MXPA03010460A - Medios de ceramica. - Google Patents

Abstract

Medios de ceramica que se hacen utilizando componentes de ceramica que comprenden de 5 a 60% en peso d e espodumeno y de 95 40% en peso de otros componentes formadores de ceramica los cuales comprenden arcilla y feldespato, tienen una reducida tendencia al encogimiento con la coccion para formar los medios y propiedades fisicas mejoradas.

Description

MEDIOS DE CERAMICA ANTECEDENTES DE LA INVENCION La presente invención se refiere a la producción de medios de cerámica, y en particular a medios que son útiles en aplicaciones de transferencia de masa en donde los medios se someten a un ciclado térmico repetido. Un ejemplo importante de los campos en los cuales son útiles los medios mejorados, es en conjunción con oxidantes regenerativos térmicos (RTO). Los medios convencionales que se someten al ciclado térmico, sufren cambios dimensionales en el volumen durante el ciclado térmico y esto puede llevar a una debilidad y eventualmente a la pérdida de la integridad física, particularmente si se someten a fuerzas abrasivas, o a fuerzas estáticas cuando se cargan los medios en un oxidante térmico, o a otra columna de proceso industrial. Por lo tanto serían muy ventajosos unos medios que tuvieran una reducida susceptibilidad a los cambios dimensionales durante el ciclado térmico. Otro problema con los medios cerámicos convencionales es que sufren de manera inherente grandes cambios volumétricos durante la cocción. Convencionalmente dichos medios se hacen mezclando materias primas adecuadas para la formación de cerámica, tales como arcilla, feldespato, talco, wollastonita, arena de zircón y otros materiales. Después esta mezcla se forma en una mezcla configurable y se le da la forma de lo que se llama "cerámica verde", que tiene la forma de los medios de cerámica deseados, pero no las propiedades físicas, y se convierte en los medios cociendo la cerámica verde a una temperatura elevada. Durante la cocción, los componentes interactúan por medio de una combinación de mecanismos de sinterización de estado sólido, fase líquida y fase de vapor, para formar el material de cerámica deseado. El problema es que, cuando la cerámica verde formada se cuece, normalmente ocurre un cambio de volumen que puede ser fácilmente del 25 al 35%. La cocción se lleva a cabo en un horno que tiene un volumen limitado. Por lo tanto sólo puede producir un volumen de productos de cerámica que es de 3/4 a 2/3 del volumen de la cerámica verde cargada. Esto hace que el procedimiento sea muy deficiente. Ahora se han desarrollado una formulación y un procedimiento de cocción que dan como resultado una cerámica que cambia muy poco en el volumen o cuyas propiedades físicas se deterioran poco como resultado del ciclado térmico, y que tiene poca o ninguna pérdida en la productividad como resultado de la pérdida del volumen del producto durante la cocción.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION La presente invención provee medios de cerámica que se obtienen cociendo cerámica verde formada a partir de una mezcla que comprende de 5 a 60% en peso, y de preferencia de 5 a 20% en peso de espodumeno, y de 95 a 40, de preferencia de 95 a 80% en peso de otros componentes formadores de cerámica, que comprenden de 50 a 95% en peso de arcilla y de 5 a 50% de feldespato, basado en los pesos combinados de estos componentes, dichos medios tienen un encogimiento lineal de menos del 5%, y de preferencia de menos del 2.5%, en comparación con las dimensiones de la cerámica verde precocida. La invención también comprende un procedimiento para la producción de medios de cerámica, que comprende: a) formar la cerámica verde con una forma deseada a partir una mezcla que comprende de 5 a 60%, y de preferencia de 5 a 20% en peso de espodumeno, y de 95 a 40, y de preferencia de 95 a 80% en peso de otros componentes formadores de cerámica que comprenden de 50 a 95% en peso de arcilla y de 5 a 50% en peso de feldespato basándose en los pesos combinados de estos componentes, todos los pesos se basan en el peso total de los componentes formadores de cerámica; b) cocer la cerámica verde para producir los medios de cerámica; en donde los componente formadores de cerámica se eligen de tal manera que, con la cocción, las dimensiones lineales de la cerámica verde no se reduzcan en más de un 5%, y más preferiblemente de no más del 2%. Las mezclas particularmente preferidas comprenden de 5 a 20% y más preferiblemente de 10 a 5% en peso de espodumeno; y de 95 a 80% y más preferiblemente de 90 a 85% en peso de otros componentes formadores de cerámica, los cuales comprenden de 30 a 95% en peso, y de preferencia de 50 a 90% en peso de una arcilla de caolinita; y de 5 a 70, y de preferencia de 10 a 50% en peso de un feldespato, todos los porcentajes se basan en el peso total de los otros componentes formadores de cerámica. El espodumeno es un material natural que es una mezcla de aluminosilicatos de litio y de sodio, y dos de los materiales comunes son "kunzita" y "hiddenita". El nombre genérico es "trifano". El material dominante preferido es un aluminosilicato de litio y el contenido de litio del mineral, medido como óxido de litio, es de entre aproximadamente 7.15 y 7.75% en peso. Las arcillas son generalmente óxidos mezclados de alúmina y sílice e incluyen materiales como caolín, arcilla plástica, arcilla refractaria, arcilla de china y similares. Las arcillas preferidas son las arcillas con una alta plasticidad, tales como la arcilla plástica y la arcilla refractaria. Son particularmente preferidas las arcillas que tienen un índice de azul de metileno. ("MBI") de aproximadamente 1 1 a 13 meq/100gm. El término "feldespatos" se utiliza en la presente para describir silicatos de alúmina con bicarbonato de sodio, potasa y cal. Otros componentes, como cuarzo, arena de zircón, arcilla feldespática, montmorillonita, sienita nefelina y similares, también pueden estar presentes en cantidades menores a las de los otros componentes formadores de cerámica en las formulaciones de acuerdo con la invención, siempre que la formulación resultante cumpla con los requerimientos de cambio dimensional que se mencionaron antes.

