de alimentación tratado con el mismo. Sin embargo, las partículas de alimentación más pequeñas, por ejemplo aquellas que tienen menos de 5 micrómetros, tendrán una superficie de agregado mucho más grande que el mismo peso de partículas más grandes, por ejemplo partículas de 5 micrómetros. Así, las partículas más finas y/o para aquellas partículas las cuales tienden a formar grumos inevitablemente, puede ser necesario cantidades más grandes de agente fluidizante. Los agentes fluidizantes se pueden aplicar a las partículas de material de alimentación y de manera preferible a la masa total de las partículas de alimentación sólidas de cualquier manera efectiva, que incluye la técnica que ha sido recomendada por el tiempo de molido del material de alimentación o la masa total de alimentación sólida en contacto con el agente fluidizante. Se recomienda que el agente fluidizante se agregue al material de alimentación, y preferiblemente a la cantidad total de las partículas de alimentación sólidas que se van a utilizar durante el triturado en un molino de bolas, preferiblemente como varias adiciones durante el proceso de triturado. Tales adiciones se pueden realizar como parte de una etapa de reducción de tamaño final en la preparación de las partículas. La dispersión íntima sobre las superficies de partícula se puede obtener, por ejemplo, mediante molido en bolas de partículas durante aproximadamente una hora con aproximadamente 0.5% en peso de tensoactivo, en base al peso total de las partículas. Sin embargo, cuando las partículas ya están en el tamaño de partícula deseado, se puede aplicar el agente fluidizante únicamente al agitar el agente y las partículas juntas en una cámara o zona adecuada.

Se pueden aplicar de cualquier manera efectiva fuerzas de dispersión adecuadas, las cuales incluyen, cuando es necesario, una fuerza suficiente para desaglomerar partículas aglomeradas. A continuación se describe un ejemplo apropiado que involucra un chorro de gas y sistema venturi. En general, se puede utilizar cualquier forma de fuerza, generada por cualquier tipo la cual sea efectiva para separar los grumos de material de alimentación, otras partículas de alimentación sólidas o ambas. Así, por ejemplo, se pueden utilizar métodos y aparatos que someten las partículas que forman grumos a impacto entre si, o con corrientes de gas con una energía relativamente elevada y/o con objetos sólidos, que se mueven o estacionarios. Así, por ejemplo, las partículas pueden ser proyectadas de manera forzada contra una superficie estacionaria tal como una pared u objetivo, o se pueden hacer pasar a través de las cuchillas de un ventilador, que incluyen una turbina, para proporcionar coaliciones y asegurar el impacto entre las partículas y las cuchillas del ventilador. Se pueden adaptar de manera adecuada molinos de disco, molinos de chorro y molinos de martillo u otros ejemplos de dispositivos para proporcionar impacto suficiente y cortar la dispersión de partículas, incluyendo la desaglomeración. El impacto incluye impactos frontales directos y contactos inclinados, tales como aquellos los cuales aplican fuerzas cortantes y/o rotacionales a los grumos . En algunos casos, en base a las propiedades de las partículas y la manera en las cuales son manejadas y transportadas corriente abajo de la operación de dispersión, el uso de un agente fluidizante solo o el uso de una fuerza dispersante solo puede ser suficiente para dispersar adecuadamente el material de alimentación. Sin embargo, cuando se practican ciertas modalidades de la invención, la cantidad de esfuerzo de dispersión aplicado en algunas operaciones de dispersión previas puede ser inadecuado. Así, cuando se practica la invención con partículas de alimentación sólidas que tienen tendencias de formación de grumos sorprendentes, o con equipo de procesamiento corriente abajo que no minimiza el ejercer fuerzas de compactación en partículas de alimentación dispersas, o con niveles de rendimiento elevados descritos abajo, se pueden requerir niveles sin precedentes de esfuerzos de dispersión. Por lo tanto, puede ser necesario aplicar un agente fluidizante a niveles hasta ahora considerados innecesarios o incluso indeseables y/o aplicar una fuerza de dispersión y energía a niveles más allá de los considerados necesarios antes . Con el fin de determinar si la cantidad de agente fluidizante y/o fuerza aplicada a las partículas de alimentación ha sido suficiente para desaglomerar y dispersarlas, se pueden utilizar las siguientes pruebas. Las pruebas involucran recolectar una primera muestra de partículas de alimentación corriente arriba de la operación de dispersión y medir por métodos de difracción láser el tamaño de partícula de la muestra después de agitación ultrasónica en agua o alcohol y un dispersante. Tal agitación es suficiente para permitir la determinación de la distribución de tamaño desaglomerado para comparación. Esta medición establece lo que se denomina como la distribución de tamaño "primaria" . Se recolecta una segunda muestra dispersa de manera diluida en una superficie plana en cualquier punto adecuado en el proceso corriente abajo de la operación de dispersión. Por ejemplo, se puede preparar una placa de vidrio que tiene una película delgada de sustancia "pegajosa" en su superficie. Después se puede hacer pasar rápidamente la placa de vidrio a través de la corriente desviada desde un ducto que recibe partículas desde la operación de dispersión, de manera que el ducto transporta las partículas de alimentación a un quemador. Esta muestra se medirá para establecer una distribución de tamaño "secundaria", por ejemplo mediante métodos de microscopía convencionales, para determinar la presencia de aglomerados. La diferencia en el tamaño de partícula indicado observado en las muestras primera y secundaria es indicativo del grado en el cual el tratamiento dispersante ha sido efectivo. Diferencias relativamente pequeñas indican un tratamiento de dispersión efectivo, mientras que diferencias grandes indican un tratamiento de dispersión menos efectivo. Esta diferencia en el 90 percentil está en el intervalo de hasta aproximadamente 20%, y de manera más preferible en el intervalo de hasta aproximadamente 10%, en una base en peso o volumen, en base a la distribución primaria. Esto es, para materiales de alimentación con una distribución primaria de 90% menor a 50 micrómetros, la muestra dispersa tendrá 90 por ciento menos de 60 micrómetros o preferiblemente menos de 55 micrómetros. Se puede utilizar un procedimiento alternativo. Se pueden recolectar muestras de partículas sólidas corriente arriba de la etapa de dispersión y se pueden medir siempre están dispersas en agua o alcohol como en lo anterior. Se puede desviar corriente abajo de la etapa de dispersión una muestra y se puede transportar por aire a través de un dispositivo de detección láser, y se compara la distribución de tamaño dispersado como en el párrafo previo. Las técnicas de difracción láser tienen la ventaja de que se aplican en una base en "tiempo real" a las corrientes laterales deseadas desde la corriente principal de partículas de alimentación dispersas y no dispersas corriente arriba y corriente abajo de la operación de dispersión. Como otra alternativa adicional, se puede determinar la efectividad de la etapa de dispersión al comparar la distribución de tamaño primaria de las partículas de alimentación cuando se dispersan en agua o alcohol con una distribución de tamaño de partículas generalmente elipsoidales fusionadas a la flama, también cuando se dispersan en agua o alcohol. Deben realizarse las correcciones adecuadas para la presencia de huecos cuando están presentes en la partícula producto. Se aplican tanto agente fluidizante como fuerza para dispersar las partículas, puede demostrarse más conveniente aplicar el agente fluidizante primero y posteriormente seguir con la aplicación de fuerza. Sin embargo, también es posible la operación en el orden inverso. No obstante, puesto que el objetivo final es dispersar las partículas de alimentación en el gas portador, se prefiere comenzar con aplicación de un agente fluidizante, puesto que esta operación después puede ser seguida inmediatamente por aplicación de fuerza a las partículas de alimentación en presencia del gas portador deseado. El gas portador puede o no ser un gas de soporte de combustión. De hecho, puede ser un gas inerte, pero en este caso, debe regularse con precaución la cantidad utilizada. Se prefiere particularmente que el gas portador sea un gas de soporte de combustión, el cual incluye uno o ambos componentes necesarios para la combustión, que incluyen el combustible y/o gas que contiene oxígeno. Entre los gases combustibles apropiados están hidrógeno, metano, etano, propano, butano y otros gases que incluyen vapores de combustibles y de hidrocarburos más pesados y/o gases carbonáceos tales como monóxido de carbono. Los combustibles de hidrocarburo más pesados incluyen aquellos que son líquidos o semisólidos a condiciones ambiente (20°C y presión atmosférica) pero que pueden existir sustancialmente en forma de vapor en las condiciones bajo las cuales se mezclan con partículas de alimentación. Preferiblemente, los combustibles e hidrocarburos son aquellos que son gases a condiciones ambiente que incluyen, por ejemplo, acetileno y particularmente aquellos combustibles de hidrocarburo en los cuales la proporción en moles de hidrógeno respecto a carbono es de aproximadamente 2.5 o mayor. Estos incluyen, por ejemplo, butano, propano, etano y metano, por ejemplo, en forma de gas natural . Como un gas que contiene oxígeno se puede utilizar oxígeno sustancialmente puro, aire enriquecido con oxígeno o aire no enriquecido en la medida en que es extraído de la atmósfera, pues es una ventaja de la invención que los gases que contienen oxígeno adecuados pueden ser utilizados para que tengan un contenido de nitrógeno en el intervalo desde aproximadamente 50 hasta aproximadamente 80 moles por ciento, el resto es principalmente oxígeno. Preferiblemente, los gases que soportan la combustión están sustancialmente libres de fuentes de escorias que incluyen ceniza y partículas de carbón. Sin embargo, es aceptable la presencia de partículas muy finas, de quemado limpio, de carbón y combustibles carbonáceos. El precalentamiuento del combustible, aire enriquecido con oxígeno y partículas de alimentación generalmente incrementa la productividad y disminuye el tiempo de contacto entre las partículas de alimentación y los gases de combustión necesarios para fusionar por lo menos parcialmente las partículas. El precalentamiento de las partículas de alimentación también puede ayudar a "acondicionar" los materiales al eliminar humedad de la superficie o cargas electrostáticas y de esta manera se proporciona una dispersión mejorada en los gases de combustión. Ya sea el combustible o el gas que contiene oxígeno se puede describir como "por lo menos una porción de la mezcla de gas combustible". Debe entenderse que la expresión anterior incluye a cualquiera de estos componentes, la mezcla de gas de combustión final que se quemará posteriormente en el proceso y/o cualquier otro gasto pueda ser incluido aceptablemente en la mezcla de gas alimentado al quemador la cual genere calor en la zona de combustión. Por lo tanto, la mezcla combustible se puede formar antes o después de la dispersión de las partículas de alimentación, y la dispersión de las partículas de alimentación en una porción de la mezcla de gas se considera que incluye genéricamente la dispersión de la mezcla completa que se va a alimentar al quemador en cualquier porción de la misma, la dispersión proporcionada se puede mantener si tal proporción es mezclada subsecuentemente con los componentes restantes de la mezcla de combustión final. En ciertos casos, las partículas de alimentación se dispersarán únicamente en una porción de la mezcla de combustible y se transportarán con esa porción al quemador, en donde tendrá lugar el mezclado de las partes restantes de la mezcla de combustible. En otras circunstancias, se formará los componentes gaseosos completos (que incluyen vapores) de la mezcla de combustión corriente arriba de la posición de dispersión, en cuyo caso la operación de dispersión dispersará las partículas de alimentación en la mezcla completa de combustible. Son posibles diversas opciones intermedias en las cuales las partículas de alimentación primero se dispersan con porciones de cualquier parte de la mezcla de combustible, seguido por mezcla con la parte o partes remanentes de la mezcla de combustible en o antes del frente de flama en el quemador. Sin embargo, al llevar a cabo el proceso de la invención se prefiere de manera definitiva que se forme la mezcla total de combustible, y que la cantidad total de partículas de alimentación suspendidas se disperse completamente en esta mezcla, corriente arriba de, y menos preferiblemente conforme entra al frente de flama. El frente de flama es una "superficie" o "superficies" imaginarias en las cuales se enciende la mezcla. La forma y número de las superficies dependerá de la forma y diseño del quemador que se utilice. Se contempla la posibilidad de llevar a cabo la totalidad de por lo menos las últimas etapas de la dispersión y el quemado de la mezcla en un quemador, es decir, en uno y el mismo aparato. Sin embargo, en la mayor parte de las aplicaciones, se anticipa que el aparato de dispersión y el frente de flama en el quemador estarán separados entre si cierta distancia y que las partículas de alimentación suspendidas de esta manera serán transportadas entre estas dos posiciones . Cuando es necesario transportar las partículas de alimentación dispersas desde una posición de dispersión al frente de flama, debe tenerse precaución considerable .

