PT1686105E

PT1686105E - Processo para o fabrico de tijolos refractários leves

Info

Publication number: PT1686105E
Application number: PT06100886T
Authority: PT
Inventors: Uwe Stroissnigg
Original assignee: Cb Feuerfest Gmbh
Priority date: 2005-01-27
Filing date: 2006-01-26
Publication date: 2007-12-03
Also published as: EP1686105B8; AT8345U1; ES2293621T3; EP1686105A3; ATE372308T1; SI1686105T1; DK1686105T3; EP1686105A2; EP1686105B1; PL1686105T3; DE502006000082D1

Description

ΕΡ 1 686 105/ΡΤ DESCRIÇÃO "Processo para o fabrico de tijolos refractários leves" 0 presente invento refere-se a um processo para o fabrico de tijolos refractários leves no qual, como produto de partida, é utilizado o pó obtido na produção de tijolos refractários leves mediante polimento ou o pó de moagem resultante da moagem de tijolos refractários leves já usados ou de tijolos refractários leves defeituosos, o qual é misturado com um agente aglutinante em principio usual, a seguir prensado numa prensa de moldagem e, finalmente, sujeito a um processo de secagem ou de cozedura a uma temperatura superior a 85°C.

Tijolos refractários leves são utilizados a nível mundial na área da tecnologia refractária. Servem de material isolador no domínio de altas temperaturas e são utilizados sobretudo em pavimentos, tectos ou alvenarias de fundo. Uma vasta área de aplicação é o revestimento de câmaras de combustão e fornos, para reduzir a radiação térmica para o exterior.

Tijolos refractários leves são produtos moldados à prova de fogo, com uma porosidade total >45% e uma temperatura operacional de pelo menos 800°C. Do ponto de vista do quimismo, os tijolos refractários leves podem ser divididos em tijolos refractários leves de silicato de alumínio, tijolos leves de silicato, tijolos leves de zircónio e tijolos leves de corindo. A maior importância e divulgação cabe aos tijolos leves de silicato de alumínio (tijolos de argila refractária e tijolos de mulite). Para o seu fabrico utilizam-se matérias-primas com base em Al203, Si02 e, eventualmente, CaO. Como materiais portadores de alumina utilizam-se matérias-primas como por exemplo argila, caulino, argila refractária, silimanite, andaluzite, cianite e mulite, assim como alumina, hidrato de alumina e corindo. Além das matérias-primas de granulação fina são utilizadas também matérias-primas porosas de granulação grossa, como por exemplo argila refractária leve e esferas ocas de corindo e mulite. 2 ΕΡ 1 686 105/ΡΤ

Além do fabrico de produtos em formato normalizado produzidos em escala industrial, são também feitos produtos à medida, a pedido do cliente. Os tijolos refractários leves distinguem-se além do seu peso reduzido, também por uma reduzida condutividade térmica. Além disso apresentam uma resistência mecânica satisfatória, mas também uma boa capacidade de processamento. Outras caracteristicas são a elevada resistência térmica sob múltiplas condições atmosféricas, assim como a resistência em relação a choques e mudanças térmicas.

Como critério para a temperatura máxima aplicável é considerado a assim chamada "temperatura de classificação". A temperatura de classificação, como informação dada pelo fabricante, é usualmente determinada em laboratório em metades de tijolos normalizados, sendo que, depois de uma exposição térmica por todos os lados durante 24 horas, a retracção não deve ser superior a 2%. 0 processo mais conhecido e mais utilizado para o fabrico de tijolos refractários leves é o processo de queima. Como materiais de queima servem a serradura finamente moída, o coque de petróleo, o material de abrasão do lignite, esferas de poliestireno, assim como os produtos residuais finos das indústrias da celulose e do papelão. Neste âmbito, necessita-se de materiais de queima que originem quantidades tão reduzidas quanto possível de cinzas, para não haver uma influência negativa nas caracteristicas a quente.

Argilas refractárias com um teor de A1203 superior a 32% em peso são misturadas com um dos materiais de queima, por exemplo serradura e água, até se obter uma massa plástica. A seguir, esta massa é armazenada pelo menos 24 horas, para se obter uma humidade homogénea em toda a mistura. A seguir ao armazenamento, a massa plástica resultante é, por exemplo, feita passar por uma extrusora a vácuo e disponibilizada sob a forma de peças moldadas, para serem secas. A seguir, estas peças moldadas são sujeitas a um processo de secagem de cerca de três dias e, a seguir, cozidas num forno durante cerca de 48 horas, havendo durante este tempo no forno uma temperatura entre os 1200°c e 1400°C. A seguir à cozedura, os tijolos em parte deformados pela cozedura são depositados em paletes e 3 ΕΡ 1 686 105/ΡΤ disponibilizados para ο polimento, onde os tijolos são polidos para ficarem com o respectivo formato normalizado, ou então são produzidos formatos especiais a pedido do cliente. A diferença quantitativa entre um tijolo polido e um tijolo acabado de cozer é cerca de 30%, o que significa que o tijolo acabado de cozer deve ser cerca de 30% maior que o produto acabado propriamente dito, a seguir ao polimento.