Los componentes que se cuecen juntos para producir los productos de cerámica de la invención, se suministran de preferencia en forma de polvo fino y se convierten en una mezcla que se puede formar con la adición de agua o de auxiliares de extrusión. La configuración se puede hacer por moldeo, pero la economía generalmente indica que la formación se hace mediante un procedimiento inicial de extrusión, seguido por el corte perpendicular a la dirección de extrusión en las longitudes deseadas. Los medios de cerámica cocidos tienen una porosidad abierta aparente, según se mide por ASTM C-373, que es de menos del 8% en volumen y de preferencia es de menos de 4% en volumen. La cantidad de agua absorbida es de menos de 4% en peso y más preferiblemente de menos de 2% en peso, según se mide de acuerdo con el método descrito en ASTM-C-373. El procedimiento mediante el cual se pueden hacer los medios de cerámica incluye mezclar los componentes con un medio de mezcla como agua, y darle a la mezcla la forma deseada, como por extrusión o moldeado para formar la cerámica verde, y después secar la cerámica verde a una temperatura suficiente para sacar el agua asociada en un periodo que es de preferencia de varias horas. Esto sirve para evitar el rompimiento de la frágil estructura de la cerámica verde y generalmente se lleva a cabo a menos de aproximadamente 120°C y con frecuencia a menos de aproximadamente 70°C, y dura aproximadamente 5 horas. La cerámica verde seca se cuece después a una temperatura elevada, como de 1 100 a 1300°C, la cual se alcanza gradualmente durante un periodo de aproximadamente 3 a aproximadamente 20 horas, y generalmente se mantiene de una a 5 horas antes de permitir un enfriamiento gradual a temperaturas ambiente. Los medios de cerámica de la invención pueden tener la forma de monolitos con múltiples pasajes pasantes, pero más apropiadamente los medios tienen la forma de empaques aleatorios o a granel, con formas tales como anillos, cilindros, esferas, telas y similares. Los medios que tienen dichas formas se colocan en una unidad de intercambio de calor en una forma aleatoria, incorporando tantos como lo permita el espacio. Los medios de cerámica de acuerdo con la invención pueden tener la ventaja inesperada adicional de que normalmente pierden menos del 10% de la resistencia al aplastamiento y de preferencia menos del 5% después de haber sido sometidos a un ciclo de temperatura de 800°C. De hecho con frecuencia parecen incrementar su resistencia al aplastamiento.

