BRPI0617713A2 - meios para fundição de baixa expansão térmica - Google Patents

Abstract

<B>MEIOS PARA FUNDIçãO DE BAIXA EXPANSãO TéRMICA<D>A presente invenção refere-se a meios para fundição tendo um coeficiente de expansão térmica baixo, e métodos e materiais de produção dos meios.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MEIOS PARAFUNDIÇÃO DE BAIXA EXPANSÃO TÉRMICA".

Antecedentes

A presente invenção refere-se a meios para fundição tendo umcoeficiente de expansão térmica baixo e métodos e materiais para produçãodos meios.

Meios para fundição são usados em vários processos de fundi-ção na indústria de fundição de metal. Em processos de fundição, o metalderretido é vertido em uma área moldada na presença dos meios de fundi-ção para produzir um fundido de formato, tamanho e dimensões planejados.Conforme o metal derretido é vertido em um molde, os meios de fundiçãosão aquecidos e vão expandir. Quando o metal e molde esfriam para tempe-ratura ambiente, o metal e o molde vão contrair. A expansão e a concentra-ção quando do aquecimento e esfriamento podem resultar em defeitos naparte de metal fundida resultante.

O grau de expansão que pode acontecer varia com o tipo demeios de fundição. O coeficiente de expansão térmica representa a quanti-dade de material, que vai expandir ou contrair quando do aquecimento ouesfriamento. Uso de meios com um alto coeficiente de expansão térmicarequer pré-engenharia mais extensiva de projetos dimensionais de parte eaditivos para melhor dar conta do impacto de expansão. Meios de fundiçãocom valores menores no coeficiente de expansão térmica terão menos ex-pansão e contração durante o uso como um material de molde de metal der-retido, e devem resultar em menos defeitos na parte de metal final.

Areia de sílica, o meio mais comum usado para aplicações defundição de metal, tem um coeficiente de expansão térmica maior do que dez(10-6 centímetros (polegadas) por centímetro (polegada) por °C). Areia de zir-cônio, a areia de especialidade mais comum usada em aplicações de fundiçãode metal, tem um coeficiente de expansão térmica em torno de 4,2 (10"6 cen-tímetros (polegadas) por centímetro (polegada) por °C). Ainda outro meio defundição conhecido inclui um meio cerâmico sintético comercialmente dispo-nível da CARBO Ceramics, Inc. sob a marca registrada ACCUCAST®.Propriedades de expansão térmica altas podem limitar a habili-dade em produzir fundições com paredes finas ou partes muito complexasrequerendo níveis altos de precisão dimensional. Meios de expansão altapodem requerer aditivos para tamponar a expansão dos meios ou custo demaquinário e limpeza altos para corrigir propriedades de fundição resultantespobres. Meios de fundição tendo uma expansão térmica baixa podem bene-ficiar a indústria de fundição através de: (1) defeitos de fundição reduzidos;(2) custo de pré-engenharia reduzido; (3) capacidades de parede fina au-mentadas; (4) capacidade aumentada para produção de fundições de altacomplexidade; (5) uso reduzido de aditivos tampão de expansão de custoalto; ou (6) uso reduzido de lavagens caras e que consomem tempo e seuequipamento e trabalhadores associados.Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma ilustração simplificada de um diagrama de fasede magnésia-alumina-sílica.

A figura 2 ilustra uma comparação de CTEs e porcentagens demudança linear como uma função de temperatura para meios de fundiçãoconvencionais e meios de fundição de acordo com as presentes modalida-des.

A figura 3 ilustra uma seção transversal de uma fundição em co-ne de degrau de alumínio com um núcleo feito de péletes sinterizados dapresente invenção (exemplo 4) não revelando quaisquer defeitos de pene-tração ou desenho de veia.

A figura 4 ilustra uma seção transversal de uma fundição em co-ne de degrau de alumínio feita com um núcleo feito de areia de zircônio re-velando defeitos de penetração leves em vários anéis e quaisquer defeitosde desenho de veia.

