WO2012087091A1 - Proceso para producir una fibra aislante, térmica y orgánica y producto resultante - Google Patents
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Definitions
- the present invention refers to a production process and the product consisting of an insulating, thermal, organic fiber, in the form of granulated powder, made with renewable and self-sustaining products, among them, natural fibers of vegetable origin and minerals.
- a process was designed for the elaboration of an organic composition based on renewable, self-sustainable and biodegradable products that allows to keep the liquid slag during the metal smelting process. It is a process by which a composition is generated in the form of granulated powder, made of natural and mineral fibers, whose main characteristic is that when contact with high temperatures (approximately 1680 degrees Celsius), is constituted in a insulation fiber spreading as a network in the form of a protective layer that seals any container or pot, preventing the loss of temperature; Once this process begins, the mixture converted into insulating fiber, is gradually transformed into ashes.
- a granulated powder with the following characteristics is produced: a) It is a composition that keeps the liquid slag or the material that covers, at the temperature that is; b) Reduce agents and polluting emissions during the smelting processes as it is a less porous material than the synthetic cover or gray matter, so that the amount of gases that escape during the smelting process is considerably less; c) Once the mixture in the form of granulated powder is transformed into an insulating fiber, by the production of small explosions, it forms a network-like layer that covers the entire surface of the molten steel and covers the radiant mirror; d) The time that the fiber remains in the form of a layer that seals the pot, allows to keep the slag liquid at the desired temperature and therefore, that most of the liquid metal is poured, without losing heat and avoiding problems of hardening of the liquid.
- the granulated powder is exposed to heat and is constituted as a protective thermal layer, it begins to be gradually transformed into ash (from 20 to 50 percent, depending on the time in which the fiber is exposed to the hot); the remnant is inert to man and the environment and easy to recover.
- the insulating fiber apart from helping to maintain the temperature, leaves a protective layer during the emptying of the steel, prolonging the useful life of the the pots and tanks. j) It considerably reduces the sedimentation of metals inside the pot during the casting process. k) It has an easy handling in its application, control and final disposal.
- the process of producing the granulated powder involves: a) The use as components of the mixture: pure silica of vegetable origin without starches or proteins, calcium oxide and metallurgical grade fluorite (minimum 92% pure); b) Mixing the above components dry, for a period of five to seven minutes; c) The addition of metallurgical grade fluorite (minimum 92% pure) to the mixture at a maximum speed of 1 kilogram per minute, provided that the mixture does not exceed 3 tons in its total weight; otherwise, the speed must increase proportionally to the increase in the weight of the mixture.
- the thermal insulation fiber is composed of: a) calcium oxide; b) 100% pure vegetable silica, without starches or proteins, as some impurities of other minerals in very low concentration such as iron, lead, zinc in less than 0.001%; c) Metallurgical grade fluorite (minimum 92% pure), with some impurities preferably of silver oxide, metal oxides, magnesium oxides and free clays of kaolin; The final result is an emulsified and standardized dry product, in the form of granulated powder, with humidity no greater than five percent, with the characteristics described above.
- the most efficient way to carry out the process described in the claims is through the use of a mixer, in which the fiber is first emptied (pure silica of vegetable origin); subsequently and then the calcium oxide in its proportional part; 3 minutes after the mixing was started, the fluorite is added at a rate preferably of 1 kilogram per minute, provided that the mixture does not exceed 3 tons of total weight; otherwise, the speed at which the fluorite is added should increase proportionally.
- the process described above should have a duration of 5 to 7 minutes, based on the percentage of fiber contained in the formula. That is to say, the higher the percentage of fiber, the time it takes for the mixture to prepare will increase, being able to reach up to 7 minutes.
- the cooling process can consist, either in the spread of the fiber over a wide surface, at room temperature, for a period of approximately 30 minutes, or in the use of mechanical means, such as fans or cold rooms, in which case, the cooling time will be less.
- the ideal percentages regarding the total weight of the mixture are the following: a) pure silica of vegetable origin without starches or proteins, 44% ; b) calcium oxide, 50%; c) fluorite, 6%.
- the percentages described above may vary, however, these variations will partially reduce some of the properties of the product.
- the percentage of pure silica of vegetable origin can be reduced to 39% and increase up to 60%; the percentage of minerals can fluctuate between 4% and 6%; the remaining weight will correspond to the calcium oxide, which at no time may exceed 55% of the total weight of the formula.
- pure silica of vegetable origin is preferably extracted from corn fiber, grass, husk or rice bran and / or coconut fiber.