DESCRIPCION DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Ahora será descrita la invención haciendo referencia específica a los siguientes ejemplos, que pretenden ser ilustrativos, pero no delimitar los aspectos de la invención.

Los materiales que se utilizan en los ejemplos fueron siguientes: Arcillas Arcilla plástica Distribuida por Unimin Co., o la K. T. Clay Co. como una arcilla de "alta plasticidad". En cualquier caso tiene un índice de azul de metileno (MBI) de aproximadamente 1 1 -13 meq/100gm. La arcilla tiene la forma de un polvo con un tamaño de partícula tal, que el que es de más del 90% en peso es más fino que 10 mieras.

Arcilla refractaria Distribuida por Cedar Heights Clay Co. tiene un MBI d aproximadamente 7 a 8 meq/100gm y tamaños de partícula que varían de 0. mieras a 20 mieras, con un tamaño de partícula promedio d aproximadamente 3 a 4 mieras.

Espodumeno Concentrado de espodumeno distribuido por Gwalia Co. o the Tantalum Mining Co. en forma de polvo con tamaños de partícula que varían de aproximadamente 20 a 200 mieras, con un tamaño de partícula promedio de aproximadamente 85 a 95 mieras, y un contenido de litio, medido como óxido de litio, de 7.15 a 7.75% en peso.

Otros minerales Feldespato a) Grado procesado de malla 30 con un tamaño de partícula de por lo menos 10% más grueso que malla 40 y por lo menos 70% más grueso que malla 100. El contenido total de sodio y potasio, medido como sus óxidos, es de por lo menos 10% en peso. b) Feldespato de sodio de malla 200 con un contenido de óxido de sodio de 6.5% en peso y un contenido de óxido de potasio de aproximadamente 4.1 % en peso. c) Conglomerado feldespártico. d) Sienita nefelina.

EJEMPLO 1 En este ejemplo el encogimiento relativamente bajo que se obtuvo utilizando formulaciones cerámicas de acuerdo con la invención para preparar elementos de medios de empaquetamiento, se compara con elementos similares preparados utilizando formulaciones convencionales de cerámica. Se hizo un lote de formulación que comprende 3814 gm de arcilla plástica (60% en peso), y 2542 gm de espodumeno (40% en peso), y se mezcló utilizando un mezclador de baja intensidad durante 2 minutos, Se añadió agua (1300 gm o 20.45% del peso seco de la formulación) junto con 64 gm de polietilenglicol y se siguió mezclando durante otros dos minutos para producir una mezcla extruible. Después ésta se alimentó en un extrusor de laboratorio de un solo pistón ajustado para desaireación al vacío, y se extruyó a través de un dado para producir un extruido con una forma contorneada y agujeros pasantes, y una dimensión máxima de aproximadamente 53.3 mm. Después de cortó el extruido en piezas para producir las formas de cerámica verde listas para la cocción. Las formas de cerámica verde se secaron a 1 10°C durante un poco más de cuatro horas y después se colocaron en cajas de cementación y se cocieron en un horno de energía eléctrica, a una velocidad de calentamiento de 3°C/min hasta haber alcanzado una temperatura máxima de 1225°C. La temperatura se mantuvo en este nivel durante una hora antes de dejarla enfriar a temperatura ambiente a una velocidad comparable con la temperatura de calentamiento. Las formas cocidas se midieron después a lo largo de su dimensión más grande, tomando mediciones de calibrador en por lo menos cinco ubicaciones, en por lo menos cinco muestras, y promediando las lecturas. Este promedio se comparó después con la medición precisa de la dimensión correspondiente del dado a través del cual fueron extruidas. La dimensión del dado fue de 53.264 mm. La dimensión promedio de las muestras fue de 53.11 1 mm., representando un encogimiento lineal de solamente 0.33% Para producir una base de comparación, se produjo una serie de tres formulaciones convencionales, en donde se reemplazó el componente de espodumeno, en una base de gramo por gramo, por a) un feldespato de sodio fino; b) un conglomerado feldespártico; y c) sienita nefelina. Estos tres lotes se mezclaron, se les dio forma, se secaron y se cocieron exactamente de la misma manera que la formulación de la invención, y las dimensiones más grandes promedio fueron de 45.961 mm; 47.457 mm; 44.160 mm. Esto representa valores de encogimiento lineal de 13.78%, 10.97/ y 15.73% respectivamente.