Por outras palavras, no processo de polimento de um tijolo refractário leve é obtido cerca de 30% do tijolo refractário leve sob a forma de pó resultante do polimento, o qual até à data só parcialmente pôde ser reconduzido à produção. Como limite para uma possível reutilização deve ser considerada a capacidade de processamento. Com uma reutilização crescente do pó obtido no polimento, no processo de produção normal, os tijolos refractários leves desta maneira fabricados perdem a sua elasticidade, pelo que o seu fabrico através de extrusão numa extrusora já não é possível. Desta maneira, grande parte do pó obtido no polimento é desperdício, que deve ser removido com elevados custos.

Mas também no desmantelamento, por exemplo, de altos-fornos ou de outros produtos nos quais foram utilizados tijolos refractários leves, tem sido necessária até à data uma remoção dos tijolos refractários leves que implicava elevados custos. O mesmo tem acontecido com a remoção dos produtos defeituosos originados durante o processo de produção convencional de acordo com o método de queima. O objectivo a atingir pelo invento é, por isso, o de reutilizar o pó obtido no polimento durante a produção convencional por meio de queima, assim como tijolos refractários leves já usados ou produtos defeituosos.

De acordo com o invento, isto é conseguido através das características distintivas da reivindicação 1.

Devido à mistura do pó obtido no polimento/pó de moagem, de tijolos refractários leves fabricados de maneira convencional por meio do processo de queima e polimento 4 ΕΡ 1 686 105/ΡΤ subsequente, com um agente aglutinante e prensagem subsequente à medida por meio de uma prensa de moldagem, assim como secagem subsequente a uma temperatura superior a 85°C, o pó resultante do polimento pode ser reutilizado inteiramente para o fabrico de outros novos tijolos refractários leves. A remoção dos desperdícios até à data necessária, torna-se desnecessária. Uma outra vantagem do processo de acordo com o invento é o facto de este tornar possível reutilizar também tijolos refractários leves já usados. É simplesmente necessário que sejam retirados, por exemplo de um forno, moídos e transformados outra vez, aplicando o processo de acordo com o invento, em novos tijolos refractários leves, possivelmente com outras dimensões.

Além disso, a utilização de acordo com o invento do pó obtido no polimento/pó de moagem como produto de partida oferece a vantagem de que o produto de partida já está "morto", como se diz na gíria da especialidade. Com outras palavras, uma nova cozedura já não iria alterar as propriedades do produto de partida e, por isso, é desnecessária uma nova cozedura de 48 horas a temperaturas entre os 1200°C e 1400°C, sendo suficiente uma secagem a temperaturas substancialmente mais baixas durante um espaço de tempo substancialmente inferior, para se obter uma temperatura de classificação de 1300°c de um tijolo refractário leve fabricado por meio do processo de acordo com o invento. Apenas no caso de se pretender obter uma temperatura de classificação de 1450°C, é necessária uma nova cozedura, no entanto somente a uma temperatura entre os 500°C e 600°C e apenas durante 24 horas. Em ambos os casos, o novo processo de acordo com o invento implica por isso um consumo de energia drasticamente inferior e um tempo de produção substancialmente inferior em comparação com os processos que se conhece.

Para se conseguir realizar o processo de acordo com o invento de forma optimizada e tornar possível o fabrico de novos tijolos refractários leves com uma temperatura de classificação de 1300°C ou 1450°C, que é necessária na prática, é preciso que o pó obtido no polimento/pó de moagem apresente uma determinada composição, isto é, de acordo com 5 ΕΡ 1 686 105/ΡΤ as características distintivas da reivindicação 2, 30-77% em peso de A1203, 21-65% em peso de Si02 e 0,7-2,05% de Fe203 . Através da quantidade adicionada destas substâncias pode ser ajustada a resistência térmica do tijolo refractário leve resultante. No presente caso no entanto, a composição do pó obtido no polimento/pó de moagem já é previamente definida pela composição do tijolo refractário leve polido ou dos tijolos refractários leves já usados ou tijolos refractários leves defeituosos moídos. De acordo com as características distintivas da reivindicação 2, o pó obtido no polimento/pó de moagem contém, além disso, também aditivos.