A figura 5 ilustra uma seção transversal de uma fundição em co-ne de degrau de ferro com um núcleo feito de péletes sinterizados das pre-sentes modalidades (exemplo 4) com um revestimento de grafite revelandopouca a nenhuma penetração e quaisquer defeitos de desenho de veia.

A figura 6 ilustra uma seção transversal de uma fundição em co-ne de degrau de ferro com um núcleo feito de areia de sílica com um reves-timento de lavagem de zircônio revelando defeitos de penetração leves emvários anéis e defeitos de desenho de veia moderados a severos.

A figura 7 ilustra uma vista esquemática de um sistema exemplarpara implementação de um processo contínuo usando um leito de fluido parapreparar meios de fundição de acordo com as presentes modalidades.

A figura 8 ilustra uma vista esquemática de uma câmara de se-cagem provendo uma combinação de fluxo co-corrente e contracorrente pa-ra uso em formação de meios de fundição conforme descrito aqui usandométodos de secagem por atomização.

A figura 9 ilustra uma vista esquemática de uma câmara de seca-gem provendo um fluxo co-corrente para uso em formação de meios de fundi-ção conforme aqui descrito usando métodos de secagem por atomização.

Descrição Detalhada

Métodos para fabricação de meios para fundição com um coefi-ciente baixo de expansão térmica e meios para fundição então feito são des-critos. Certas modalidades descrevem métodos para fabricação de meiospara fundição que incluem formação de péletes verdes substancialmenteredondos e esféricos a partir de matérias-primas que incluem uma fonte demagnésia, uma fonte de sílica e uma fonte de alumina e então sinterizaçãodos péletes verdes para formar os meios de fundição. Certas modalidadesdescrevem métodos para fabricação de meios para fundição e meios parafundição então feitos com um coeficiente de expansão térmica, de a partir decerca de 100°C a cerca de 11OO0C, menos do que o coeficiente de expan-são térmica de^pèlo menos, jjm de areia de sílica; areia de zircônio e areia deolivina. Certas outras modalidades descrevem métodos para fabricação mei-os para fundição e meios para fundição então feitos tendo um coeficiente deexpansão térmica de menos do que cerca de 4,0 (10 6 centímetros por cen-tímetro (polegadas por polegada) por °C) de a partir de cerca de 100°C acerca de 1100°C.

Certas outras modalidades descrevem métodos para fabricaçãode meios para fundição e meios para fundição então feitos onde os meios defundição têm um coeficiente de expansão térmica de a partir de cerca de100°C a cerca de 1100°C, selecionado do grupo consistindo em: menos doque cerca de 15 (10*6 centímetros por centímetro (polegadas por polegada)por °C), menos do que cerca de 12 (10"6 centímetros por centímetro (pole-gadas por polegada) por °C), menos do que cerca de 7 (10 6 centímetros porcentímetro (polegadas por polegada) por °C), menos do que cerca de 6 (10"6centímetros por centímetro (polegadas por polegada) por 0C), menos do quecerca de 5 (10"6 centímetros por centímetro (polegadas por polegada) por°C) e menos do que cerca de 4,0 (IO"6 centímetros por centímetro (polega-das por polegada) por °C).

Meios para fundição conforme aqui descrito compreendem péle-tes sinterizados substancialmente redondos e esféricos formados de maté-rias-primas compreendendo uma fonte de magnésia (MgO), uma fonte desílica (SiO2) e uma fonte de alumina (AI2O3), cada uma das quais está pre-sente em uma quantidade suficiente para prover uma rede química que,quando os péletes são sinterizados, forma cordierita em uma quantidade depelo menos 25 por cento em peso. Os meios para fundição têm um coefici-ente de expansão térmica de a^,partir de cerca de 100°C a cerca de 1100°C,menos do que o coeficiente de expansão térmica de pelo menos um de areia20 de sílica, areia de zircônio e areia de olivina. Em certas modalidades, aquantidade de cordierita formada é pelo menos cerca de 40, 45, 50, 55, 60,65, 70, 75, 80 ou 85 por cento em peso. Em ainda outras modalidades, aquantidade de cordierita formada é pelo menos cerca de 7, 20 ou 30 porcento em peso.