Las partículas de alimentación que se han disperso bien en la operación de dispersión se pueden reaglomerar durante el transporte. El transporte a través de los ductos largos, o ductos con una curvatura de agregado suficiente en forma de codos, serpentines y similares, pueden producir concentración de partículas en una porción de la sección transversal del sistema de conducto, por ejemplo, mediante fuerzas centrífugas o gravitacionales. Estas fuerzas y la concentración concomitante de partículas representan fuerzas de compactación las cuales pueden aglomerar o reaglomerar las partículas dispersas. Por lo tanto, la mejor práctica será restringir la distancia total entre la posición de dispersión y el frente de flama para mantener las velocidades de flujo de por lo menos aproximadamente 5, y preferiblemente por lo menos aproximadamente 20 metros por segundo. Cuando la suspensión debe atravesar ductos o conductos desde la posición de dispersión al frente de flama, el sistema de conductos debe diseñarse para minimizar las fuerzas de compactación. Este objetivo se obtiene de mejor manera normalmente por arreglos los cuales minimizan ejercer fuerzas centrífugas y/o gravitacionales de la clase que tenderían a concentrar el flujo de partículas en una porción de la sección transversal de los conductos. Así, para mejores resultados, se considera que se debe tener una tendencia a evitar los arreglos de conductos con radios de curvatura corta o esquinas afiladas y evitar tuberías largas que corran horizontalmente. Más bien, se prefieren tuberías verticales que corran relativamente rectas y, en caso de que sean necesarias curvaturas, se prefiere utilizar curvas regulares largas, especialmente con radios que sean iguales a 5 o, más preferiblemente 10 o más veces la sección transversal o sección de diámetro del conducto o ducto. Un arreglo particularmente preferido se ilustra en los dibujos y en el texto siguiente de esta solicitud. En ese arreglo, la suspensión se alimenta a un quemador desde la parte superior, a través de tubos de transporte muy cortos, que tienen ángulos agudos entre cualquiera de los tubos que se unen, y los tubos de transporte y el quemador están orientados verticalmente o por lo menos sustancialmente verticalmente (dentro de aproximadamente 20% de la vertical) . El quemador tiene un patrón de flujo generalmente axial con por lo menos una garganta orientada por lo menos sustancialmente vertical y una salida sustancialmente horizontal. Por lo tanto, la suspensión puede pasar esencialmente recta a través del quemador sin ningún cambio principal de dirección y preferiblemente con un cambio mínimo o nulo en la dirección, excepto para cambios direccionales que pueden considerarse para dispersión lateral de la corriente de gas conforme se mueve desde el suministro de suministro vertical a la salida del quemador con componentes de movimiento que son principalmente axiales y radiales. A continuación y en los dibujos anexos se describe una modalidad específica de un quemador apropiado. Sin embargo, se puede utilizar una variedad de quemadores para encender la mezcla de gas combustible que contiene las partículas de alimentación arrastradas. Los ejemplos se pueden encontrar en North American Combustión Handbook. editado por Richard J. Reed. segunda edición, North American Manufacturing Company, Cleveland, Ohio, U.S.A., 1978, el contenido del cual se incorpora en la presente como referencia. Véanse también las patentes de la unión soviética números 1,654,272 y 1,654,273 para Nosach et al., ambas asignadas a As UKR Thermo-Phys. Stekloplastik Prodn. Assoc. Las personas familiarizadas con la técnica, con el beneficio de la presente descripción, seleccionarán o adaptarán tales quemadores según sea necesario para facilitar su aceptación y transmisión de mezclas de gas combustible que contengan partículas de alimentación arrastradas, ajustarán los tamaños de los conductos de orificios según se requiera para mantener tales partículas en una condición dispersada y evitarán la formación de grumos del quemador.

Se pueden utilizar otras formas utilizadas de quemador. Sin embargo, los quemadores preferidos son aquellos los cuales no someten las partículas a fuerzas de compactación y tiendan a reaglomerarlas . Además, los quemadores preferidos son consistentes con la suspensión de partículas de la invención en la mezcla de combustible que se forma corriente arriba del frente de flama y con el suministro de las partículas al frente de flama con la dispersión distribuida uniformemente a través, y conforme pasan a través del frente de flama de una manera muy uniforme, en vez de ser proyectadas en una zona corriente abajo del frente de flama o en los lados del centro de la flama, como se ha realizado en numerosos procesos de la técnica anterior. La observancia de estas precauciones es particularmente importante al llevar a la práctica algunos aspectos de la invención los cuales involucran concentraciones inusualmente elevadas de partículas de alimentación en la mezcla de combustible alimentado de flama. Más particularmente, la concentración de las partículas de alimentación en la mezcla de gas combustible, por ejemplo puede ser de por lo menos aproximadamente 0.05 (0.05) o preferiblemente por io menos 0.1 (0.1) y de manera aún más preferible por lo menos 0.2 i 0.2 ) libras (kilogramo) por libra (por kilogramo) de gases en la mezcla. Se contemplan concentraciones de hasta aproximadamente 1 o hasta aproximadamente 1.5 o hasta aproximadamente 2 (2) libras (kilogramos) de gases en la mezcla. Dado el tamaño de partícula pequeño de las partículas de alimentación utilizadas en la invención, tales concentraciones son lo suficientemente elevadas para crear la esperanza de que el área superficial de agregado de tales partículas pequeñas utilizadas en tales concentraciones elevadas podría eliminar la emanación de flama del quemador. Tal preocupación es particularmente grande en relación a la operación a un nivel restringido de utilización de calor, de acuerdo con un aspecto de la invención descrito después. Contrario a lo que se espera, es posible operar con éxito a estas concentraciones elevadas, sin eliminar la flama y sin aglomeración no deseada de partículas entre si y con las paredes de la cámara, conforme las partículas se reblandecen o se funden parcialmente y cambian de forma en si mismas en una cámara corriente abajo del quemador. De acuerdo con por lo menos un aspecto de la invención, el frente de flama y por lo menos una porción sustancial de la flama resultante se mantienen en una zona libre de paredes la cual se extiende corriente abajo del frente, mientras se mantienen las partículas de alimentación suspendidas en una condición dispersa en tal zona. La naturaleza e importancia de la zona libre de paredes y un ejemplo específico esquemático de la misma se describe en el siguiente texto y en los dibujos anexos. La forma de la zona libre de paredes y las dimensiones son tales que inhiben sustancialmente el contacto de partículas fundidas con las superficies del quemador, la zona y los dispositivos de transporte, limitando preferiblemente a tal contacto a cantidades despreciables. Se realizan varias características del presente método en una zona libre de paredes. Las partículas de alimentación dispersadas se calientan con calor transferido a las mismas por el quemador de la mezcla combustible. Existe fusión por lo menos parcial de las partículas con formas irregulares dentro de por lo menos su superficies. Se provoca la expansión de los gases quemadores y se provoca que las partículas de alimentación se fusionen para producir por lo menos un producto particulado en volumen parcialmente fusionado que contiene partículas de producto separado generalmente elipsoidales. Preferiblemente, existe expansión de los gases quemadores y la fusión de la alimentación suficiente para que exista por lo menos aproximadamente 15%, o preferiblemente por lo menos aproximadamente 30% en volumen de partículas generalmente elípticas discretas producidas. Las modalidades preferidas producen hasta aproximadamente 90%, y más preferiblemente hasta aproximadamente 99% de partículas generalmente elípticas, separadas. La expansión de la corriente de gas de combustión tiende a mantener las partículas separadas entre si mientras están en una condición reblandecida o se ifundida, o completamente fundidas, lo que reduce oportunidades de coalición y aglomeración de partículas. La aglomeración reduce la población de partículas separadas y provoca partículas aglomeradas resultantes las cuales tienen un tamaño de partícula más grande que las partículas de alimentación. Se pueden establecer cantidades suficientes de expansión y una relación suficiente de partículas de alimentación respecto al calor liberado y se puede verificar utilizando la siguiente prueba. Se determina el exceso, en caso de haberlo, de tamaño de partícula indicado de las partículas de producto en relación al tamaño de partícula indicado de las partículas de alimentación. Esta determinación se basa, en el caso de las partículas de alimentación, en la condición de aquellos partículas antes de la aplicación del agente fluidizante y/o de la fuerza dispersante. Cada una de las indicaciones de tamaño de partícula se basa en una muestra sometida a agitación, como se describe en lo anterior, erí agua, alcohol u otro líquido adecuado . Se pueden obtener indicaciones de tamaño de partícula de cualquier manera apropiada, tal como mediante técnicas de difracción láser o mediante análisis de fotografías de imágenes al microscopio electrónico de barrido de las muestras. Preferiblemente, el exceso en caso de haberlo del tamaño de partícula 90 percentil indicado de la muestra de producto, menos el tamaño de partícula primario 90 percentil de la muestra de alimentación de la cual se ha preparado el producto, está en el intervalo de hasta aproximadamente 30%, más preferiblemente hasta aproximadamente 20% y de manera aún más preferible hasta aproximadamente 10% del tamaño de partícula primario, en una base en peso o, después de realizar las correcciones adecuadas para cualquier hueco el cual pueda estar presente en las partículas de producto, en una base en volumen. La corrección para los huecos se realiza debido a que los huecos hacen que el producto aparezca más grande de lo que en realidad es en ausencia de huecos y por lo tanto sugiere de manera equivocada que ha habido una aglomeración, la cual no ocurre en realidad. Esta corrección se debe realizar mediante el uso de mediciones de gravedad específica de partícula y métodos ópticos. De acuerdo con un aspecto de la invención, la cantidad total de calor utilizada está en el intervalo de 500 hasta aproximadamente 25,000 kilocalorías por kilogramo (278, 13,889 B.T.U. por libra) de partículas generalmente elipsoidales producidas. Esta cantidad total de calor incluye calor utilizado para calentar, y para precalentar, en caso de que haya, las partículas de otros componentes de mezcla combustibles y de la mezcla combustible misma. El total también incluye el calor utilizado en la expansión y pérdidas de calor, que incluyen pérdidas de calor tales como las que pueden presentarse debido al uso de gas de enfriamiento, cuando es aplicable. Cuando se controla la operación de los métodos de la invención de manera general, y particularmente al practicar aquellas modalidades en las cuales el material de alimentación involucra cantidades más grandes de material volátil, por ejemplo más de aproximadamente 7, más de aproximadamente 10 o más de aproximadamente 25 por ciento en peso, se prefiere excluir del cálculo de la relación de calor anterior aquel calor el cual se consume al retirar los volátiles de la alimentación. Por ejemplo, cuando se opera con hidróxido de aluminio, se excluyen aproximadamente 300 kilocalorías por kilogramo de alimentación (540 B.T.U. por libra) del cálculo de la proporción, esta es la cantidad de calor requerido para remover y volatilizar el agua de hidratación combinada. La utilización de calor es menor para partículas fusionadas fácilmente tales como perlita, y mayor para partículas de fusión difícil tales como sílice. Los materiales de alimentación pueden ser clasificados por Penfields "Material Fusibility Index" de 1 a 7. Utilizando la presente invención, y utilizando este índice como un discriminador para materiales de resistencia de fusión diferente, se encontrará que los métodos reivindicados pueden proporcionar productos con un consumo de calor, en kilocalorías por kilogramo (B.T.U. por libra) de producto, menores de aproximadamente 7000 + (3000 X (Material Fusibility Index) /7) o preferiblemente menores de aproximadamente 5000 + (3000 X (Material Fusibility Index) /7) , lo cual es equivalente, en Kcal/Kgram a 3,889 + (1667 X (Material Fusibility Index) /7) y preferiblemente 2,778 + (1191 X (Material Fusibility Index) /l ) . Nota: BTU/libra x 0.55556 = Kcal/Kgram. Cuando se lleva a la práctica la invención, y particularmente cuando se llevan a la práctica aquellas modalidades en las cuales el material de alimentación involucra cantidades más grandes de material volátil, por ej mplo más de aproximadamente 7, más de aproximadamente 10 o más de aproximadamente 25 por ciento en peso, las condiciones de operación preferidas son aquellas las cuales proporcionan el consumo de calor descrito en lo anterior cuando el calor el cual se consume en remover los volátiles de la alimentación se agrega al consumo de calor estimado por kilogramo (libra) de producto. Las diferencias entre las temperaturas de fusión o reblandecimiento de materiales de alimentación diferentes y el grado de conversión de alimentación a partículas generalmente elipsoidales requerirá el ajuste adecuado de la velocidad de alimentación y/o de entrada de calor. Se establecerá fácilmente un equilibrio apropiado entre el tamaño de partícula de alimentación, la fusión o punto de reblandecimiento y la velocidad de alimentación por una parte, y el consumo de gas combustible y velocidad de flujo por la otra, por aquellas personas familiarizadas con la técnica, con la ayuda de esta descripción y sin experimentación indebida. Se prefiere que las partículas sean enfriadas rápidamente después de que la fusión ha progresado hasta el grado deseado. Por ejemplo, se prefiere una velocidad de enfriamiento que exceda de aproximadamente 100°, más preferiblemente que exceda de aproximadamente 200° o incluso de manera más preferible que exceda de aproximadamente 300° por segundo. El enfriamiento radiante y convectivo de las partículas se ayuda preferiblemente por aire de enfriamiento que se pone en contacto con las partículas fusionadas con un mínimo de turbulencia. Esto minimiza el potencial de acreciones que resulten de colisiones de partículas aún fundidas o aún blandas entre si o con superficies del aparato de producción. La operación de fusión completa se puede llevar a cabo en una etapa, con conversión por lo menos parcial de partículas de alimentación cristalinas con forma irregular a forma generalmente elipsoidal. Así, por ejemplo, aproximadamente 15 a 100%, más preferiblemente aproximadamente 50-100% y de manera aún más preferible aproximadamente 75 a 100% en volumen del contenido de sólidos de las composiciones de la invención estarán en forma de partículas generalmente elipsoidales. Para ciertas aplicaciones en las cuales es importante minimizar la cantidad de partículas con forma irregular que se encuentran en el producto, el porcentaje de partículas generalmente elipsoidales estará en el intervalo desde aproximadamente 90 hasta 100% en base al contenido de sólido de las composiciones . Cuando se utilizan partículas de alimentación sólidas que previamente se han fundido, por ejemplo, vidrio molido de cualquier tipo, el presente método toman parte en grado limitado de la tecnología de pulido a la flama previo. Sin embargo, el modo preferido de utilizar la invención es como un método de fusión directa, en el cual el material de alimentación, o por lo menos una porción sustancial del mismo, no ha sido obtenido previamente como un fundido en volumen. Por lo tanto, el término fusión directa se utiliza para referirse a métodos por medio de los cuales se pueden dispersar, calentar y fundir* o reblandecer lo suficiente partículas de alimentación sólidas de forma irregular constituida sustancialmente de uno o más materiales especificados, para convertirlos, mientras se mantienen dispersos y suspendidos en gases calientes y bajo la influencia de la tensión superficial, a partículas generalmente elipsoidales. Este método de formación hace que los polvos en las cuales las partículas constituyentes puedan tener variaciones de una partícula a otra en la composición química, y en algunos casos cristalinidad residual, de una clase no encontrada de partículas fabricadas por métodos indirectos . Aunque las partículas se pueden calentar por cualquier manera adecuada, en la etapa de fusión, el calor se transfiere a las partículas de alimentación a través de contacto con los gases de combustión a la flama en los cuales se dispersan las partículas. Más particularmente, el presente método involucra premezclar y arrastrar partículas de alimentación en gases combustibles que fluyen y calentarlos hasta la temperatura de fusión al someter a ignición los gases en presencia de partículas y mantener las partículas en un estado disperso en los gases de inflamación y posiblemente también cierta distancia corriente abajo desde la flama. Durante su residencia en la flama, y posiblemente durante el contacto continuo con los gases de combustión calientes fuera de la flama, las partículas se mantienen durante un tiempo y a una temperatura suficiente para reblandecer o fundirlas en un grado en el que la tensión superficial dentro de las partículas fusionadas o parcialmente fusionadas resultantes o las gotitas sea suficiente para convertir cantidades apreciables de las partículas de alimentación a una forma generalmente elipsoidal. El flujo de partículas conforme progresa desde su estado no fusionado original a un estado por lo menos parcialmente fusionado puede ser en cualquier dirección o direcciones apropiadas que incluyen, por ejemplo, horizontal y/o vertical, prefiriéndose el flujo hacia abajo vertical. Cuando se opera de la manera anterior, es posible obtener productos particulados en volumen parcialmente fusionados en los cuales el tamaño de partícula promedio, en una base en volumen, es de hasta aproximadamente 25, hasta aproximadamente 20, hasta aproximadamente 15 o hasta aproximadamente 10 micrómetros, o el 90 percentiles hasta aproximadamente 60, hasta aproximadamente 40, hasta aproximadamente 30 o hasta aproximadamente 25 micrómetros, también en una base en volumen. Al obtener productos de tamaño de partícula incluso más pequeños puede ser muy valioso. La invención hace posible obtener reolita vitrea, productos basados en sílice y basados en silicato con tamaños de partícula promedio, en una base en volumen, es de hasta aproximadamente 8, o preferiblemente de hasta aproximadamente 6 micrdmetros .