EJEMPLO 2 En este ejemplo se evalúan muestras que tiene una forma de disco y una porosidad mínima, en términos porcentaje de cambio de dimensión lineal a dos temperaturas diferentes de cocción. Un lote de formulación que consiste en 240 gm de arcilla refractaria (80% en peso) y 60 gm (20% en peso) de espodumeno, se mezcló en un mezclador de alta intensidad durante dos minutos y después se agregaron 9 gm de agua (3% del peso seco de lote) y se siguió mezclando durante otros dos minutos. Esto produjo un polvo de flujo libre que fue comprimido en dos discos de 25.4mm de diámetro utilizando una prensa hidráulica de mano a una presión de aproximadamente 12,000 psi. (82.7x106 newtons/m2). Los discos se secaron a 1 10°C durante por lo menos cuatro horas antes de cocerlos en el mismo horno y bajo las mismas condiciones que se utilizaron en el ejemplo 1. Se determinó el diámetro promedio de seis discos producidos de esta forma, y esto demostró que los discos si se hablan expandido en el diámetro, en un promedio del 0.88%. Se preparó otro conjunto de seis discos a partir del mismo lote, exactamente de la misma manera excepto que la temperatura máxima alcanzada en el horno fue de 1 50°C en vez de 1225°C. Esto demostró una expansión lineal promedio de 1.95%.

EJEMPLO 3 En este ejemplo se preparan muestras con la adición de un componente de feldespato y, además de evaluar el efecto en el cambio dimensional, se examinó la porosidad de las muestras hechas. Las mediciones se llevaron a cabo a dos temperaturas diferentes de cocción. Se preparó una formulación que comprendía 8.17 kg (36% en peso) de arcilla plástica 9.08 kg (40% en peso) de espodumeno y 5.45 dg (24% en peso) de feldespato. La formulación se mezcló en un mezclador de alta intensidad durante dos minutos y después se agregaron 3.52 kg (15.5% del peso seco de la formulación) de agua y se siguió mezclando durante otros dos minutos. Esto dio como resultado un lote extruible que fue alimentado en el extrusor del ejemplo 1 , con la diferencia que éste se ajustó con un dado cuadrado de 12.7 mm. La materia extruida se corto a intervalos de 15.24 cm para producir una serie de barras de cerámica verde que después fueron secadas a 66.5°C durante cuatro horas, después de lo cual se determinó la dimensión de sección transversal promedio (ancho), y resulto ser de 12.52 mm. Una porción de las barras de cerámica verde secas fueron cocidas a una temperatura máxima de 1210°C y otra porción fue cocida a una temperatura máxima de 1250°C. En cada caso se utilizaron las condiciones de cocción y el equipo descritos en el ejemplos 1 , con la única diferencia de la temperatura máxima. Después de la cocción, la dimensión del ancho promedio para las barras cocidas a 1210°C fue de 12.42 mm, y para las barras cocidas a la temperatura más alta la medición correspondiente fue de 12.60 mm. Por lo tanto, el cambio de porcentaje para las barras cocidas a la temperatura más baja fue de 0.81 1 % (encogimiento) y para las barras hechas a la temperatura de cocción más alta ocurrió una expansión del 0.61 %. Después se midió la porosidad abierta de estas muestras utilizando el método descrito en el método de absorción de agua ASTMC-373. Los valores obtenidos fueron de 4.3% y 6.6% para las barras cocidas a las temperaturas más baja y más alta respectivamente. Se sabe que un elemento típico de cerámica echo con la misma mezcla de arcilla plástica y feldespato pero sin el espodumeno, y que tiene la misma porosidad, tiene un encogimiento lineal de aproximadamente cuatro a ocho por ciento. Esto indica que los elementos de cerámica de acuerdo con la invención retienen un bajo cambio dimensional con la cocción, aunque contengan la escala similar de porosidad que está presente en los productos de la técnica anterior.