- the insulating fiber for the purpose of better operation of the insulating fiber, it is recommended to use it, in the casting process, during the refining stage, immediately after the first sampling and on the liquid slag Y during the continuous casting process, ie , in distributors.
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Abstract
La presente invención se refiere a un proceso de elaboración y al producto consistente en una fibra en forma de polvo granulado, aislante, térmica, orgánica, elaborada con productos renovables y autosustentables, entre ellos, fibras naturales de origen vegetal y minerales, que al momento de tener contacto con altas temperaturas se constituye como una capa térmica protectora (fibra térmica aislante) en forma de red que gradualmente se convierte en ceniza. La presente invención tiene como principales beneficios al emplearse durante los procesos de fundición de metales: el permitir conservar la temperatura deseada, reducir las emisiones de CO2, reducir el consumo de energía eléctrica, eliminar partículas toxicas suspendidas en el medio ambiente y sobre los materiales o productos donde se aplica, reducir tiempo y costo de limpieza después de su uso, evitar la sedimentación del metal de que se trate al final de la colada y mantener la escoria y o remanentes finales en sus más puras condiciones.
Description
PROCESO PARA PRODUCIR UNA FIBRA AISLANTE, TÉRMICA Y ORGÁNICA Y PRODUCTO RESULTANTE
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un proceso de producción y el producto consistente en una fibra aislante, térmica, orgánica, en forma de polvo granulado, elaborada con productos renovables y autosustentables, entre ellos, fibras naturales de origen vegetal y minerales.
Antecedentes
Con el crecimiento de la sociedad industrial, los procesos de fundición de metales han cobrado mayor relevancia; tales procesos involucran superficies refractarias (que suelen ser recipientes de diversos materiales) en las que se colocan los metales a fundir, y a las que se les introducen dos o más crisoles eléctricos que generan el calor necesario para la fusión de los productos sólidos mediante energía eléctrica, hasta alcanzar el punto de fusibilidad necesario para el licuado. Una vez que inicia el proceso de fundición, el metal fundido gradualmente se acumula en la parte interior de la superficie refractaria, mientras que gran parte de las impurezas flotan en la parte superior. Convencionalmente, para
sellar las superficies refractarias mientras este proceso tiene lugar, se emplea polvo gris o cobertura sintética de composición química, como aislante térmico.
El proceso anterior y en particular, el uso del polvo gris y/o la cobertura sintética que se emplean para sellar las superficies refractarias, presentan los siguientes problemas al emplearse en el proceso de fundición como elementos para sellar las ollas: a) Tanto el polvo gris como la denominada cobertura se componen de elementos sintéticos y por tanto, no son biodegradables; incluso, al desecharse, se confina como material peligroso; b) Tales materiales se endurecen durante el proceso de licuado, lo que dificulta su remoción de la olla al terminar y por tanto, dificulta la limpieza y mantenimiento de las ollas; c) Manchan y dañan el material refractario del que están cubiertas las ollas en el interior; d) No permiten controlar los gases que se desprenden durante el proceso de fusión de metales (que pueden ser altamente nocivos para la salud);
e) No son adecuados para reducir costos en el proceso de fundición ni para reducir consumo de energía eléctrica; f) No son adecuados para retener residuos o moléculas dañinas en los metales; g) Permiten la sedimentación de metal en el interior de la olla.
Por otra parte, actualmente existen invenciones que involucran combinaciones de diversas fibras con calcio, que producen materiales térmicos con diferentes usos; no obstante, dichas mezclas no son útiles en el proceso de fundición de metales, debido a que las mismas implican: a) El empleo de agua o humedad para que reaccionen los componentes, siendo que tanto el agua como la humedad afecta negativamente cualquier proceso de fundición; b) El que el producto final se presente ya solidificado, sin permitirle por tanto, adaptar la superficie que se requiera en cada oll^; c) El que el compuesto tenga por característica la durabilidad, lo que implica que se tenga que remover manualmente de la olla, pues no es factible reducirlo a cenizas con el objeto de facilitar su manejo, al concluir el proceso de fundición.
Descripción de la invención.
Para solucionar los problemas antes descritos durante el proceso de fundición, se diseñó un proceso para la elaboración de una composición orgánica elaborada a base de productos renovables, autosustentables y biodegradables que permite mantener la escoria liquida durante el proceso de fundición de metales. Es un proceso mediante el cual se genera una composición en forma de polvo granulado, hecha de fibras naturales y minerales, que tiene como principal característica el que al momento de tener contacto con las altas temperaturas (aproximadamente 1680 grados centígrados), se constituye en una fibra aislante esparciéndose como red en la forma de una capa protectora que sella cualquier contenedor u olla, evitando la pérdida de temperatura; una vez que inicia este proceso, la mezcla convertida en fibra aislante, se transforma gradualmente en cenizas.