Posiblemente, en base por lo menos en parte a si las partículas de alimentación contienen material volátil suficiente, la operación con una concentración elevada de alimentación en la mezcla de gas combustible y con un control eficiente de la utilización de calor, ambos los cuales se han descrito antes, tiende a producir uno o más efectos útiles en los productos. Estos pueden incluir el desarrollo de volumen hueco y/o fases composicionales de gravedad específica baja dentro de las partículas de producto y/o la presencia de algunas partículas de alimentación irregulares entre las partículas de producto, o una combinación de dos o más de estos efectos . En estas modalidades de la invención, la gravedad específica de los productos típicamente es menor que la gravedad específica de la composición correspondiente, como se presenta en la literatura técnica, tal como Lanse's Handbook of Chemistry. Las reducciones en la gravedad específica en parte pueden ser el resultado de la presencia de algunas partículas huecas con huecos atrapados en los productos o bien pueden ser el resultado de un fenómeno relacionado con la pérdida de cristalinidad y conversión a una fase "vitrea" de menor densidad. Cualquiera que sea la explicación, estas reducciones proporcionan ventajas en la fabricación y en la aplicación de los polvos resultantes. El mayor volumen y las densidades menores generalmente son características preferidas de los productos, e incluso los incrementos pequeños de volumen, pueden proporcionar, con respecto a las corridas de producción grandes volúmenes equivalentes de productos sellables con ahorros considerables de combustible. Por lo tanto, las gravedades específicas de los productos generalmente elipsoidales de la invención pueden ser menores, en el intervalo de aproximadamente 1 a 15% y, más benéficamente, de aproximadamente 1 a aproximadamente 10% menores en comparación con las gravedades específicas de los materiales de alimentación. En la alternativa, y posible preferiblemente, la reducción en la gravedad específica se puede medir por una prueba del tipo "antes y después" que se realiza sobre una muestra de producto. Esta prueba compara la gravedad específica de los productos sólidos, recuperados del proceso de producción, con la gravedad específica mostrada por aquellos productos y además, por post-producción, fusión y solidificación. Después de la medición de la gravedad específica de la muestra del producto recuperado, la muestra se vuelve a calentar, por ejemplo en un horno, durante un tiempo y a una temperatura suficiente para provocar que los productos funda, pierda el contenido vacío (en caso de que este presente) , desarrollen cristalinidad (si es posible) o se conviertan de alguna otra manera en una fase densa y de esta manera proporcionen una composición que, al enfriar y solidificar, tenga una gravedad específica aumentada, la cual se mide . Cualguier cambio observado en la gravedad específica se somete a ajuste a desviación de cualquier porción del cambio observado que sea atribuible a diferencias, en caso de que las haya, en la temperatura o temperaturas de la muestra de prueba en el momento de las mediciones de gravedad específicas del tipo "antes y después". La gravedad específica de la porción recalentada de la muestra generalmente concordará con los valores que se presentan en la literatura técnica para sustancias correspondientes de la misma composición. En general, las gravedades específicas de los productos elipsoidales generalmente como se recuperan de la invención pueden ser menores, por ejemplo, de por lo menos aproximadamente 1%, o por lo menos aproximadamente 5%, o por lo menos aproximadamente 10%, o por lo menos aproximadamente 15% menores que la gravedad específica mostrada por los productos después de fusión adicional y solidificación. Además, las gravedades específicas menores de los productos como se recuperan pueden, por ejemplo constituir hasta aproximadamente 10% menos, o preferiblemente hasta aproximadamente 15% menos, o de manera más preferible hasta aproximadamente 25% menos, o de manera aún más preferible hasta aproximadamente 50% menos de la gravedad específica incrementada mostrada por los productos después de la fusión y solidificación. El control de la cantidad de energía de calor liberada en la flama al ajustar el combustible de mantenimiento, la mezcla de aire y la cantidad de material de alimentación u otros materiales de procesos o condiciones de manera tal que se mantengan algunos huecos detectables en el producto sobre y por encima de los que se producen inevitablemente, tales como las cantidades tan bajas como aproximadamente 1 a aproximadamente 3 por ciento, o aproximadamente 1 a aproximadamente 2 por ciento, lleva a, y puede ser utilizado como un indicador de un uso eficiente de la energía de combustión. Por lo tanto, se prefiere que las condiciones del proceso se controlen para producir un producto particulado en volumen parcialmente fusionado con por lo menos aproximadamente 1% de volumen hueco, en base en el volumen del producto. Sin embargo, la cantidad de volumen hueco en el producto puede ser de por lo menos aproximadamente 3 o por lo menos aproximadamente 5 por ciento. Por otra parte, el volumen hueco puede constituir de hasta aproximadamente 12 o hasta aproximadamente 15 o hasta aproximadamente 20 por ciento. Por ejemplo, se contemplan volúmenes vacíos en el intervalo de aproximadamente 1 a aproximadamente 15 por ciento, o de aproximadamente 1 hasta aproximadamente 10 por ciento en peso. La concentración de alimentación elevada indicada antes y la utilización de calor controlada pueden provocar que estén presentes algunas partículas de alimentación irregulares en los productos, siempre que las cantidades significativas de huecos estén generadas o no. Este modo de operación también es ventajoso desde el punto de vista de utilización de energía, y por ejemplo puede involucrar la producción de productos que contienen hasta aproximadamente 99%, más preferiblemente hasta aproximadamente 95% e incluso más preferiblemente hasta aproximadamente 90% de volumen de partículas discretas o separadas generalmente elipsoidales fusionadas que son sustancialmente vitreas, con cantidades correspondientes de partículas de producto irregular presente. Se prefiere que, en las composiciones de materia de acuerdo con la invención, se restringe el contenido der carbono de las partículas sólidas. Además del carbón presente en forma de un material orgánico aplicado a las superficies de las partículas sólidas, se prefiere que el contenido de carbono se limite hasta aproximadamente 0.2%, de manera más preferible hasta aproximadamente 0.15% o de manera aún más preferible hasta aproximadamente 0.1% en peso, en base al peso total de las partículas sólidas.

Los productos preferidos de acuerdo con la invención tienen poca o esencialmente nula hematita, emérita, magnetita u otros minerales que contienen hierro de color elevado. Pueden, por ejemplo, contener hasta aproximadamente 0.2, más preferiblemente hasta aproximadamente 0.1 y de manera aún más preferible hasta aproximadamente 0.05% en peso de Fe203 y/o Fe304. Se aplican límites similares a manganeso, por ejemplo MnO y a aquellos otros metales cuyos óxidos u otros compuestos tienden a colorear los productos. En el caso de óxido de hierro ferroso, FeO, el cual no se colorea fuertemente, los productos preferidos pueden contener hasta aproximadamente 5%, más preferiblemente hasta aproximadamente 2% y de manera aún más preferible hasta aproximadamente 1% en peso. Cuando se practica la invención con el ejercicio de control sobre las clases y cantidades de carbono en los combustibles y las clases y cantidades de carbono y otros colorantes en los materiales de alimentación, se pueden producir productos de partículas sólidos que tengan niveles de brillantes que hagan que los productos sean particularmente adecuados para varios usos finales, algunos de los cuales se describen abajo. Por ejemplo, se contemplan productos con niveles de brillantes de por lo menos aproximadamente 60 y preferiblemente por lo menos aproximadamente 80.