EJEMPLO 4 Este ejemplo evalúa la resistencia al choque térmico de las formulaciones de cerámica que caracterizan la presente invención y otros parámetros físicos. Se hizo un lote que tenia la misma composición que se utilizó en el ejemplo 3, utilizando el mismo procedimiento y se extruyó, se secó y se coció de la misma manera, excepto que el dado de extrusión tenia una sección transversal cilindrica con un diámetro de 85 mm, con una pluralidad de agujeros pasantes triangulares en sección transversal, y la temperatura de cocción fue de 1210°C, y se dejó enfriar durante 20 horas. Las piezas cocidas que se obtuvieron de esta manera fueron sometidas después a un análisis de difracción de rayos X y a pruebas para medir la porosidad, la densidad y la resistencia al aplastamiento. La densidad del material y la porosidad aparente (medidas de acuerdo con los métodos ASTMC-373) fueron de 2.15 gm-7cc y 7.0% respectivamente. El análisis de difracción de rayos X reveló que el único pico importante correspondía al beta-espodumeno que es la forma "expandida" de aluminosilicato de litio. La resistencia al aplastamiento se midió en piezas individuales, en una orientación horizontal, soportadas sobre cuatro esferas de alúmina, contiguas, igualmente separadas, con un diámetro de 12.7 mm, colocando una carga en un quinta esfera similar centrada arriba de la pieza bajo evaluación. La carga se incrementó gradualmente hasta que ocurrió la falla, y en este punto la lectura de la carga cayó repentinamente. La resistencia al aplastamiento promedio medida fue de 75.36 kg de un tamaño de muestra de 10 y la desviación estándar dentro del grupo de mediciones fue de 15.89 kg. Se colocaron diez piezas de muestra en un horno y se calentaron a 816°C y se mantuvieron a esta temperatura durante una hora. Después se removieron rápidamente las piezas y se dejaron caer en agua a temperatura ambiente; hubo una calda esencialmente instantánea en la temperatura de aproximadamente 800°C. Las piezas no se rompieron ni se aplastaron. Después de haberlas secado, se probó la resistencia al aplastamiento de la misma manera descrita anteriormente. Esta vez la resistencia promedio al aplastamiento fue de 87.62 kg dentro de una desviación estándar de 15.89 kg otra vez. Aunque podría no ser seguro concluir estadísticamente que hubo un aumento en la resistencia como resultado del ciclado térmico, si es evidentemente claro que no hubo una reducción en la resistencia al aplastamiento.

EJEMPLO 5 Este ejemplo repite esencialmente el ejemplo 4 bajo condiciones ligeramente diferentes para confirmar la validez de las conclusiones. Los componentes de cerámica mezclado en las mismas proporciones, se utilizaron para hacer una formulación extruible con la única diferencia de que el agua añadida fue el 14.2% del peso seco de la formulación en lugar de 15.65%. la mezcla fue extruida utilizando el mismo extrusor excepto que el dado de extrusión tenía una forma correspondiente a un anillo con múltiples agujeros pasantes con forma triangular, y se produjo una forma con un diámetro de aproximadamente 68 mm. La forma extruida fue cortada en forma perpendicular a la dirección de extrusión para producir una pluralidad de piezas de cerámica verde que fueron secadas bajo las mismas condiciones que se describen en el ejemplo 4. El diámetro exterior de las piezas de cerámica verde secas se determinó registrando los valores máximo y mínimo del diámetro, y derivando un valor promedio para cada uno, y promediando este resultado sobre cinco piezas elegidas al azar. El valor promedio obtenido fue de 65.52 mm. La cerámica verde fue colocada en cajas de cementación y se coció en un horno con una temperatura elevada a 70°C/hr hasta alcanzar una temperatura máxima de 1210°C. La temperatura se mantuvo en este nivel durante tres horas antes de dejarla enfriar a temperatura ambiente durante un periodo de 20 horas. Se midió el diámetro de las muestras cocidas de la misma manera que se midió el diámetro de la cerámica verde. El diámetro promedio cocido, fue de 65.44 mm demostrando un encogimiento lineal promedio de 0.12% y un encogimiento de volumen calculado de 0.35%. En una repetición de este experimento se coció un grupo diferente de las mismas muestras de cerámica verde, en el mismo equipo pero a una velocidad de elevación del calor de 73°C/hr y una temperatura de tiempo de detención de 1230°C. Después se sometieron estas muestras a las mismas mediciones y demostraron un diámetro promedio de 65.01 mm. Esto corresponde a un encogimiento lineal de 0.78% y un encogimiento volumétrico calculado de 2.3%. Se probó la resistencia al aplastamiento y la resistencia al choque térmico de estas muestras cocidas, de la manera general que se describió en el ejemplo 4. La resistencia promedio de las piezas cocidas fue de 61.29 kg y, después de haberlas mantenido a 427°C durante una hora y de arrojarlas después en agua a temperatura ambiente, la resistencia al aplastamiento fue de 82.63 kg. Estas cifras parecen confirmar las lecciones aprendidas en el ejemplo anterior.