Es decir, mediante el proceso que más adelante se describe, así como la mezcla en seco de los componentes detallados más adelante, se produce un polvo granulado con las siguientes características:
a) Es una composición que mantiene la escoria liquida o el material que cubre, a la temperatura que se encuentre; b) Reduce agentes y emisiones contaminantes durante los procesos de fundición al ser un material menos poroso que la cobertura sintética o materia gris, por lo que la cantidad de gases que escapan durante el proceso de fundición es considerablemente menor; c) Una vez que la mezcla en forma de polvo granulado se transforma en una fibra aislante, mediante la producción de pequeñas explosiones, forma una capa en forma de red que cubre toda la superficie del acero fundido y tapa el espejo radiante; d) El tiempo que la fibra permanece en forma de una capa que sella la olla, permite mantener la escoria liquida a la temperatura deseada y por tanto, que se vierta la mayor parte del metal líquido, sin perder calor y evitar problemas de endurecimiento del acero en el fondo de las ollas. e) Debido a que los componentes de la fibra aislante tienen puntos de fusión altos, se garantiza una permanencia de la capa aislante durante la operación del vaciado.
f) En el proceso de fundición, la mezcla se debe aplicar a las ollas o recipientes desde que salen del horno; durante la etapa de afino, inmediatamente después del primer muestreo y/o; durante el proceso de colada continua, es decir, en distribuidores. g) Una vez que el polvo granulado se expone al calor y se constituye como una capa térmica protectora, el mismo se empieza a transformar gradualmente en cenizas (de un 20 a un 50 por ciento, dependiendo del tiempo en que se exponga la fibra al calor); el remanente es inerte al hombre y al medio ambiente y de fácil recuperación. h) Debido a que un porcentaje considerable de la fibra se transforma en cenizas una vez que se le expone al calor, dicha mezcla evita las marcas o costras que por lo general deja la escoria en las paredes y superficie de la olla, cuando el metal queda fundido; de esta forma el mantenimiento de las ollas y/o depósitos es más fácil y la limpieza y la protección del material refractario resulta favorecido, prolongando la vida útil de las ollas y recipientes forrados con refractario en general.
i) Sirve como revestimiento a las paredes refractarias, cuidando y fortaleciendo al refractario para las coladas siguientes. Como el metal líquido sale comúnmente por el fondo de la olla o depósitos, por medio de una válvula de escape, la fibra aislante aparte de ayudar a mantener la temperatura, va dejando una capa protectora durante el vaciado del acero, prolongando la vida útil de las ollas y depósitos. j) Reduce considerablemente la sedimentación de metales en el interior de la olla durante el proceso de fundición. k) Tiene un fácil manejo en su aplicación, control y disposición final.
El proceso de producción del polvo granulado implica: a) El emplear como componentes de la mezcla: sílice pura de origen vegetal sin almidones ni proteínas, óxido de calcio y fluorita grado metalúrgico (mínimo 92% puro); b) El mezclar los componentes antes indicados en seco, por un periodo de cinco a siete minutos; c) El adicionar la fluorita grado metalúrgico (mínimo 92% puro) a la mezcla a una velocidad máxima de 1 kilogramo por
minuto, siempre que la mezcla no exceda de 3 toneladas en su peso total; en caso contrario, la velocidad deberá aumentar proporcionalmente al aumento del peso de la mezcla. a) El someter a un proceso de enfriamiento la mezcla inmediatamente después de realizada, con el objeto de reducir su temperatura a un máximo de 30° Centígrados, para evitar que el calor generado por la mezcla se incremente a una temperatura tal, que el polvo granulado se convierta en la capa aislante que se reduce a cenizas, debido a la temperatura en la que se encuentra.
La fibra aislante térmica se encuentra compuesta de: a) Oxido de calcio; b) Sílice vegetal 100% pura, sin almidones ni proteínas, como algunas impurezas de otros minerales en muy baja concentración como hierro, plomo, zinc en menos del 0.001 %; c) Fluorita grado metalúrgico (mínimo 92% puro), con algunas impurezas preferentemente de óxido de plata, óxidos metálicos, óxidos de magnesio y arcillas libres de caolín;
El resultado final es un producto emulsionado y estandarizado en seco, en forma de polvo granulado, con humedad no mayor al cinco por ciento, con las características antes descritas.