Los productos de la invención se pueden caracterizar porque tienen composiciones químicas que corresponden sustancialmente con las de uno o más materiales de alimentación, que incluyen mezclas de los mismos. La terminología "que corresponde sustancialmente con" se pretende abarcar composiciones químicas similares a las cuales resultarían de por lo menos fusión parcial del material de alimentación constituido sustancialmente de por lo menos uno de los materiales. Sin embargo, las palabras "que corresponde sustancialmente con" se han elegido para abarcar las posibilidades de que se puedan utilizar técnicas de producción diferentes y que pueda haber diferencias entre las composiciones químicas de los materiales de alimentación y la de los productos resultantes. Por ejemplo, pueden resultar diferencias entre el material de alimentación y las composiciones químicas del producto al apartarse de la pérdida de los materiales de ignición y de cantidades variables de otras porciones de los materiales como resultado de volatilización a alta temperatura, las otras porciones habitualmente están en el intervalo de hasta aproximadamente 5% en peso del material de alimentación. Cuando los materiales de alimentación u otras porciones de las partículas de alimentación sólidas incluyen materia cristalina, el proceso de fusión por lo menos parcial destruye por lo menos una porción de su carácter cristalino. No se ha demostrado el mecanismo por el cual ocurre esto, pero se establece la teoría de que por lo menos porciones de las partículas respectivas se incrementan a temperaturas por encima de la temperatura de disolución del material cristalino. Se destruirá por lo menos una porción, y habitualmente la porción principal de la estructura cristalina en las partículas respectivas. Debe entenderse que las partículas resultantes, aunque tienen cristalinidad reducida, en cada caso no pueden ser descritas apropiadamente como completamente amorfas. Por esta razón, se denomina al producto particulado en la presente como "sustancialmente vitreo" . Se pretende que esta terminología incluya la posibilidad de que las partículas de producto generalmente elipsoidales puedan contener parte, pero no toda su cristalinidad original, mientras al mismo tiempo se han convertido a una forma con una superficie generalmente elipsoidal que recuerda al vidrio en términos de su regularidad, por lo menos las porciones superficiales de las partículas del producto son de naturaleza amorfa. Sin embargo, en principio no hay razón por la cual el contenido de cristal de las partículas generalmente elipoidales producidas a partir de los materiales de alimentación cristalino no se pueda reducir en mayor grado. Por lo tanto, en estas partículas se contempla, y posiblemente incluso se prefiere que la mayor parte, en caso de no ser la totalidad de la estructura cristalina originalmente presente en estas partículas se destruye durante la operación de fusión. Por supuesto, también se contempla que los productos de acuerdo con la invención que contienen partículas sustancialmente vitreas generalmente elipsoidales incluyan respectivamente partículas de composiciones químicas particulares que también contienen partículas de la misma u otras composiciones que son o no de una naturaleza sustancialmente vitrea. Tales partículas que no son de una naturaleza sustancialmente vitrea han pasado a través de una zona de fusión y pueden o no haber experimentado fusión, y en este último caso pueden retener la mayor parte, en caso de no la totalidad de cualquier cristalinidad original y/o rugosidad de superficie la cual pueda haber poseído originalmente. Aquellos productos de fusión que contienen tanto cantidades significativas de cristalinidad como partículas sustancialmente vitreas se pueden denominar como "cristo-mórficas" . La cristalinidad de los productos producidos de acuerdo con la invención se pueden probar "en grueso" que significa que se puede utilizar difracción por rayos X para medir la cristalinidad de las muestras que contienen partículas tanto fusionadas como esencialmente no fusionadas sin medir el cuantum de cristalinidad presente de las dos clases diferentes de productos. La cristalinidad que se mide se puede expresar en términos de porcentaje en peso, en base al peso total de la muestra. Basado en este modo de medición, se contemplan productos que contienen hasta aproximadamente 90%, de manera más preferible aproximadamente 0.1 a aproximadamente 75% y de manera aún más preferible aproximadamente 5 a aproximadamente 60% de cristalinidad. En algunas circunstancias, puede ocurrir una conversión casi completa a productos generalmente elipsoidales en combinación con niveles residuales sorprendentemente elevados, por ejemplo 20% de cristalinidad. De manera comprensible, los productos elaborados a partir de materiales de alimentación no cristalinos permanecen esencialmente amorfos o vitreos. Ahora se describirá, con la ayuda de los dibujos, una forma preferida de aparato el cual ha sido utilizado para producir los productos de la presente invención utilizando el método de la presente invención, y el cual también ha sido utilizado para llevar a cabo los ejemplos que se establecen abajo. Sin embargo, debe entenderse que la descripción de tal aparato es únicamente ilustrativa y que la invención no se pretende que se limite al aparato particular descrito. El equipo ilustrativo mostrado en las figuras 1 y 2 incluye fuentes separadas 1 y 2 de gas que contiene oxígeno y combustible, las cuales pueden o no incluir instalaciones para precalentamiento del gas que contiene oxígeno y/o combustible. Por así, por ejemplo, el gas que contiene oxígeno filtrado conduce desde la fuente 1 a través de un compresor o soplador adecuado (no mostrado) , válvulas (no mostradas) y equipo de medición de flujo (no mostrado) en el tubo 3 de gas que contiene oxígeno para proporcionar un flujo estable y ajustable de tal gas que contiene oxígeno. El gas combustible, después de pasar desde su fuente 2 a través de su propio sistema de válvulas independientes (no mostrado) , dispositivo de medición de flujo (no mostrado) y tubo 4 de suministro, se extrae ajustablemente por aspiración a y a un régimen estable de flujo en el tubo 3 en al unión 5. Aquí, si se necesita o se desea, se proporciona un orificio para control de flujo para hacer coincidir adecuadamente el volumen de combustible con un volumen habitualmente mayor de gas que contiene oxígeno. Por ejemplo, cuando el gas que contiene oxígeno es aire y el combustible es gas natural, se puede utilizar una proporción en volumen de aproximadamente 10:1. El premezclado de la mezcla de gas de soporte de combustión resultante con el material de alimentación antes de la ignición del combustible" se puede llevar a cabo en una Y 6, una conexión de mezclado generalmente en forma de "Y" que tiene unas patas 7 y 8 de entrada de gas de intersección y de alimentación las cuales se unen, y se alimentan juntas a una pata 9 de salida inferior. La pata 7 de entrada de gas es una extensión orientada verticalmente del tubo 3 de gas que contiene oxígeno. La pata 8 de entrada de alimentación también se extiende hacia arriba pero está inclinada desde la vertical, que interconecta en un ángulo agudo, por ejemplo de aproximadamente 10-45°, con la pata 7 de entrada de gas . Se lleva a cabo una velocidad uniforme de flujo de alimentación dentro de la pata 8 de entrada de alimentación al suministrar la alimentación bajo humedad y temperaturas moderadas, por ejemplo, a temperatura ambiente desde un embudo 13 de descarga vibratorio sobre un transporte 14 vibratorio y desde este transportador a la entrada 15 de la pata de entrada de alimentación. Los alimentadores de tornillo de bajo peso con tolvas agitadas mecánicamente y descarga ayudada por vibración son útiles para suministrar polvos muy finos. El tubo 16 de suministro proporciona un suministro de gas de dispersión tal como aire, el cual de esta manera representa una porción pequeña del gas que soporta la combustión que se va a quemar. Como se muestra con mayor detalle en la figura 2, la cual es una sección transversal parcial, agrandada, de la figura 1, el gas de dispersión descargado desde el tubo 16 de suministro pasa a través de la boquilla 17 hacia la pata 8 de entrada de alimentación para aspirar la alimentación desde la entrada 15 a la pata 8 y a través del sistema venturi 18 para ayudar a la dispersión de las partículas de alimentación. Las partículas de alimentación, predispersadas en gas de dispersión, se suministran a través de un extremo 19 biselado de una pata 18 de entrada de alimentación dentro de la intersección de Y 6, en donde se mezclan posteriormente y luego se dispersan en los gases de combustión que pasan hacia abajo mecánicamente a través de la pata 7 de entrada de gas. La dispersión de la alimentación en los gases de combustión se puede llevar a cabo y se puede mejorar por selección de la proporción de gas de alimentación mezclado en la Y y la velocidad de volumen de flujo de gas por unidad de sección transversal del tubo de gas proporcionado por la continuación de la pata 7 de entrada de gas dentro de la pata 9 de salida de Y 6. En experimentos llevados a cabo en aparatos descritos en la presente, se utilizan intervalos en el intervalo desde aproximadamente 408 g hasta aproximadamente 4 kg (0.9-9 libras) de alimentación por 28 m3 (1000 ft3) (pies cúbicos a 15°C) de la mezcla de combustible-aire . El rendimiento de gas combustible es, por ejemplo, de 11 mVhora (400 pies cúbicos/hora) a través de un tubo de gas que tiene un área de aproximadamente 6.45 cm2 (1 pulgada cuadrada) . Las personas familiarizadas con la técnica apreciarán que los intervalos de proporciones y velocidades que funcionarán en otros tipos de equipo y los intervalos que funcionarán con mejor ventaja en tal equipo diferente, puede variar de los valores que se acaban de proporcionar y se pueden encontrar mediante pruebas las cuales tales personas puedan llevar a cabo fácilmente con la ayuda de la descripción y sin experimentación indebida. Es particularmente importante maximizar la cantidad de gases que soporten la combustión inyectados en las partículas de alimentación mediante chorros de alta energía para acelerar las partículas de alimentación y descomponer los aglomerados por corte e impacto. Para una dispersión adecuada de los polvos finos a velocidades elevadas, las partículas y la combustión de aire pueden dispersarse al hacer pasar las mismas a través de un molino de martillo, un molino de discos u otro dispositivo de desaglomeración, que funciona como el único medio de dispersión o como un pretratamiento corriente arriba para partículas de alimentación que también se dispersarán con la ayuda del agente fluidizante y/o del chorro de aire descrito. En la presente modalidad preferida, como se puede ver en la figura 1, el quemador 20 es un quemador de gas de "apilamiento hermético" que descarga hacia abajo, que tiene un diámetro de 4.4 cm (1.75 pulgadas) con una boquilla 22 de retención de flama adaptada de manera que el piloto interno se alimenta por una corriente de aire y gas separado, libre de partículas de alimentación. Tal quemador se describe en la página 431 del trabajo de Reed mencionado antes. En la presente modalidad, este quemador tiene en su parte superior una entrada 21 común para la mezcla de gas que soporta la combustión y partículas, recibido desde la pata 9 de salida o de la Y 6. La boquilla 22 del quemador 20 penetra en la pared 26 horizontal superior de una cámara 27 de combustión. Una abertura anular en la pared 26 circunda a la superficie periférica exterior de la boquilla 22 y representa un puerto 28 de entrada para aire de enfriamiento. A una distancia corta por debajo de este puerto, en la parte inferior de la boquilla 22 está una boca 29 de quemador generalmente horizontal para la descarga de gas combustible y de la alimentación arrastrada en la cámara 27 de combustión. La combustión ocurre conforme la mezcla de gas combustible y de partículas sale de la boca 29 del quemador y continua hacia abajo en la cámara 27 de combustión. Aungue es posible variar ampliamente las secciones transversales internas del canal de gas mencionado antes en la Y y del quemador, se debe mantener cierto equilibrio entre estas dimensiones. El objetivo que se debe satisfacer en la selección de estas dimensiones es mantener las partículas de alimentación dispersas en la flama resultante, mientras se mantiene velocidad suficiente de flujo a través de la boca 29 de quemador, dado la velocidad de volumen disponible del gas y alimentación, para eliminar o bloquear efectivamente el "retrofuego" , reintento de la flama hacia el interior del quemador 20. Como lo apreciarán aquellos familiarizados con la técnica, están disponibles varios diseños de quemadores adicionales los cuales pueden llevar a cabo estos objetivos. Se considera benéfico generar una flama desde el quemador en un ambiente "libre de pared" . Por esto se quiere significar que las paredes laterales 32 de la cámara 27 de combustión se colocan a una distancia predeterminada lateral o transversalmente desde la trayectoria de la flama que surge de la boca 29 del quemador. Debe haber una distancia suficiente lateral o transversalmente desde el perímetro de la flama hacia las paredes 32 para proporcionar una cantidad sustancial de libertad para expandirse en la dirección lateral o transversal. Alternativamente, esta distancia debe ser suficiente para inhibir o evitar sustancialmente la fusión de partículas suaves y aún no solidificadas las cuales estén por lo menos fusionadas parcialmente en la flama a partir del contacto con las paredes 32 laterales y que se adhieran a la misma. Preferiblemente, la distancia debe ser suficiente tanto para proporcionar libertad para expander como para inhibir la adherencia de partículas como se describe en lo anterior. En la presente modalidad de quemador, la boca 29 del quemador se localiza en el eje 33 extendido y proyecta una flama a lo largo de este eje, generalmente la dirección en la cual se extiende el eje. Por lo tanto, en este caso, las paredes 32 laterales se colocan en una distancia lateral o transversal predeterminada de este eje, de manera que proporcionan la libertad y/o inhibición descrita antes. Las paredes 32 laterales pueden ser de cualquier configuración adecuada, pero son cilindricas en la presente modalidad, como se observa en un plano perpendicular al eje 33, y tienen un diámetro de aproximadamente 92 centímetros (3 pies) . La técnica anterior sugiere introducir gas de enfriamiento al área de combustión, perpendicular a la trayectoria de la flama y presumiblemente una distancia corta corriente abajo desde el quemador. De acuerdo con estas enseñanzas, la flama desaparece cuando hace contacto con el gas de enfriamiento, y la técnica puede ser utilizada de eßta manera para controlar la cantidad de tiempo durante el cual las partículas de alimentación se retienen a una temperatura de fusión. Opcionalmente, se puede utilizar este sistema con la presente invención. Sin embargo, la presente invención también proporciona y utiliza preferiblemente una técnica de enfriamiento diferente y ventajosa, como se describe en lo siguiente. En relación con la presente invención, se ha encontrado que se puede obtener ayuda en el aislamiento de las partículas fundidas o suaves de las paredes 32 laterales de la cámara de combustión, y, en algunos casos, de la pared 26 superior a partir de una corriente de gas de enfriamiento, tal como aire introducido a través del puerto 28 mencionado antes. Esta corriente es causada, por ejemplo, y de manera preferible, para que pase suavemente en un flujo de corriente conjunta a lo largo del lado de la flama entre la flama y una o más de tales paredes. El término suavemente, como se utiliza en la presente, significa que la dirección y/o velocidad de flujo del gas de enfriamiento es similar al de la flama y permite la expansión lateral de los gases de combustión. Este flujo similar se presente por lo menos a lo largo de una porción apreciable de la longitud de la zona en la cual está presente la flama en los gases de combustión calientes, y posiblemente también para una distancia apreciable corriente abajo de esta zona. Se recomienda que la dirección del gas de enfriamiento se establezca o se controle de manera tal que los gases de combustión caliente continúen expandiéndose lateralmente y el gas de enfriamiento pueda fluir de manera concurrente hacia abajo durante una distancia apreciable con tales gases, durante lo cual puede continuar expandiéndose lateralmente los gases de combustión. Para obtener este objetivo se recomienda que la velocidad de flujo lineal del gas de enfriamiento se controle o se limite lo suficiente para inhibir sustancialmente o evitar sustancialmente que el flujo de gas de enfriamiento genere un flujo turbulento en el eje central, o en el núcleo, de los gases de combustión calientes adyacentes. Debe entenderse sin embargo que la simple presencia de gas de enfriamiento adyacente a los gases de combustión calientes, especialmente cuando son sustancialmente más fríos y/o sustancialmente de movimiento más lento que los gases de combustión, alentará la formación de algunas corrientes parásitas en la porción exterior o periférica de los gases de combustión. Por lo tanto, el objetivo de limitar o controlar lo anterior que se propone mediante el gas de enfriamiento es la inhibición sustancial o prevención sustancial de cualquier tendencia del gas de enfriamiento para llevar a cabo una disruptura general inmediata de la flama, y de manera preferible también del flujo de los gases de combustión que continúan corriente abajo desde la zona en la cua-l está presente la flama. En la presente modalidad, en la cual el puerto 22 de entrada de aire que circunda a la boquilla 22 del quemador en la cámara de combustión de la pared 26 superior es sustancialmente anular, el aire de enfriamiento se admite a la cámara en forma de una cortina en movimiento, inducida por el arrastre producido por el quemador y el equipo de recolección corriente abajo, que circunda por completo sustancialmente la flama mientras realiza la dispersión de partículas, inhibición de aglomeración y otras funciones de gas de enfriamiento descritas antes. Opcionalmente, se puede administrar aire adicional, agua u otro gas de dilución adecuado a la cámara de combustión corriente abajo, del quemador. En cualquier caso, se introduce preferiblemente enfriamiento suficiente para llevar los gases calientes a una temperatura inferior a aproximadamente 800 y aproximadamente 1200°C antes de que entren a los ductos para transporte a los dispositivos de recolección. Se puede utilizar cualquier medio adecuado y medidas adecuadas para recolectar el producto particulado fusionado por lo menos parcialmente. Las personas familiarizadas con la técnica conocen bien tales sistemas adecuados. En la presente modalidad, la cámara 27 de combustión tiene una sección 36 de tolva integral con una sección 37 inferior cónica o similar a embudo vertical en la cual cae el producto por gravedad y/o es extraído por la corriente proporcionada por el equipo de recolección corriente abajo. Se conecta una salida 38 en la parte inferior de la tolva 36 a través del conducto 39 con un equipo de recolección, tal como un separador 40 de gas-sólidos, el cual puede ser de tipo ciclón que tiene salidas 41 y 42 superior e inferior para gases y productos particulados, respectivamente. La salida 41 se puede conectar a un filtro de bolsa (no mostrado) , si se desea, y a un soplador (no mostrado) para proporcionar un arrastre a través del equipo de recolección. En la fusión de las partículas de alimentación por el método descrito antes, se transmite calor suficiente a las partículas, mientras están dispersas, para provocar reblandecimiento o fusión suficientes en las partículas respectivas de manera que la tensión superficial es susceptible de convertir una porción apreciable de las mismas de su forma original y regular a una forma sustancialmente más regular, y al mismo tiempo proporcionarles superficies lisas. Después, las partículas se mantienen fuera de contacto entre si y con otras superficies hasta que se enfrían a un estado no pegajoso. Si fuera posible para cada partícula individual experimentar fusión y experimentar los efectos de la tensión superficial sin interferencia de las corrientes de aire, por otras partículas y por los ' componentes del aparato de fusión, sin falta de homogeneidad en la composición de las partículas con tiempo suficiente a una viscosidad adecuada, y con un enfriamiento uniformemente rápido, las partículas de producto resultantes serían perfectamente esféricas. Sin embargo, en la práctica, se presenta cierta cantidad de interferencia, falta de homogeneidad y variaciones en el tiempo de residencia y viscosidad. Por lo tanto, en cierta medida, se tendrán partículas de producto que son un poco menos que esferas perfectas. Algunas de estas partículas menos que perfectamente esféricas pueden ser de forma muy irregular, y en algunos casos se retendrá intencionalmente en el producto resultante un porcentaje sustancial de partículas irregulares. Aún así, se alcanzan los objetivos de la invención cuando una porción sustancial de las partículas de alimentación irregulares se convierten a una forma que aparece, por lo menos generalmente elipsoidal cuando se observa bajo ampliación como se describe en lo siguiente, y cuando el producto resultante, como se produce originalmente, o como se empaca, o como se combina con otros materiales de cualquier uso final adecuado, contiene desde aproximadamente 15 hasta aproximadamente 99%, o aproximadamente 50 a aproximadamente 99%, o aproximadamente 75 a aproximadamente 99%, o aproximadamente 90 a aproximadamente 99% en volumen de partículas generalmente elipsoidales. De acuerdo con una modalidad particularmente preferida de la invención, el producto contiene partículas sustancialmente esféricas en cantidades dentro de por lo menos uno de estos intervalos de porcentaje de volumen. Más particularmente, para aquellos usos finales en los cuales la condición discreta o separada de las partículas de producto se vuelve importante, se prefiere que, en las composiciones de materia de acuerdo con la invención, la porción identificada antes del producto resultante que representa aproximadamente 15 a 100% en volumen de partículas generalmente elipsoidales en si mismas contengan aproximadamente 50 a aproximadamente 99%, más preferiblemente aproximadamente 70 a aproximadamente 99%, y de manera aún más preferiblemente aproximadamente 90 a aproximadamente 99% en volumen de partículas sustancialmente discretas. Las partículas "generalmente elipsoidales" son aquellas cuyas imágenes bidimensionales ampliadas generalmente aparecen redondeadas y libres de esquinas cortantes o bordes, ya sea que aparezcan o no tener una forma real o sustancialmente circular, elíptica, globular o cualquier otra. Por lo tanto, además de las formas verdaderamente circular y elíptica, se incluyen otras formas con bordes curvados aunque no* circulares o elípticos. Las partículas "sustancialmente esféricas" son aquellas las cuales ampliadas en imágenes bidimensionales aparecen por lo menos sustancialmente circulares. Se considerará a una partícula sustancialmente esférica si su límite coincide con el espacio interviniente entre dos líneas verdaderamente circulares que difieren de diámetro entre si en aproximadamente 10% del diámetro de la más grande de estas líneas. En general, una partícula dada se considerará "sustancialmente discreta" si el delineado de su imagen no toca o se superpone al de cualquier otra partícula visible en la vista ampliada de la partícula dada y tales otras partículas. Sin embargo, una partícula dada aún se considerará sustancialmente discreta si su imagen toca o se superpone al límite de otra de cualquier cantidad de partículas diferentes, si las dimensiones visibles más grandes de tal otra partícula están respectivamente en el intervalo de hasta aproximadamente 10% de la dimensión visible más grande de la partícula dada. La forma, la condición discreta y el tamaño de partícula del material de alimentación y las partículas de producto en general se puede considerar al observar sus imágenes fotográficas bidimensionales a una ampliación de X1000, como en las figuras 3 y 4 en la presente. Tales imágenes se pueden proporcionar por un microscopio óptico o electrónico de barrido o por un dispositivo de ampliación alternativo adecuado con la misma ampliación o una ampliación equivalente. Únicamente se consideran las partículas completamente visibles dentro de la imagen que se este revisando al aplicar las definiciones anteriores y al determinar las cantidades de partículas presentes. Las muestras utilizadas para tal análisis, a diferencia de las figuras 3 y 4, se pueden preparar de una manera que disperse suficientemente las partículas en las observaciones ampliadas con el fin de minimizar la superposición partícula a partícula de partículas discretas. La cantidad de partículas contadas para determinar el porcentaje de volumen de partículas de un tipo particular en una muestra será suficiente para proporcionar un nivel aceptable de confianza, tal como aproximadamente 95%. Las definiciones de generalmente elipsoidal, sustancialmente esférico y sustancialmente discreto proporcionadas antes se aplican en base a las imágenes descritas en lo anterior según se observan en la ampliación indicada, incluso si las partículas en cuestión no se adaptan a estas definiciones al ser observadas a niveles más elevados de ampliación. Así, por ejemplo, aquellas partículas cuyos contornos aparecen redondeados y cuyas superficies aparecen en la mayor parte o sustancialmente completamente lisas a este nivel de ampliación se deben considerar generalmente elipsoidales incluso si llegan a aparecer menos redondeadas y/o menos lisas a niveles más grandes de ampliación.