EJEMPLO 6 Se prepararon tres lotes de polvos de cerámica como mezclas de una arcilla refractaria de malla 30, un feldespato de malla 20, y el polvo de espodumeno. El primer lote, al cual también se le llama en la presente "estándar", comprendía 408 gm de arcilla refractaria (60% en peso) y 272 gm de feldespato (40% en peso). El segundo lote, al cual también se hace referencia como espodumeno al 1 1 .8%, comprendía 408 gm de la arcilla refractaria (60% en peso), 192 gm del feldespato (28.2% en peso) y 80 gm de espodumeno (1 1.8% en peso). El tercer lote, al cual también se hace referencia como espodumeno al 17.6%, comprendía 408 gm de la arcilla refractaria 860% en peso), 152 gm del feldespato (22.4% en peso) y 120 gm de espodumeno (17.6% en peso). Los componentes para cada uno de los lotes fueron mezclados en un mezclador de alta resistencia durante 1 minuto. Después se añadieron 120 gm de agua desionizada (17.65% en peso de la base seca) y se siguió mezclando hasta que los materiales formaron una consistencia uniforme. Cada mezcla de lote fue alimentada después en un extrusor del estilo de una sola sonda, a escala de laboratorio, y se extruyó a través de un dado rectangular, teniendo dimensiones de sección transversal de 16.5 mm y 13.5 mm. Después las cerámicas verdes extruidas se cada lote fueron seccionadas en forma perpendicular a la dirección de extrusión en longitudes de 25 mm. Las partes de cerámica verde se secaron completamente y se midió para cada una la dimensión más larga de las dos dimensiones cortadas (ancho). Después se cocieron las partes a 3°C7min a una temperatura máxima de 01 170°C, y se impregnaron a 1 170°C durante dos horas. Después de la cocción, se midió otra vez la dimensión del ancho de las partes y se calculó el encogimiento lineal. Los valores de encogimiento lineal en porcentaje para el estándar, el espodumeno al 1 1 .8% y el espodumeno al 17.6%, fueron de 2.35, 2.71 y 2.44 respectivamente. Después se midió el porcentaje de absorción de agua para estas muestras (estándar ASTM C-373). El porcentaje de los valores de absorción de agua para el estándar, el espodumeno al 1 .8%, y el espodumeno al 17.6%, fueron de 6.03, 2.37 y 1 .63 respectivamente. Esto demuestra que para relativamente el mismo encogimiento lineal, la adición de espodumeno puede disminuir el porcentaje de absorción de agua. Varias muestras cocidas fueron impregnadas térmicamente calentándolas a 700°C y con enfriamiento rápido en 19 litros de agua a temperatura ambiente. Se midió la resistencia en las muestras térmicamente impregnadas en comparación con las muestras no impregnadas de cada composición de prueba. Los extremos cortados (en forma perpendicular a la dirección de extrusión) de las partes de 25 mm fueron maquinados en forma plana y paralela. Se midieron las resistencias al aplastamiento de las piezas individuales en la dirección de extrusión, se unieron a un asiento esférico de nitruro de silicio utilizando un dispositivo de medición de carga Instron con un límite de 10,000 kg en donde se colocó la muestra entre placas de acero paralelas, y las placas se precipitaron una junto a la otra a una velocidad de 25 mm/min. La falla ocurrió cuando la lectura de la carga en el dispositivo Instron cayó de repente y la lectura máxima fue la resistencia al aplastamiento. La resistencia al aplastamiento promedio del estándar, las muestras de espodumeno al 1 1 .8% y espodumeno al 17.6% que no fueron tratadas térmicamente fueron de 167 MPOa, 254 Mpa y 272 Mpa respectivamente. La resistencia al aplastamiento promedio de las muestras que fueron sometidas a templado rápido para el estándar, las muestras de espodumeno al 1 1.8% y espodumeno al 17.6%, fueron de 137, 215 y 256 Mpa respectivamente. Esto representa una resistencia retenida para el estándar, las muestras de espodumeno al 1 1.8% y espodumeno al 17.6% de 82, 85 y 94% respectivamente.