De acordo com ainda outras modalidades, meios para fundiçãocompreendem cordierita em uma quantidade de a partir de cerca de 52 acerca de 66% em peso, mulita em uma quantidade de a partir de cerca de 7a cerca de 24% em peso e safirina em uma quantidade de a partir de cercade 1 a cerca de 8% em peso são providos. De acordo com tal modalidade,cristobalita, se alguma, está presente em uma quantidade de menos do quecerca de 1 % em peso.

De acordo com ainda outras modalidades, meios para fundiçãocompreendendo cordierita em uma quantidade de a partir de cerca de 25 acerca de 42% em peso, mulita em uma quantidade de a partir de cerca de 19a cerca de 21% em peso e safirina em uma quantidade de a partir de cercade 7 a cerca de 11 % em peso são providos. De acordo com tal modalidade,cristobalita, se alguma, está presente em uma quantidade de menos do quecerca de 1 % em peso.

De acordo com ainda outras modalidades, meios para fundiçãocompreendendo cordierita em uma quantidade de a partir de cerca de 80 acerca de 90% em peso, mulita em uma quantidade de a partir de cerca de 3a cerca de 10% em peso e safirina em uma quantidade de a partir de cercade 0 a cerca de 16% em peso são providos. De acordo com tal modalidade,cristobalita, se alguma, está presentes em uma quantidade de menos do quecerca de 1% em peso.

De acordo com ainda outras modalidades, meios para fundiçãocompreendendo cordierita em uma quantidade de cerca de 64% em peso,mulita em uma quantidade de cerca de 20% em peso e cristobalita em umaquantidade de cerca de 7% em peso. De acordo com tal modalidade, safiri-na, se alguma, está presente em uma quantidade de menos do que cerca de1% em peso.

De acordo com ainda outras modalidades, meios para fundiçãocompreendendo cordierita em uma quantidade de cerca de 82% em peso,mulita em uma quantidade de cerca de 13% em peso e cristobalita em umaquantidade de cerca de 5% em peso. De acordo com tal modalidade, safiri-na, se alguma, está presente em uma quantidade de menos do que cerca de1 % em peso:

De acordo com ainda outras modalidades descritas aqui, a redequímica da fonte de magnésia, da fonte de sílica e da fonte de alumina seencaixa em certas regiões de um diagrama de fase de magnésia-alumina-sílica. Um diagrama de fase de magnésia-alumina-sílica é conhecido daque-les versados na técnica para ilustrar as fases que resultariam de equilíbriode reações químicas para as composições e temperaturas mostradas nodiagrama. O diagrama de fase de magnésia-alumina-sílica está disponívelem detalhe a partir de fontes comerciais tal como ACerS-NIST Phase Equili-bria Diagrams CD-ROM Database Version 3 e Phase Equilibra Diagrams:Volume I, Oxides and Salts, the Americam Ceramic Society, Ernest M. Le-vin., Carl R. Robbins e Howard F. McMurdie (Eds.) (1964).