Las determinaciones de tamaño de partícula, condición discreta y por ciento en volumen de partículas de tamaños y formas diferentes, ya sean generalmente elipsoidales, sustancialmente esféricas o irregulares, se pueden basar en procedimientos descritos en Handbook o Mineral Dressing. por A.F. Taggart, John Wiley & Sons, Inc. , New York, 1945, capítulo 19, páginas 118-120. Se conocen muchos refinamientos de este método básico por aquellos familiarizados con la técnica. Por ejemplo, se puede analizar las imágenes bidimensionales ampliadas a muestras preparadas adecuadamente utilizando un sistema de análisis de imagen Leica Q570 en conjunción con un microscopio Leitz Orholux o una fuente de datos de entrada a partir de micrografías por SEM (microscopio electrónico de barrido) exploradas. Tales sistemas de análisis de imagen automatizados pueden realizar mediciones directas de área de partícula, perímetro y proporción dimensional para determinar los valores de diámetro circular equivalente para las imágenes bidimensionales de todas las partículas observadas, sin importar la forma. Esto corresponde sustancialmente con los valores reales para todas las' partículas observadas. Tales sistemas determinan fácilmente los valores de diámetro circular equivalente para partículas en las categorías de tamaño de partícula seleccionado.

Cuando se suministran por el operador con un "factor discriminatorio" definido adecuadamente, tales sistemas pueden diferenciar partículas que son sustancialmente elipsoidales o sustancialmente esféricas de aquellas que no lo son y pueden determinar valores de área que corresponden sustancialmente con las áreas agregadas de las partículas dentro y fuera de estas categorías. Un factor discriminatorio que ha sido utilizado con resultados aparentemente aceptables para diferenciar partículas generalmente elipsoidales de aquellas que no lo son, y el cual puede o no estar sujeto a refinamiento adicional, es como sigue: CSF -i- AR > 0.55 en la que CFS = factor de forma circular (4p X área de partícula -*- perímetro de partícula2) como se deriva por el sistema, y AR = proporción dimensional (dimensión más grande de partícula o diámetro -*- dimensión más pequeño de partícula o diámetro) derivado por el sistema.

Las áreas de imagen de agregado respectivos para las partículas cuyas imágenes están o no dentro de la categoría generalmente elipsoidal o sustancialmente esférica se pueden convertir posteriormente a porcentajes de volumen por fórmulas similares conocidas por las personas familiarizadas en la técnica. Están disponibles sistemas de análisis de imagen automatizado del tipo anterior con pantallas sobre las cuales un operador puede observar partículas bajo análisis. Tales pantallas permiten al operador discriminar visualmente entre partículas que están y no están en una categoría seleccionada, por ejemplo, generalmente elipsoidal, sustancialmente esférica o sustancialmente discreta, como se definen en lo anterior. Se pueden seleccionar las partículas identificadas de este modo para incrusión en grupos de partículas cuyas áreas agregadas después se pueden determinar automáticamente, seguido de conversión de estas áreas a porcentajes de volumen, como se describe antes. Los siguientes ejemplos, llevados a cabo en un aparato como se describe en las figuras 1 y 2, proporcionados como ilustraciones, no se pretende que limiten el alcance de la invención.

Ejemplo 1 Se colocan 800 gramos de ceniza volcánica de Kansas ( 72 . 8% de Si02 ; 14 . 6% de Al203 ; 5 . 8% de K20 ; 3 . 9% de NaO ; 0 . 75% de Fe203 ; 0 .28% de CaO ; 2% de H20) en un molino impactor con 20 gramos de hexametildisilasano y 1500 gramos de esferas de alúmina de 6 mm (1/4") . Después de someter a tambor giratorio durante 10 horas, se recuperan las cenizas como un polvo que fluye libremente con 90 por ciento de partículas algo planas, de forma irregular, que tienen un diámetro menor de 10 micrómetros y una densidad de 2.5 g/cc. En el aparato de las figuras 1 y 2, se dosifica aire al tubo 3 de gas que contiene oxígeno a aproximadamente 7.6 m3/h (270 ft3) (pie cúbico por hora, a 20°C) . Se dosifica gas natural, con un valor de calentamiento de 8899 kcal/m3 (1,000 B.T.U./pie cúbico) y se aspiran en el tubo 3 desde el tubo 4 de suministro de combustible en la unión 5 a aproximadamente 0.99 m3/h (35 pies cúbico/h) . Se inyectan 2.3 m3/h (80 pies cúbicos/h) adicionales de aire desde el tubo 16 de suministro y la boquilla 17 a través del sistema venturi 18 en la pata 8 de entrada de alimentación de Y 6. Después de un período de aproximadamente 6.6 minutos, se arrastran 100 gramos de la ceniza, aspirada, con la mezcla estequiométrica de aire y gas natural como se describe en lo anterior y se suministra a una flama dirigida hacia abajo de aproximadamente 8820 kilocalorías/h (35,000 B.T.U. por hora) en el aparato de las figura 1 y 2.

La mezcla de gases calientes y las partículas elipsoidales arrastradas se enfrían al mezclarlas con aire a temperatura ambiente . Mediante la utilización de un ciclón, se separan las partículas sólidas de los gases. El producto pulverizado tiene una densidad de 2.1 g/cc y un tamaño de partícula promedio de 4.5 micrómetros. Más de 90 por ciento de las partículas elipsoidales de ceniza contienen un hueco, visible bajo observación microscópica, y estas "burbujas" constituyen la reducción en la densidad de partícula promedio en comparación con la ceniza volcánica inicial.

Ejemplo 2 Se obtienen productos de sílice precipitados sintéticos: "FK320"; "FK16"; "SIPERNAT 22 " ; "SIPERNAT D17" ; y "EXTRUSIL", y un aluminosilicato sintético "SIPERNAT 44" de Degussa Corporation. Cada uno de estos polvos, los cuales contienen 3 a 22% de agua, se dispersa en una flama estequiométrica de aire y gas natural de la manera descrita en lo anterior para producir polvos con una abundancia de partículas esféricas con diámetros de partícula promedio de algunos micrómetros. Una vez más, son evidentes los huecos en algunas de las partículas de otra manera esféricas.

E emplo. 3 En el aparato de las figuras 1 y 2, se dosifica aire al tubo 3 de gas que contiene oxígeno a aproximadamente 11.9 m3/h (420 pies cúbicos/h) (pie cúbico por hora a 20°C) . Se dosifica por separado gas natural con un valor de calentamiento de 8899 kilocalorías/m3 (1,000 B.T.U./pie cúbico) y se aspira en el tubo 3 desde el tubo 4 de suministro de combustible en la unión 5 a aproximadamente 1.8 m3/h (64 pies cúbicos/h) . Se inyectan 2.26 m3/h (80 pies cúbicos/h) adicionales desde el tubo 16 de suministro y la boquilla 17 a través del sistema venturi 18 en la pata 8 de entrada de alimentación de Y 6. Se dosifican aproximadamente 0.79 m3/h (28 pies cúbicos/h) de oxígeno a la línea de suministro de aire de combustión. El material utilizado para este ejemplo es hidróxido de aluminio ALCOA OC-1000 que tiene una composición de 65% de Al203; 0.2% de Na20; 34.7% de H20. Después de que el hidróxido de aluminio se trata con hexametildisilasano al 0.25% y se tritura en un molino de bolas durante 9 horas, la distribución de tamaño es 90%, 50% y 10% menor de 14.91, 6.99 y 3.03 micrómetros, respectivamente. El polvo de flujo libre tiene un área superficial B.E.T. de 18.8 m2 por gramo y una gravedad específica de 2.42 gramos por centímetro cúbico. Se aspiran 755 gramos de la muestra a través de la entrada 15 en el sistema venturi 18, a un régimen de 861.8 g por hora (1.8 libras por hora) y se dispersa en un quemador 29 encendido. Después del arrastre y dilución con aire adicional extraído a la cámara 27 de combustión a través del puerto 28, las partículas después salen de la tolva 36 a aproximadamente 130°C. El producto en polvo blanco de flujo libre, resbaladizo al tacto, se recolecta utilizando una "bolsa de casa" FILTER RECEIVER de polvo inverso Premier. Mediante observación microscópica, el 90% de las partículas en el producto generalmente son elipsoidales. El producto de óxido de aluminio tiene: un área superficial B.E.T. de 2.21 m2/g; una distribución de tamaño en la que 90%, 50% y 10% de las partículas tienen diámetros menores de 13.09, 4.94 y 2.52 micrómetros, respectivamente; y una gravedad específica de 2.99 g/cc. Por comparación, el óxido de aluminio como se presenta en Lange ' s Handbook of Chemigtry. tiene una gravedad específica de 4.00 g/cc.