EJEMPLO 7 Se prepararon lotes de mezcla de polvos de cerámica, como mezclas de una arcilla refractaria de malla 30, un feldespato de malla 50, y el polvo de espodumeno. El primer lote, la cual también se hace referencia en este ejemplo como "estándar" comprendía 408 gm de arcilla refractaria (60% en peso) y 272 gramos del feldespato (40% en peso). El segundo lote, al cual también se hace referencia como espodumeno al 5%, comprendía 387.6 gm de la arcilla refractaria 30 (57% en peso), 258.4 gm del feldespato (38% en peso) y 34 gm de espodumeno (5% en peso). El tercer lote, al cual también se hace referencia como espodumeno al 20%, comprendía 326.5 gm de la arcilla refractaria 30 (48% en peso), 217.6 gm del feldespato (32% en peso) y 136 gm de espodumeno (20% en peso). Los componentes para el lote estándar se mezclaron en un mezclador de alta intensidad durante 1 minuto. Después se añadió 120 gm de agua desionizada (17.65% en peso de la base seca) y se siguió mezclando hasta que los materiales formaron una consistencia uniforme. Para los lotes de espodumeno al 5% y espodumeno al 20%, se mezclaron la arcilla refractaria y el feldespato en un mezclador de alta intensidad durante 1 minuto. El espodumeno se dispersó previamente en el agua utilizando un mezclador de alto esfuerzo cortante. La solución de espodumeno se añadió después a los otros componentes en el mezclador, y éstos fueron mezclador en un modo de alta intensidad hasta que los materiales formaron una consistencia uniforme. Cada mezcla de lote se alimentó después en un extrusor del estilo de una sola sonda a escala de laboratorio y se extruyó a través de un dado rectangular, teniendo dimensiones de sección transversal de 16.5 mm y 13.5 mm. La cerámica verde extruída de cada lote de seccionó después en forma perpendicular a la dirección de extrusión en longitudes de 25 mm. Las partes de cerámica verde fueron secadas por completo y por cada lote se midió la más grande de las dos dimensiones no cortadas (ancho). Después cinco de cada uno de los conjuntos de partes fueron cocidas a 2°C/min a temperaturas máximas de 1 140°C, 1 170°C y 200°C y se impregnaron a una solución máxima durante 2 horas. Después de la cocción, se volvió a medir el ancho de las partes y se calculó el encogimiento lineal. El porcentaje de los valores de encogimiento lineal para el estándar, el espodumeno al 5% y el espodumeno al 20% a 1 140°C fueron 3.72, 4.34 y 3.99 respectivamente. El porcentaje de los valores de encogimiento lineal para el estándar, el espodumeno al 5% y el espodumeno al 20% a 1170°C fueron 4.13, 4.01 y 2.60 respectivamente. El porcentaje de los calores de encogimiento lineal ara el estándar, el espodumeno al 5% y el espodumeno al 20% a 1200°C fueron 4.27, 4.18 y -3.46 (expansión lineal) respectivamente. Esto de muestra que el espodumeno al 20% pre-dispersado tiene un encogimiento lineal disminuido cuando se cuece a 1 170°C y 200°C en comparación con el cuerpo estándar. Después se midió el porcentaje de absorción de agua para estas muestras (estándar ASTM C-373). El porcentaje de los valores de absorción de agua para el estándar, el espodumeno al 5% y el espodumeno al 20% a 1 140°C fueron 4.97, 3.34 y 0.12 respectivamente. El porcentaje de los valores de absorción de agua para el estándar, el espodumeno al 5% y el espodumeno al 20% a 3.47, 0.81 y 0.03 respectivamente. El porcentaje de los valores de absorción de agua para el estándar, el espodumeno al 5% y el espodumeno al 20% a 1200°C fueron 2.63, 0.02 y 0.23 respectivamente. Esto demuestra que las adiciones pre-dispersadas de espodumeno al 5% y al 20% reducen el nivel de absorción de agua a 1 140°C, 1 170°C y 1200°C en comparación con el cuerpo estándar. Este trabajo demuestra que en una adición del 5% en peso de espodumeno pre-dispersado, un cuerpo puede tener un encogimiento lineal entre 4.0% y 4.5%. También demuestra que la absorción de agua de dicho cuerpo se puede ajustar con una temperatura de cocción que va desde el 3.34% a 1 140°C hasta el 0.81 % a 1 170°C a 0.02% a 1200°C. Este trabajo demuestra que con una adición del 20% en peso de espodumeno pre-dispersado, un cuerpo puede tener una absorción de agua de menos del 0.25%. También demuestra que el encogimiento lineal de dicho cuerpo se puede ajustar con una temperatura de cocción, que va desde el 3.99% a 1 140°C hasta el 2.60% a 1 170°C a -3.46% (expansión lineal) a 1200°C.