Realización preferente de la invención
La forma más eficiente de llevar a cabo el proceso descrito en las reivindicaciones, es mediante el empleo de una mezcladora, en la cual se vacíe primero la fibra (sílice pura de origen vegetal); posteriormente y enseguida el óxido de calcio en su parte proporcional; a los 3 minutos de que se empezó a revolver la mezcla, se adiciona la fluorita a una velocidad preferentemente de 1 kilogramo por minuto, siempre que la mezcla no exceda 3 toneladas de peso total; en caso contrario, la velocidad a la que se adiciona la fluorita deberá aumentar proporcionalmente. El proceso descrito anteriormente deberá tener una duración de 5 a 7 minutos, atendiendo al porcentaje de fibra que contenga la fórmula. Es decir, a mayor porcentaje de fibra, el tiempo que tarde la mezcla en prepararse se incrementará, pudiendo llegar hasta 7 minutos.
Una vez hecha la mezcla, inmediatamente se deberá someter a un proceso de enfriamiento, con el objeto de evitar que el calor generado por la reacción derivada de la mezcla, aumente a una temperatura que produzca que el polvo se convierta en la capa aislante que posteriormente se reduce a cenizas. El proceso de enfriamiento puede consistir, ya sea en el esparcimiento de la fibra en una superficie amplia, a temperatura ambiente, por un lapso de tiempo aproximado de 30 minutos, o en el uso de medios mecánicos, tales como ventiladores o cámaras de frío, en cuyo caso, el tiempo de enfriamiento será inferior.
En relación a los componentes de la fibra, los porcentajes ideales respecto del peso total de la mezcla, con el objeto de que la misma presente las propiedades antes descritas son las siguientes: a) sílice pura de origen vegetal sin almidones ni proteínas, 44%; b) óxido de calcio, 50%; c) fluorita, 6%.
Los porcentajes antes descritos podrán variar, sin embargo, dichas variaciones reducirán parcialmente algunas de las propiedades del producto. En este entendido, el porcentaje de sílice pura de origen vegetal puede reducirse hasta el 39% y aumentar
hasta el 60%; el porcentaje de minerales puede fluctuar entre el 4% y 6%; el peso restante corresponderá al óxido de calcio, el cual en ningún momento podrá exceder el 55% del total del peso de la fórmula.
Asimismo, es recomendable que la sílice pura de origen vegetal se extraiga preferentemente de fibra de maíz, pastos, cascarilla o salvadillo de arroz y/o fibra de coco.
Finalmente, con el objeto de un mejor funcionamiento de la fibra aislante, se recomienda emplearla, en el proceso de fundición, durante la etapa de afino, inmediatamente después del primer muestreo y sobre la escoria líquida Y durante el proceso de colada continua, es decir, en distribuidores.
Claims
1. - Un proceso y el producto resultante consistente en una fibra aislante térmica orgánica caracterizado por mezclar óxido de calcio, sílice vegetal (fibras naturales) y fluorita (minerales) para generar una composición en forma de polvo granulado que reacciona con el calor, solidificándose y formando una superficie aislante y térmica que posteriormente se convierte en ceniza.
2. - Un proceso caracterizado por que se mezclan en seco, por un periodo de cinco a siete minutos, sílice pura de origen vegetal sin almidones ni proteínas, óxido de calcio y fluorita grado metalúrgico (mínimamente, 92% pura);
3. - Un proceso conforme a la reivindicación 2 caracterizado por que la fluorita se agrega a la fórmula, preferentemente a una velocidad máxima de 1 kilogramo por minuto.
4.- Un proceso conforme a la reivindicación 2 en el que una vez hecha la mezcla de los componentes, inmediatamente se somete a un proceso de enfriamiento para que la temperatura de la mezcla se reduzca a un temperatura máxima de 30° Centígrados.
5.- Una fibra aislante térmica, caracterizada por estar compuesta de: a) Sílice pura de origen vegetal sin almidones ni proteínas, en un porcentaje que varía del 39% al 60%; b) Óxido de calcio, en un porcentaje que puede variar de 50% a 34%; c) Fluorita, con algunas impurezas de óxido de plata, óxidos metálicos, óxidos de magnesio y arcillas libres de caolín en un porcentaje que varía del 4% al 6% del peso de la composición;
6.- Una fibra aislante térmica conforme a la reivindicación 5 en la que la humedad relativa del Sílice puro de origen vegetal no excede del 5%.
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