?PIGftBITiTtfflP TNÍ7STRIM 1 Se espera que los productos de acuerdo con la invención se suministren a la industria como composiciones de materia que están constituidas sustancialmente de partículas sólidas, que incluye partículas generalmente elipsoidales con o sin partículas de otras formas. Sin embargo, debido a los diversos usos prácticos de los productos particulados, se espera que las composiciones de materia de la presente invención, a las que se hace referencia las reivindicaciones anexas, tomen formas muy diferentes y variadas. Se proporcionan a continuación algunas ilustraciones. Las composiciones de materia que comprenden las partículas sólidas descritas en la presente pueden tomar la forma de mezclas de tales partículas sólidas, que incluyen las partículas generalmente elipsoidales con materiales poliméricos de todos tipos, por ejemplo resinas termoplásticas y termoendurecibles, elastómeros y otras formas que incluyen, por ejemplo, todos los materiales conocidos popularmente como plásticos. En tales mezclas, el volumen de partículas sólidas, en base al volumen total de tales partículas y del material polimérico, puede variar a través de un intervalo desde aproximadamente 0.05 (por ejemplo, cuando están presentes cantidades pequeñas de partículas en películas como agentes antibloqueadores) hasta aproximadamente 99.9% (por ejemplo, cuando están presentes cantidades pequeñas de polímero como un tratamiento de superficie sobre las partículas) . Katz y Milewski, supra, en las páginas 311 a 315, discuten los usos de esferas de vidrio en materiales poliméricos. Los productos de la invención serán útiles en muchas de estas aplicaciones, especialmente puesto que la invención proporciona una fuente económica de partículas generalmente elipsoidales en el intervalo de hasta aproximadamente 15 micrómetros de diámetro promedio. Similarmente, con solo ajustes menores en la formulación, las partículas generalmente elipsoidales serán útiles para la mayor parte en caso de no serla para todas las aplicaciones descritas en la literatura para sílice ahumado, alúmina esférica, sílice, feldespato, carbonato de calcio, nefelina sienita, trihidrato de alúmina y otros particulados utilizados como aditivos o polvos puros. Los productos de esta invención pueden sustituir, por lo menos parcialmente y en muchos casos por completo el volumen de los aditivos particulados utilizados contenidos en una aplicación o formulación dada. Únicamente se requerirán ajustes adicionales menores para obtener la viscosidad, textura u otras propiedades de importancia deseadas. Las partículas en el intervalo de tamaño con un diámetro promedio de aproximadamente 15 micrómetros o menos son importantes para producir compuestos que incluyen productos moldeados y laminados, con superficies lisas que tienen una resistencia elevada a la abrasión y al manchado. En consecuencia, estas partículas serán especialmente útiles en plásticos de aminopolímero, poliésteres, materiales fenólicos, epóxidos y otras resinas utilizadas para preparar una amplia variedad de compuestos de moldeo y miembros moldeados para la industria del transporte eléctrico y otras industrias, así como para preparar mezclas laminantes, laminados y otros artículos para falsa pared superior, polveras y otras aplicaciones para las industrias de los edificios y la construcción. Para estos propósitos, las partículas sólidas de la presente invención, en sus diversas mezclas con material polimérico de manera preferible están presentes en cantidades desde aproximadamente 5 hasta aproximadamente 65% en volumen, basados en el volumen de la composición total . Otro uso final útil es en películas poliméricas de cualquier clase que contengan partículas sólidas. Por ejemplo, cuando se incorporan en películas poliméricas en una cantidad suficiente, los productos particulados imparten propiedades antibloqueo a las películas. Para ilustrar el corrimiento de manera homogénea, aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 0.5% en volumen de estos productos en polietileno y/u otras películas permite que estas películas se almacenen en forma estratificada (que incluyen enrollada) bajo condiciones de almacenamiento típicas, por ejemplo, a temperaturas de película de hasta aproximadamente 45°C sin " ¡bloqueo" o fusión de las capas de película entre si. En los productos preferidos para estas aplicaciones antibloqueo, 90 a 100% en volumen de las partículas tienen diámetros de hasta aproximadamente 25 micrómetros y aproximadamente 80 a 100% en volumen de estas partículas son generalmente elipsoidales. Los productos de esta invención son valiosos como aditivos para ajustar la viscosidad, tixotropia u otras propiedades reológicas de formulaciones para pintura, revestimientos de todo tipo, impermeabilizantes, sellantes, materiales plásticos de todo tipo, cosméticos, tintas, etc. Para estas aplicaciones, las esferas generalmente elipsoidales con diámetro relativamente pequeño y un área superficial grande son las más adecuadas. Los productos preferidos tendrán diámetros promedio de hasta aproximadamente 2 micrómetros y de manera preferible menos, y ventajosamente pueden contener 20 a 30 por ciento o más de partículas no elipsoidales e irregulares. Las cargas o diluyentes para pintura representan otra aplicación valiosa. La disponibilidad económica de productos con poco color en tamaños pequeños que son abundantes en partículas redondeadas hace posible agregar estos productos a composiciones de revestimiento líquido como materiales de relleno en cargas en el intervalo de aproximadamente 5 a aproximadamente 50% de los volúmenes totales de las composiciones. Con productos particulados que tienen tamaños de partícula muy pequeños y una abundancia de partículas sustancialmente esféricas, únicamente se esperarían incrementos muy modestos en la viscosidad, por ejemplo, menos de la mitad del incremento de viscosidad que se esperaría cuando se utilizan materiales de relleno en forma de partículas con formas irregulares. Los ejemplos preferidos de productos particulados útiles para tales aplicaciones son aquellos que tienen una brillantes Color Quest a 457 nanómetros de por lo menos aproximadamente 60, más preferiblemente por lo menos aproximadamente 70 y de manera aún más preferiblemente por lo menos aproximadamente 80, con aproximadamente 90 a 100% en volumen de las partículas que tienen diámetros en el intervalo de hasta aproximadamente 25 micrómetros y con aproximadamente 75 a 100% en volumen de las partículas que tienen una forma generalmente elipsoidal o sustancialmente esférica. Además, las composiciones de la presente invención incluyen composiciones de revestimiento líquido que son curables a revestimientos sólidos decorativos o protectores, que incluyen pinturas arquitectónicas, revestimientos industriales, tintes para madera y otros revestimientos. En estas composiciones, los materiales particulados se pueden utilizar si se desea para desplazar otros ingredientes que son costosos o ambientalmente problemáticos, tales como solventes. Además, los productos constituidos en mayor medida de partículas redondeadas, por ejemplo aquellos que contienen aproximadamente 70 a aproximadamente 100% en volumen de partículas generalmente elipsoidales, se pueden incorporar en revestimientos para proporcionar durabilidad mejorada. Los productos de la invención también se pueden utilizar en revestimientos en cantidades suficientes para impartir textura de superficie controlada a los mismos y de esta manera proporcionar reducción de brillo y efectos de "aplanado" en combinación con una resistencia mejorada a las manchas y raspones. Los productos en los cuales aproximadamente 90 a 100% en volumen de las partículas tienen diámetros de hasta aproximadamente 25 micrómetros y los cuales contienen aproximadamente 60 a 100% de partículas generalmente elipsoidales se prefieren para estas aplicaciones. Las partículas sólidas de la presente invención, las cuales se pueden fabricar fácilmente con puntos de fusión mayores a los de las esferas de vidrio, son potencialmente útiles en miembros metálicos conformados de la clase que incluyen una matriz de material metálico en la cual se dispersan partículas sólidas, por ejemplo como un aditivo para mejorar la durabilidad o dureza. Tales materiales metálicos pueden seleccionarse, por ejemplo de entre zinc, aluminio y aleaciones que contienen por lo menos uno de tales materiales metálicos. En tales composiciones, los productos de la invención ofrecen ahorros potenciales tanto en peso como en costo. Los materiales de relleno no abrasivos generalmente elipsoidales son útiles en formulaciones de jabón y cosméticas, debido a la textura lisa que imparten a tales formulaciones. Por lo tanto, es posible proporcionar composiciones en forma de material que puede fluir o que se puede rociar texturizado liso que comprende las partículas sólidas de la presente invención dispersas en un vehículo farmacológicamente aceptable para aplicación a la piel u otras partes del cuerpo de humanos o animales. En muchas si no es que en todas estas aplicaciones se requerirá libertad de los productos particulados de metales pesados y otros materiales nocivos. En los productos preferidos para estas aplicaciones, aproximadamente 90 a 100% en volumen de las partículas sólidas tendrán diámetros en el intervalo de hasta aproximadamente 10 micrómetros, y aproximadamente 90 a 100% en volumen de las partículas serán generalmente elipsoidales o sustancialmente esféricas. La industria del papel tiene grandes requerimientos por materiales de relleno especiales de todos tipos, y la invención proporciona la oportunidad de formular papeles con un alto grado de regularidad en la superficie y durabilidad. Por lo tanto, la invención hace posible composiciones de materia en forma de redes con superficie regular constituidas de fibras tejidas o no tejidas como los elementos estructurales principales de las redes, con las partículas sólidas de la invención estando presentes en las redes como un aditivo, ya sea que tales redes incluyan o no material polimérico. Para estas aplicaciones, se prefieren productos con tamaño de partícula promedio en el intervalo de hasta aproximadamente 10 micrómetros. Las partículas sólidas de acuerdo con la invención son útiles para preparar muchos impermeabilizantes, cementos orgánicos e inorgánicos y otras composiciones. Entre estas están las composiciones de materia en forma de adhesivos que fluyen o dispersables texturizados lisos que comprenden tales partículas sólidas dispersas en los mismos. Se anticipa que los productos de esta invención que son abundantes en partículas redondeadas preferiblemente aquellos que contienen aproximadamente 50 a 100% en volumen de partículas generalmente elipsoidales o sustancialmente esféricas y que tienen un tamaño de partícula promedio en el intervalo de hasta aproximadamente 10 micrómetros, serán útiles como aditivos para modificar las propiedades de adhesivos, proporcionar combinaciones de adherencia, elasticidad, elongación y posiblemente otras propiedades que previamente no estaban disponibles. Otras composiciones útiles incluyen polvos que comprenden por lo menos un componente inorgánico formador de cemento en mezcla con partículas sólidas. Grados blancos de los productos de la invención son útiles en estas composiciones en los que la apariencia es una característica importante. Por ejemplo, se prefieren productos transparentes que tienen una brillantes de Color Quest a 457 nanómetros de por lo menos aproximadamente 80 y diámetros de partícula promedio en el intervalo de hasta aproximadamente 10 micrómetros para uso en composiciones dentales . Katz y Milewski, supra, en el capítulo 4, describen el uso de mezclas de partículas con diámetros grandes y pequeños para proporcionar combinaciones con factores de "empacado" elevados o densidad de volumen elevada. Tales combinaciones son importantes para la formulación de materiales compuestos en los cuales las partículas generalmente elipsoidales representan un porcentaje de volumen muy elevado de las partículas sólidas en el mismo y en consecuencia contienen un mínimo de otros ingredientes. Tales composiciones que tienen un funcionamiento elevado a temperaturas elevadas pueden ser utilizados en aplicaciones aeroespaciales y otras aplicaciones, y vuelven posible tales técnicas de formulación. La invención vuelve fácilmente disponible productos que son abundantes en partículas dentro de los intervalos de tamaño pequeños para estas mezclas.