Claims (6)

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1 .- Una cerámica verde para formar medios de cerámica con un bajo encogimiento en la cocción, dicha cerámica verde se forma a partir de una mezcla que comprende de 5 a 60% en peso de espodumeno y de 40 a 95% en peso de otros componentes formadores de cerámica, que comprenden de 50 a 95% en peso de arcilla y de 5 a 50% en peso de feldespato, basándose en los pesos combinados de estos componentes formadores de cerámica, el espodumeno contiene litio en una cantidad, medido como óxido de litio, de 7.25 a 7.75% en peso, de manera que dichos medios tienen un encogimiento lineal, al cocerlos a una temperatura de 1 100°C a 1300°C, de menos del

2.5% en comparación con las dimensiones de la cerámica verde precocida. 2. - La cerámica verde de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la mezcla comprende de 5 a 20% en peso del componente espodumeno.

3. - La cerámica verde de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque el componente de arcilla tiene un MBI de 11 a 13 meq/100 mg.

4. - Un procedimiento para la producción de medios de cerámica, caracterizado porque comprende: a) formar una mezcla que comprende de 5 a 60% en peso de espodumeno y de 40 a 95% en peso de otros componentes formadores de cerámica, que comprenden de 50 a 95% en peso de arcilla y de 5 a 50% en peso de feldespato, basándose en los pesos combinados de estos componentes formadores de cerámica, el espodumeno contiene litio en una cantidad, medida como óxido de litio, de 7.25 a 7.75% en peso, todos los pesos se basan en el peso total de los componentes formadores de cerámica, en una cerámica verde que tenga una forma deseada; y b) cocer la cerámica verde a una temperatura de 1 100°C a 1300°C para producir los medios de cerámica; en donde los componentes formadores de cerámica se eligen de tal manera que, con la cocción, una reducción en las dimensiones lineales de la cerámica verde es de menos del 2.5%.

5. - El procedimiento para producir medios de cerámica de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque los procedimientos de formación y de cocción se eligen de tal manera que con la cocción, las dimensiones lineales de la cerámica verde aumentan realmente, dando como resultado una expansión volumétrica neta.

6. - El procedimiento de conformidad con la reivindicación 4 ó 5, caracterizado además porque el porcentaje de retención de la resistencia al aplastamiento es de por lo menos 85% y más preferiblemente de por lo menos 98%, en severos tratamientos de prueba do choque térmico utilizando una calda repentina de temperatura de 400 a 800°C.