Nos aditivos trata-se de acordo com as características distintivas da reivindicação 3, de 0,36-0,82% em peso de Ti02, 0, 06-0,24% em peso de CaO, 0,05-0,53% de MgO, 0,13-0,33% em peso de Na20, 0,34-3,01% em peso de K20 e 0, 02-02% em peso de P205 . Os aditivos resultam das suas existências naturais nas matérias-primas do produto de origem, devendo-se por isso também a sua percentagem no pó obtido no polimento/pó de moagem, à composição do produto de origem.

De acordo com a característica distintiva da reivindicação 4 utiliza-se silicato alcalino como aglutinante, o que torna necessário um processo de secagem de 22 a 26 horas, de preferência de 24 horas, dos tijolos refractários leves já prensados, a uma temperatura entre os 85°C e 135°C, de preferência entre os 95°C e 120°C. Com a utilização deste aglutinante podem ser obtidas temperaturas de classificação de 1300°° num tijolo refractário leve fabricado de acordo com o processo de acordo com o invento.

As características distintivas da reivindicação 5 prevêem como aglutinante fosfato de alumínio (A1P04), de preferência monofosfato de alumínio. Neste caso é necessário em vez de um processo de secagem, um processo de cozedura de 22 a 26 horas, de preferência de 24 horas, do tijolo refractário leve já prensado, a uma temperatura entre os 500°c e 600°C. Com a utilização deste aglutinante podem ser obtidas temperaturas de classificação de 1450°° num tijolo refractário leve fabricado de acordo com o processo de acordo com 0 invento. 6 ΕΡ 1 686 105/ΡΤ

As características distintivas da reivindicação 6 prevêem como aglutinante uma solução aquosa de ácido silicico coloidal (H2S1O3) . As exigências referentes à duração do processo de secagem e à temperatura na qual o processo de secagem ocorre, correspondem às que existem na utilização de fosfato de alumínio como aglutinante. 0 subsequente processo de prensagem é realizado, de acordo com as características distintivas da reivindicação 7, de preferência em prensas de moldagem hidráulicas.

De acordo com as características distintivas da reivindicação 8, adicionam-se microesferas ocas ao pó obtido no polimento/pó de moagem, antes ou durante a mistura com o aglutinante, para diminuir o peso do tijolo prensado. Microesferas usuais são, por exemplo, Cenospheres®, E-Spheres® ou Fillite® e são disponíveis com um tamanho máximo de grãos de 0,5 mm. Apresentam uma parede sólida impermeável e podem estar cheias com substâncias diferentes. A utilização de pó obtido no polimento/pó de moagem com um tamanho médio máximo de partículas de 2 mm, torna possível o fabrico de tijolos refractários leves com muito elevada estabilidade. A aplicação de um processo de acordo com o invento para o fabrico de um tijolo refractário leve é realizada, por isso, do modo seguinte:

Exemplo de realização 1 O pó obtido no polimento durante o fabrico convencional de tijolos refractários leves, por exemplo mediante extrusão através de uma extrusora e polimento subsequente, ou 0 pó de moagem resultante do desmantelamento e da moagem subsequente de tijolos refractários leves já usados ou da moagem dos já mencionados tijolos refractários leves defeituosos, é recolhido e, a seguir, misturado com um aglutinante em princípio usual, como por exemplo silicato alcalino ou silicato sódico. Opcionalmente, o pó obtido no polimento/pó de moagem pode ser misturado com microesferas ocas já antes da mistura do pó obtido no polimento/pó de moagem com 0 7 ΕΡ 1 686 105/ΡΤ aglutinante, ou então as microesferas ocas podem ser adicionadas durante a mistura do pó obtido no polimento/pó de moagem com o aglutinante liquido, à pasta dai resultante. Como óptimo pó obtido no polimento/pó de moagem tem-se revelado um pó obtido no polimento/pó de moagem com tamanhos de grão até 2 mm, podendo no entanto também utilizar-se pó obtido no polimento/pó de moagem com tamanhos de grão até 5 mm. No entanto, ao se utilizar pó obtido no polimento/pó de moagem com tamanhos de grão até 2 mm, obtém-se por meio do processo de acordo com o invento, após a prensagem, um novo tijolo refractário leve com óptimas características de estabilidade. Quando se utiliza silicato sódico como aglutinante, tem-se revelada óptima uma proporção de 10:1 entre o pó obtido no polimento/pó de moagem e o aglutinante. Após a mistura de pó obtido no polimento/pó de moagem e aglutinante, é realizada a moldagem por pressão em prensas de moldagem hidráulicas. A seguir, os tijolos refractários leves desta maneira produzidos são secos durante cerca de 24 horas a uma temperatura entre 85°C e 135°C, de preferência entre 95°C e 120°C, num secador continuo ou num forno de tratamento térmico e, a seguir, enviados. Para o processo de secagem não é necessário que o secador contínuo ou o forno de tratamento térmico seja aquecido lentamente, o que deve ser feito nos processos que se conhecem do estado da técnica, nos quais o secador contínuo ou o forno de tratamento térmico deve ser aquecido gradualmente seguindo as assim chamadas "curvas de secagem". Pelo contrário, a utilização do pó obtido no polimento durante o fabrico de tijolos refractários leves ou do pó de moagem resultante da moagem de tijolos refractários leves já usados ou de produtos defeituosos, como material de partida, permite também um aquecimento rápido dos tijolos refractários leves acabados de prensar, isto é, a colocação do tijolo refractário leve acabado de prensar num secador contínuo ou num forno de tratamento térmico, já pré-aquecido a cerca de 100°C.