Las partículas generalmente elipsoidales de esta invención, ya sea por si mismas o en combinación con otros materiales que incluyen, por ejemplo, otras clases de particulados sólidos o celulares, se pueden utilizar para formar estructuras porosas que no pueden fluir. Las partículas de tales estructuras se pueden volver adherentes temporal o permanentemente entre si mediante sinterización a alta temperatura o mediante unión de las partículas juntas en volumen, por ejemplo con pequeñas adiciones de adhesivos o cementos. Estos productos son útiles en bloques, hisopos u otras formas conformadas para actuar como materiales estructurales de peso ligero. Mediante una selección adecuada del tamaño de partícula y el nivel de agentes de aglutinación, se puede controlar la porosidad de estos materiales para proporcionar utilidad como filtros, por ejemplo para gases y/o líquidos. Las partículas de acuerdo con la invención son útiles en composiciones poliméricas líquidas y sólidas curables generalmente. Por lo menos algunas de ellas, sin embargo, son particularmente útiles en composiciones curables por UV debido a su transparencia relativamente elevada a UV, en comparación con otros materiales de relleno. Las formas puras o en polvo de los productos de esta invención, debido a sus formas de partículas redondeadas, tienen un grado inusual de lubricidad o resbalamiento al tacto. Esta propiedad provoca que aquellas modalidades de la invención las cuales son abundantes en partículas generalmente elipsoidales de flujo libre son útiles para una amplia gama de aplicaciones, tales como lubricantes para una variedad de aplicaciones de control de fricción, polvos para protección de la piel, agentes de resbalamiento entre capas de película y papel y agentes para controlar la adherencia o condición pegajosa de superficies en general . Se puede utilizar cualquier forma de tratamiento de tensoactivo con agentes acoplantes de silano, titanatos orgánicos, tensoactivos, dispersantes, agentes humectantes, mordientes (ácidos o básicos) u otros agentes, y cualquier otro método de modificación de superficie, para mejorar el funcionamiento de las partículas generalmente elipsoidales en cualquier aplicación. Véase Silañe Coupling Agent8, Plueddemann, E. P., 2d Ed., Plenum Press, 1991. Para información adicional respecto a los agentes acoplantes de titanato y silano orgánicos para mejorar la unión con materiales poliméricos véanse también las patentes norteamericanas 3, 834, 924 para Grillo, 3,290, 165 y 3, 567, 680 para Iannicello y 4,268.320 y 4,294,750 para Klingaman y Ehrenreich. Los usos finales de los productos de la presente invención que se describen antes son aquellos los cuales actualmente aparecen como los más atractivos. Las descripciones precedentes de las modalidades de la invención y los usos finales para las mismas se dan únicamente con propósitos de ilustración y no para limitar la invención. Por lo tanto, la invención debe considerarse que incluye todas las modalidades que se encuentran dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones y equivalentes de las mismas . 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. Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (71)

RgpmroiCACiQWBs

1. Un método para la producción, en volumen, de material particulado que incluye partículas generalmente elipsoidales, sólidas, el método está caracterizado porque comprende : A. colocar en una condición dispersada las partículas de alimentación que incluye por lo menos un material que se selecciona de entre: (a) arcilla, (b) talco, (c) hidrato de óxido de aluminio, (d) óxido de metales que contienen agua, que se seleccionan de entre hierro, zinc, boro o zirconio; y/o (e) silicato hidratado que contiene 1 a 25% en peso de agua disuelta o combinada que se selecciona de entre asbestos, glauconita, magnesita, mica, pirofilita, sepiolita, vermiculita y zeolita, * las partículas de alimentación se pueden convertir, por lo menos en parte, a partículas generalmente elipsoidales por calentamiento de las partículas mientras que se encuentran fluyendo en suspensión en gases de combustión calientes; y B. mientras se mantienen las partículas de alimentación en una condición dispersada mientras están en suspensión en una mezcla de gases de combustión calientes que fluyen, calentar las partículas de alimentación lo suficiente para llevar a cabo la fusión dentro de por lo menos las superficies de las partículas de alimentación para producir un producto particulado en volumen fusionado por lo menos parcialmente; y C. recuperar el producto en volumen que contiene el producto fusionado sustancialmente vitreo, generalmente elipsoidal, de partículas las cuales i. tienen una gravedad específica menor, por lo menos 1% menor que las de las partículas de producto las cuales se han fundido nuevamente y solidificado, y ii. presentan aproximadamente 15 a 100% en volumen del producto en volumen.

2. Un método para la producción en volumen de material particulado que incluye partículas generalmente elipsoidales, sólidas, el método está caracterizado porque comprende A. colocar en una condición dispersada las partículas de alimentación que incluye por lo menos un material que se selecciona de entre : (a) arcilla, (b) talco, (c) hidrato de óxido de aluminio, (d) óxido de metales que contienen agua, que se seleccionan de entre hierro, zinc, boro o zirconio; y/o (e) silicato hidratado que contiene 1 a 25% en peso de agua disuelta o combinada que se selecciona de entre asbestos, glauconita, magnesita, mica, pirofilita, sepiolita, vermiculita y zeolita, las partículas de alimentación se pueden convertir, por lo menos en parte, a partículas generalmente elipsoidales por calentamiento de las partículas mientras fluyen en suspensión en gases de combustión calientes; y B. mientras se mantienen las partículas de alimentación en una condición dispersada mientras están en suspensión en una mezcla de gases de combustión calientes que fluyen, calentar las partículas de alimentación lo suficiente para llevar a cabo la fusión dentro de por lo menos las superficies de 5 las partículas de alimentación para producir un producto particulado en volumen fusionado por lo menos parcialmente; y C. recuperar el producto en volumen que contiene las partículas de producto 10 fusionado sustancialmente vitreo, generalmente elipsoidal, i . lo cual representan aproximadamente 15 a 100% en volumen del producto en volumen, y 15 ii. en el que el exceso, si lo hay, del tamaño de partícula percentil indicado de una muestra de producto que ha sido agitado vigorosamente en líquido, menos el tamaño de partícula 90 percentil de 20 una muestra de las partículas de alimentación del cual se han preparado las partículas de producto y la cual ha sido agitada vigorosamente en líquido, está en el intervalo de hasta 25 aproximadamente 30% del tamaño de partícula de alimentación, en una base en peso o, después de que se han realizado las correcciones adecuadas para cualquier hueco el cual puede estar presente en las partículas de producto, en una base en volumen.

3. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque comprende: A. dispersar partículas de alimentación sólidas en suspensión gaseosa en por lo menos una porción de la mezcla de gas combustible, y B. suministrar la mezcla combustible que contiene las partículas de alimentación suspendidas a un frente de flama en el cual se somete a ignición la mezcla.

4. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la concentración de partículas de alimentación en la mezcla de combustible está en el intervalo desde aproximadamente 0.05 hasta aproximadamente 2, o desde aproximadamente 0.2 hasta aproximadamente 2 kilogramos por kilogramo de mezcla.

5. El método de' conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque comprende mantener en el frente de la flama y por lo menos una porción sustancial de la flama resultante en una zona libre de paredes la cual se extiende corriente abajo desde la parte frontal, y al mismo tiempo mantiene las partículas de alimentación suspendidas en una condición dispersa en la zona.

6. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque comprende expandir los gases conforme se generan corriente abajo en una zona libre de paredes.

7. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la cantidad de calor utilizado para calentamiento incluye precalentamiento en caso de que lo haya de las partículas de alimentación de cualquier otro componente de la mezcla combustible y de la mezcla combustible mismo; para fusión de las partículas; para expansión si la hay; y para pérdidas de calor, la cantidad de calor utilizada está en el intervalo desde aproximadamente 278 hasta aproximadamente 13,889 kilocalorías por kilogramo de partículas de producto generalmente elipsoidal producidas.

8. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la cantidad de calor utilizado para calentar incluye el precalentamiento si lo hay, de los materiales de alimentación diferentes a cualquier contenido volátil de las partículas de alimentación, de cualquier otro de los componentes de la mezcla combustible y de la mezcla de combustible mismas; para fusión de partículas; para expansión, si la hay y para pérdidas de calor, lo cual está en el intervalo de hasta 3889 + (1677 X (Penfield Material Fusibility Index) / 7) kilocaloría/kgramo.

9. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la cantidad de calor utilizado: para calentar incluye el precalentamiento si lo hay, de los materiales de alimentación diferentes a cualquier contenido volátil de las partículas de alimentación, de cualquier otro de los componentes de la mezcla combustible y de la mezcla de combustible mismas; para fusión de partículas; para expansión, si la hay y para pérdidas de calor, lo cual está en el intervalo de hasta 2778 + (1191 X (Penfield Material Fusibility Index) / 7) kilocaloría/kgramo.

10. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque las partículas de alimentación tienen un tamaño de partícula promedio en volumen en el intervalo de hasta aproximadamente 25 micrómetros o hasta aproximadamente 15 micrómetros e incluyen material volátil suficiente para generar huecos en por lo menos una porción de las partículas de producto fusionado para proporcionar un producto particulado en volumen por lo menos parcialmente fusionado que incluye por lo menos aproximadamente 1% de volumen hueco, basado en el volumen de las partículas de producto.

11. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque: A. las partículas de alimentación incluyen cantidades de material volátil en los intervalos de más de aproximadamente 7, más de aproximadamente 10 o más de aproximadamente 25 por ciento en peso, y B. se excluye el calor el cual se consume al eliminar los volátiles de las partículas de alimentación cuando se hace el cálculo de la cantidad de calor utilizado.

12. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque las partículas de alimentación tienen un tamaño de partícula promedio en volumen en el intervalo de hasta aproximadamente 25 micrómetros o hasta aproximadamente 15 micrómetros y en el que las partículas de producto se recuperan sin huecos que tienen una gravedad de específica inferior, por lo menos 1% inferior a la de las partículas de producto las cuales han sido fundidas nuevamente y solidificadas.

13. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque: A. en la cual las partículas de alimentación sólidas tienen una tendencia a aglomerarse y formar grumos cuando los grupos de las partículas se someten a fuerzas de compactación cuando están en reposo y/o en movimiento, y B. el cual incluye aplicar a las partículas de alimentación una cantidad de agente fluidizante y/o una cantidad de fuerza suficiente para dispersar las partículas de alimentación en la mezcla de gas o una porción de las mismas de manera que la diferencia en el tamaño de partícula 90 percentil indicado de las muestras primaria o secundaria de las partículas de alimentación que se han tomado respectivamente antes y después de la dispersión, la muestra de tamaño de partícula primaria ha sido agitada vigorosamente en líquido antes de la medición de su tamaño de partícula, este en el intervalo de hasta aproximadamente 30% del tamaño de partícula de alimentación primaria, en una base en volumen.

14. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque incluye recuperar producto fusionado por lo menos parcialmente, en el que el exceso, si lo hay, del tamaño de partícula 90 percentil indicado de la muestra del producto que ha sido agitado vigorosamente en líquido, menos el tamaño de partícula primario 90 percentil de una muestra de la alimentación de la cual ha sido preparado el producto y la cual ha sido agitada vigorosamente en líquido, está en el intervalo de hasta aproximadamente 30% del tamaño de partícula primario, en una base en peso o, después de que se han hecho las correcciones adecuadas para cualquier hueco el cual puede estar presente en las partículas de producto, en una base en volumen.

15. El método de conformidad con la reivindicación 13 ó 14, caracterizado porque la diferencia de tamaño de partícula en el 90 percentil está en el intervalo de hasta aproximadamente 10%, o hasta aproximadamente 20%.

16. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque incluye recuperar producto fusionado por lo menos parcialmente, en el que el tamaño de partícula 90 percentil indicado de una muestra del producto es más pequeño que el de la alimentación de la cual se ha preparado el producto, en una base en peso o, después de que se han hecho las correcciones adecuadas para cualquier hueco el cual puede estar presente que las partículas de producto, en una base en volumen.

17. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque: A. las partículas de alimentación, por lo menos una porción de las cuales son de forma irregular, están presentes en la mezcla de combustible en una concentración en el intervalo desde aproximadamente 0.2 hasta aproximadamente 2 kilogramos por kilogramo de mezcla; B. la cantidad de calor utilizada para: i. calentar, incluyendo el precalentamiento si lo hay, del material de alimentación diferente a cualquier contenido de volátiles de las partículas de alimentación, de cualquiera de los componentes de mezcla de combustible y de la mezcla de combustible misma, ii. fusión de. partículas, iii. expansión, si la hay, y iv. pérdidas de calor, está en el intervalo de hasta 3,899 + (1677 X (Penfield Material Fusibility Index) / 7 Kcalorías/Kgramo; y C. el volumen vacío exhibido por las partículas de producto resultante, o la gravedad específica reducida de las partículas de producto, aparte de cualquier volumen vacío el cual puede estar presente, o la presencia de algunas partículas irregulares, o una combinación de dos o más de estas características .

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la cantidad de calor utilizado está en el intervalo de hasta 2,778 + (1191 X (Penfield Material Fusibility Index) / 7 Kcalorías/Kgramo.

19. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque las partículas de alimentación contienen material volátil en una cantidad suficiente para formar por lo menos 1% de volumen vacío en las partículas de producto.

20. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la concentración de material de alimentación y la cantidad de energía calorífica liberada se controlan para producir aproximadamente 1% a aproximadamente 3%, o aproximadamente 1% a aproximadamente 2% de volumen vacío en las partículas de producto.

21. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque las partículas de alimentación están conformadas irregularmente y la concentración del material de alimentación y la cantidad de energía de calor liberada se controlan para producir aproximadamente 1% a aproximadamente 10% en volumen de partículas irregulares entre las partículas de producto.

22. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque incluye: A. suministrar una mezcla de combustible y suspender las partículas de alimentación en un frente de flama en el cual se somete a ignición la mezcla, B. inhibir la aglomeración y/o reaglomeración de las partículas de alimentación suspendidas y distribuir las partículas presentes en la suspensión de manera sustancialmente uniforme a través del frente de flama, C. mantener el frente de flama y por lo menos una porción sustancial de la flama resultante en una zona libre de pared la cual se extiende corriente abajo desde el frente, mientras se mantienen las partículas de alimentación suspendidas en una condición dispersada, D. calentar las partículas de alimentación 5 dispersadas en la zona libre de pared con calor transferido a las mismas al quemar la mezcla de combustible, E. provocar la fusión por lo menos parcial de las partículas dentro de por lo menos sus 10 superficies, F. expandir los gases quemados en la zona libre de paredes para mantener las partículas separadas entre si mientras aún están en una condición reblandecida, semifundida o 15 completamente fundida, y por lo tanto reducir las oportunidades de colisión y aglomeración entre partículas, y G. mantener una proporción de peso de partículas de alimentación por unidad de 20 calor liberado en la zona, suficiente para producir un producto particulado en volumen por lo menos parcialmente fusionado en el que aproximadamente 15 a 100% de volumen del producto particulado en volumen fusionado son partículas de producto sustancialmente vidrio, generalmente elipsoidal.

23. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque incluye calentar las partículas de alimentación dispersas en una zona libre de paredes con transferencia de calor a las mismas mediante quemado y mientras las partículas son arrastradas en la mezcla combustible a una temperatura de fusión en el intervalo de aproximadamente 500 a aproximadamente 2500°C, o en el intervalo de aproximadamente 700 a aproximadamente 2300°C, o en el intervalo de aproximadamente 900 a aproximadamente 2000 °C.

24. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque incluye calentar las partículas de alimentación en una zona libre de paredes con calor transferida a las mismas mediante quemado y, mientras las partículas son arrastradas en la mezcla combustible a temperatura de fusión en el intervalo de hasta aproximadamente 1200 °C.

25. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la mezcla de gas de combustión se somete* a ignición para fusionar por lo menos parcialmente las partículas de alimentación, y tiene un contenido de nitrógeno en el intervalo desde aproximadamente 50 hasta aproximadamente 80 por ciento molar, el resto es principalmente oxígeno.

26. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque se provoca que la fusión ocurra por calentamiento de las partículas de alimentación con flamas que incluye un frente de flama generado por un quemador con mezcla de combustible, y en el que se forma la totalidad de la mezcla de combustible, la cantidad total de partículas de alimentación suspendidas se dispersa completamente en esta mezcla corriente arriba del frente de flama y la mezcla se somete a ignición mientras está en mezcla con las partículas de alimentación suspendidas .

27. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque se provoca que la fusión ocurra por calentamiento de las partículas de alimentación con flamas que incluye un frente de flama, las partículas se distribuyen uniformemente a través del frente de flama mientras se suministran y pasan a través del frente de flama.

28. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la fusión se lleva a cabo en un flujo de gases de combustión calientes que se mueven a velocidades de flujo de por lo menos aproximadamente 5 o por lo menos aproximadamente 20 metros por segundo.

29. El método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizado porque la fusión de las partículas de alimentación se lleva a cabo con expansión suficiente de la mezcla de gas combustible para producción y recuperación del producto, que contiene, en volumen, por lo menos aproximadamente 15%, o por lo menos aproximadamente 30%, y hasta aproximadamente 90% o hasta aproximadamente 99%, en volumen, de partículas generalmente elípticas, sustancialmente discretas.

30. Una composición de materia, caracterizada porque comprende partículas sólidas: A. por lo menos una porción de las partículas sólidas son partículas generalmente elipsoidales sustancialmente vitreas ; B. por lo menos una porción de las partículas sólidas tiene respectivamente: i. composiciones químicas que corresponden sustancialmente con las de por lo menos uno de : a. arcilla, b. talco c. hidrato de óxido de aluminio, d. óxido que contiene agua de metales que se seleccionan de entre hierro, zinc, boro o zirconio; y/o e. silicato hidratado que contiene 1 5 a 25% en peso de agua disuelta o combinada que se selecciona de entre asbestos, glauconita, magnesita, mica, pirofilita, sepiolita, vermiculita y zeolita, 10 los particulados sólidos, en comparación con los materiales a-e muestran un contenido reducido de cualquier componente de materiales que sean volátiles bajo condiciones de 15 fusión de tales partículas, y ii. una gravedad específica menor que es por lo menos 1% menor que la de las partículas de producto las cuales se han fundido nuevamente y solidificado; 20 y C. la composición de materia comprende aproximadamente 15 a 100% en volumen de partículas de producto generalmente elipsoidal que tienen tal composición 25 química y una gravedad específica menor, en base al volumen total de las partículas sólidas presentes en la composición de materia.

31. Una composición de materia, caracterizada porque comprende partículas sólidas: A. por lo menos una porción de las partículas sólidas son partículas generalmente elipsoidales sustancialmente vitreas; B. por lo menos una porción de las partículas sólidas tiene respectivamente: i. se han formado de partículas de alimentación de por lo menos uno de: a. arcilla, b. talco c. hidrato de óxido de aluminio, d. óxido de metales que contiene agua que se seleccionan de entre hierro, zinc, boro o zirconio; y/o e. silicato hidratado que contiene 1 a 25% en peso de agua disuelta o combinada que se selecciona de entre asbestos, glauconita, magnesita, mica, pirofilita, sepiolita, vermiculita y zeolita, y ii. una gravedad específica menor que es por lo menos 1% menor que la de las partículas de producto las cuales se han fundido nuevamente y solidificado; y C. la composición comprende aproximadamente 15 a 100% en volumen de partículas de producto generalmente elipsoidal sustancialmente vitreo que son productos de fusión por lo menos parcial de las partículas de alimentación y que tienen gravedad específica inferior como en lo anterior, en base al volumen total de las partículas sólidas presentes en la composición de materia.

32. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto tienen una gravedad específica menor, por lo menos aproximadamente 5%, o por lo menos aproximadamente 10% o por lo menos aproximadamente 15% menor que la de las partículas de producto las cuales se han fundido nuevamente y solidificado.

33. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque una muestra de las partículas de producto que se han fundido y solidificado tiene una gravedad específica inferior, hasta aproximadamente 10%, o hasta aproximadamente 15%, o hasta aproximadamente 25% o hasta aproximadamente 50% menor que la de las partículas de producto las cuales se han fundido nuevamente y solidificado.

34. La composición de materia o método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 30 a 33, caracterizada porque la gravedad específica inferior de las partículas de producto es el resultado de la presencia de huecos en las partículas.

35. La composición de materia o método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 30 a 33, caracterizada porque la gravedad específica inferior de las partículas de producto es el resultado de la presencia en las partículas de fases composicionales las cuales son de gravedad específica, reducida, en comparación con las de las partículas de producto las cuales se han fundido nuevamente y solidificado.

36. La composición de materia o método de conformidad con cualquiera de" las reivindicaciones 30 a 33, caracterizada porque la gravedad específica inferior en las partículas de producto es el resultado de la presencia en las partículas de huecos y fases composicionales de gravedad específica reducida en comparación con las partículas de producto las cuales se han fundido nuevamente y solidificado.

37. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto tienen huecos los cuales representan aproximadamente 1 a aproximadamente 20 por ciento en volumen de las partículas de producto.

38. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto tienen huecos los cuales representan aproximadamente 1% a aproximadamente 15% o aproximadamente 1% a aproximadamente 10% en peso de las partículas de producto.

39. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto tienen huecos los cuales representan por lo menos aproximadamente 3% o aproximadamente 5% del volumen de las partículas de producto.

40. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto tienen huecos los cuales representan hasta aproximadamente 12% o hasta aproximadamente 15% o hasta aproximadamente 20% del volumen de las partículas de producto.

41. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto se forman a partir de partículas de alimentación que tienen un tamaño de partícula promedio, en volumen, en el intervalo de hasta aproximadamente 5, o hasta aproximadamente 10, o hasta aproximadamente 15, o hasta aproximadamente 20, o hasta aproximadamente 25 micrómetros.

42. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto se forman a partir de partículas de alimentación cuyo tamaño de partícula en volumen, 90 percentil, está en el intervalo de hasta aproximadamente 25, o hasta aproximadamente 30, o hasta aproximadamente 40, o hasta aproximadamente 60 micrómetros.

43. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto generalmente elipsoidal, sustancialmente -vitreo tienen un tamaño de partícula promedio, en volumen, en el intervalo de hasta aproximadamente 5, hasta aproximadamente 10, hasta aproximadamente 15, hasta aproximadamente 20 o hasta aproximadamente 25 micrómetros.

44. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto generalmente elipsoidales, sustancialmente vitreas tienen un tamaño de partícula promedio, en volumen, en el intervalo de por lo menos aproximadamente 1 o por lo menos aproximadamente 2 y hasta aproximadamente 10 micrómetros.

45. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto generalmente elipsoidal, sustancialmente vitreas, tienen un tamaño de partícula, en volumen, en el cual el 90 percentil está en el intervalo de hasta aproximadamente 30, hasta aproximadamente 40 o hasta aproximadamente 60 micrómetros.

46. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas generalmente elipsoidales, sustancialmente vitreas se han formado a partir de partículas de alimentación sin conversión previa de las partículas de alimentación en forma líquida en volumen.

47. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto se preparan a partir de partículas de alimentación que incluyen arcilla.

48. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto se preparan a partir de partículas de alimentación que incluyen talco.

49. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto se preparan a partir de partículas de alimentación que incluyen hidrato de óxido de aluminio.

50. La composición de materia o método de conformidad con la reivindicación 49, caracterizada porque el hidrato de óxido de óxido de aluminio incluye mineral de bauxita.

51. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto se preparan a partir de partículas de alimentación que incluyen óxido que contiene agua de metales que se seleccionan de entre hierro, zinc, boro o zirconio.

52. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto se preparan a partir de partículas de alimentación que incluyen silicato hidratado que contiene 1 a 25% en peso de agua disuelta combinada, y que se seleccionan de entre asbestos, glauconita, magnesita, mica, pirofilita, sepiolita, vermiculita y zeolita.

53. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto se preparan a partir de partículas de alimentación que incluyen una combinación de por lo menos 2 materiales que se seleccionan de entre los materiales a, b, c, d y e, identificados de conformidad con la reivindicación 1.

54. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque la composición química del producto sustancialmente vitreo corresponde sustancialmente, exceptuando el material volátil, con la de por lo menos una arcilla.

55. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque la composición química del producto sustancialmente vitreo corresponde sustancialmente, exceptuando el material volátil, con la de por lo menos un talco.

56. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque la composición química del producto sustancialmente vitreo corresponde sustancialmente, exceptuando el material volátil, con la de por lo menos un hidrato de óxido de aluminio.

57. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque la composición química del producto sustancialmente vitreo corresponde sustancialmente, exceptuando el material volátil, con la de por lo menos un mineral de bauxita.

58. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque la composición química del producto sustancialmente vitreo corresponde sustancialmente, exceptuando el material volátil, con la de por lo menos un óxido que contiene agua de metales que se seleccionan de entre hierro, zinc, boro o zirconio.

59. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque la composición química del producto sustancialmente vitreo corresponde sustancialmente, exceptuando el material volátil, con la de por lo menos un silicato hidratado que contiene l a 25% en peso de agua disuelta o combinada y que se selecciona de entre asbestos, glauconita, magnesita, mica, pirofilita, sepiolita, vermiculita y zeolita.

60. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las composiciones químicas de las partículas de producto sustancialmente vitreo corresponden sustancialmente, exceptuando el material volátil, con las de una combinación de por lo menos dos materiales que se seleccionan e entre los materiales a, b, c, d y e identificados de conformidad con la reivindicación 1.

61. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto se preparan a partir de partículas de alimentación que incluyen aproximadamente 60 a 100%, o aproximadamente 75 a 100%, o aproximadamente 90 a 100% en peso, del peso de material que se selecciona de entre los materiales a, b, c, d y e identificados de conformidad con la reivindicación 1.

62. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto se preparan a partir de partículas de alimentación con forma irregular.

63. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto incluyen aproximadamente 15 a aproximadamente 99%, o aproximadamente 50 a aproximadamente 99%, o aproximadamente 75 a aproximadamente 99% o aproximadamente 90 a aproximadamente 99% en volumen de partículas generalmente elipsoidales, sustancialmente discretas .

64. La composición de materia o método de conformidad con cualquier reivindicación precedente, caracterizada porque las partículas de producto se han formado por fusión de las partículas de alimentación que contienen estructura cristalina y en la que toda la estructura cristalina presente en estas partículas se ha destruido durante la operación de fusión.

65. Una composición de materia, caracterizada porque contiene partículas sólidas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, útil para aplicación a partes del cuerpo de humanos o animales.

66. La composición de materia de conformidad con la reivindicación 65, caracterizada porque contiene aproximadamente 60 a 100%, o aproximadamente 75 a 100%, o aproximadamente 90 a 100% en peso de partículas sólidas inertes y amorfas que tienen, respectivamente, composiciones químicas que corresponden sustancialmente con las del talco, composiciones las cuales muestran un contenido reducido de cualquier componente de talco que sea volátil bajo condiciones de fusión del mismo.

67. La composición de materia de conformidad con la reivindicación 65, caracterizada porque contiene aproximadamente 60 a 100%, o aproximadamente 75 a 100%, o aproximadamente 90 a 100% en peso de partículas sólidas inertes que tienen, respectivamente, composiciones que corresponden sustancialmente con la hidrato de óxido de aluminio, composiciones las cuales muestran un contenido reducido de cualquier componente de hidrato de óxido de aluminio que sea volátil bajo condiciones de fusión del mismo.

68. La composición de materia de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 65 a 67, caracterizada porque aproximadamente 90 a 100% en volumen de las partículas sólidas tienen diámetros en promedio, en el intervalo de hasta 2, o hasta 5 o hasta 10 micrómetros.

69. La composición de materia de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 65 a 68, caracterizada porque aproximadamente 90 a 100% en volumen de las partículas sólidas son generalmente elipsoidales o sustancialmente esféricas.

70. La composición de materia de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 65 a 68, caracterizada porque contiene 20% o más, en volumen, de partículas no elipsoidales, irregulares.

71. Una preparación farmacéutica cosmética, caracterizada porque contiene partículas sólidas de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 65 a 70, en forma de un polvo o un material que puede fluir o dispersable . LA INVa-gOM La descripción describe métodos para producir material particulado en volumen, que incluye partículas generalmente elipsoidales sólidas. Se dispersan partículas de alimentación conformadas irregularmente con tamaños de partícula primario de hasta 25 micrómetros en una base en volumen, en por lo menos una porción de una mezcla de gas combustible por aplicación de fuerza y/o agentes fluidizantes. La mezcla combustible con las partículas en suspensión después se suministra, mientras que se controla la aglomeración o reaglomeración de las partículas, a por lo menos un frente de flama. Aquí, la mezcla y las partículas suspendidas se distribuyen uniformemente a través de las superficies, y se hacen pasar a través de los frentes de flama con una concentración elevada de partículas en la mezcla. Este frente de flama y la flama resultante con partículas suspendidas se localizan en por lo menos una zona "libre de pared". En tales zonas, las flamas se pueden expander mientras las partículas se mantienen en dispersión y se calientan con aplicación controlada y altamente eficiente de energía calorífica. Ocurre por lo menos fusión parcial dentro de por lo menos la superficie de las partículas con eficiencias térmicas elevadas, y al mismo tiempo se inhibe la aglomeración de partículas durante la fusión.