Exemplo de realização 2

Como pó obtido no polimento/pó de moagem utiliza-se pó obtido no polimento/pó de moagem com tamanhos de grão de 2 a 5 mm, o qual é misturado com microesferas ocas com um diâmetro de 0-0,5 mm. Na utilização de microesferas ocas 8 ΕΡ 1 686 105/ΡΤ adicionais é necessário aplicar uma maior quantidade de aglutinante, de modo a que a proporção em peso entre o pó obtido no polimento/pó de moagem incluindo as microesferas ocas e o aglutinante seja cerca de 10:2,2, sendo a proporção em peso entre o pó obtido no polimento/pó de moagem e as microesferas ocas cerca de 10:1. Todos os outros parâmetros processuais são idênticos com os do exemplo de realização 1.

Em ambos os exemplos de realização utiliza-se uma prensa de moldagem hidráulica de 2000 t, com uma pressão de 64 bar. Com esta foram fabricados tijolos normalizados NF2 (250 mm χ 124 mm x 64 mm). Foram também testados outros parâmetros de prensagem que conduziram ao fabrico de tijolos refractários leves plenamente operacionais.

Em ambos os exemplos de realização, os tijolos refractários leves desta maneira fabricados apresentam uma temperatura de classificação de 1300°C. No caso de se pretender obter uma temperatura de classificação mais elevada, o silicato alcalino, como aglutinante, deverá ser substituído por fosfato de alumínio ou por ácido silícico coloidal e o processo de secagem, por um processo de cozedura com a mesma duração, no entanto a uma temperatura entre 500°C e 600°C.

Lisboa,

Claims

ΕΡ 1 686 105/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para o fabrico de tijolos refractários leves, caracterizado por se utilizar como material de partida o pó obtido no polimento durante a produção de tijolos refractários leves mediante polimento, ou o pó de moagem resultante da moagem de tijolos refractários leves já usados ou de tijolos refractários leves defeituosos, o qual é misturado com um agente aglutinante conhecido, posteriormente prensado numa prensa de moldagem e depois sujeito a um processo de secagem ou a um processo de cozedura a uma temperatura superior a 85°C.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o pó obtido no polimento/moagem conter 30-77% em peso de AI2O3, 21-65% em peso de Si02, 0, 7-2, 05% de Fe203, e aditivos.
3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por os aditivos compreenderem 0,36-0,82% em peso de Ti02, 0, 06-0,24% em peso de CaO, 0, 05-0, 53% em peso de MgO, 0,13-0,33% em peso de Na20, 0,34-3,01% em peso de K20 e 0,02-02% em peso de P205.
4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o agente aglutinante ser silicato alcalino e a etapa processual da secagem ter uma duração entre 22 e 26, de preferência 24 horas, e ser realizada a uma temperatura entre 85°C e 135°C, preferivelmente entre 95°C e 120°C.
5. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o agente aglutinante ser fosfato de aluminio (AIPO4), preferivelmente monofosfato de aluminio, e a etapa processual da cozedura ter uma duração entre 22 e 26, preferivelmente de 24 horas, e ser realizada a uma temperatura entre 500°C e 600°C.
6. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por o agente aglutinante ser uma solução aquosa de ácido silicico coloidal (H2Si03) e a etapa processual da cozedura ter uma duração entre 22 e 26, ΕΡ 1 686 105/ΡΤ 2/2 preferivelmente de 24 horas, e ser realizada a uma temperatura entre 500°C e 600°C.
7. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por a prensagem ser realizada por meio de prensas de moldagem hidráulicas.
8. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por se adicionarem microesferas ocas ao pó obtido no polimento/moagem, antes ou durante a mistura com o agente aglutinante.
9. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o tamanho médio das partículas de pó obtido no polimento/moagem não ser superior a 2 mm.
10. Tijolo refractário leve fabricado de acordo com um processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 8. Lisboa,