Com referência agora à figura 1, um diagrama de fase de mag-nésia-alumina-sílica 1000 é ilustrado, o qual, para propósitos de clareza, foisimplificado com relação ao diagrama de fase de m(agnésia-alumina-sílicaem detalha integral conhecido daqueles versados na técnica. Em particular,o diagrama de fase de magnésia-alumina-sílica 1000 ilustrado na figura 1 foisimplificado para remover a ilustração do eixo de temperatura que apareceno diagrama de fase em detalhe integral, e ilustrar apenas fases que são deinteresse primário aqui, a saber, cristobalita (100% de SiO2), mulita (71,8%de AI2O3, 28,2% de SiO2, 0% de MgO), safirina (64,4% de AI2O3, 15,2% deSiO2, 20,4% de MgO) e cordierita (34,8% de AI2O3, 51,4% de SiO2, 13,8% deMgO). Como para temperatura, o eixo da temperatura não precisa ser ilus-trado na figura 1 porque é suposto que as fases ilustradas na figura 1 sejamaquelas fases que são esperadas após aquecimento de materiais em umatemperatura alta suficiente e taxa suficientemente lenta, e esfriamento em»·uma taxa suficientemente lenta de modo que o equilíbrio de reações quími-cas que resulta nas fases ilustradas acontece. Deve ser compreendido queuma fase ou ponto localizado no diagrama de fase de magnésia-alumina-sílica 1000 ilustrado na figura 1 está correspondentemente localizado no di-agrama de fase de magnésia-alumina-sílica em detalhe integral.

A figura 1 ilustra os pontos finais do diagrama de fase, a saber,sílica 1002, alumina 1004 e magnésia 1006/0 ponto 1100 ilustra a localiza- 7ção de cristobalita. O ponto 1102 ilustra a localização de mulita. O ponto1104 ilustra a localização de safirina. O ponto 1106 ilustra a localização decordierita. Coletivamente, os pontos 1104, 1102 e 1106 definem a região desafirina-mulita-cordierita 1200 do diagrama de fase de magnésia-alumina-sílica, enquanto os pontos 1100, 1102 e 1106 definem a região de cristobali-ta-mulita-cordierita 1400 do diagrama de fase de magnésia-alumina-sílica.

De acordo com certas modalidades descritas aqui, a rede quími-ca da fonte de magnésia, da fonte de sílica e da fonte de alumina se encon-tra na região de cristobalita-mulita-cordierita 1400 do diagrama de fase demagnésia-alumina-sílica 1000. Por exemplo, em algumas tais modalidades,a rede química da fonte de magnésia, fonte de sílica e fonte de alumina é talque magnésia (MgO) estará presente em uma quantidade de a partir de cer-ca de 7 a cerca de 14% em peso, alumina (AI2O3) estará presente em umaquantidade de a partir de cerca de 17 a cerca de 54% em peso e sílica (Si-O2) estará presente em uma quantidade de a partir de cerca de 39 a cercade 76% em peso. De acordo com algumas tais modalidades, a rede químicaacima produzirá um produto sinterizado tendo pelo menos 50% de cordieritaem peso, e também terá mulita e cristobalita presentes. Aqueles versados natécnica vão reconhecer que a presença de outros óxidos em quantidadespequenas de impurezas nas fontes de magnésia, alumina e sílica pode mu-dar as quantidades das fases que estão presentes.

De acordo com outras modalidades, a rede química da fonte demagnésia, da fonte de sílica e da fonte dé alumina se encaixa na região desafirina-mulita-cordierita 1200 do diagrama de fase de magnésia-alumina-sílica 1000. Por exemplo, em algumas tais modalidades, a rede química dafonte de magnésia, fonte de sílica e fonte de alumina é tal de modo que amagnésia estará presente em uma quantidade de a partir de cerca de 7 acerca de 18% em peso, a alumina estará presente em uma quantidade de apartir de cerca de 34 a cerca de 54% em peso e sílica estará presente emuma quantidade de a partir de cerca de 33 a cerca de 52% em peso. De a-cordo com tais modalidades, a rede química acima vai produzir um produtosinterizado tendo pelo menos 50% de cordierita em pesó, e também terámulita e safirina presentes. Aqueles versados na técnica vão reconhecer quea presença de outros óxidos em quantidades pequenas de impurezas nasfontes de magnésia, alumina e sílica pode mudar as quantidades das fasesque estão presentes.

De acordo com certas modalidades, caulim e/ou bauxita é usadopara a fonte de alumina. Fontes de magnésia exemplares incluem oxido demagnésio, talco e areia de olivina. Em certas modalidades, talco, caulim,bauxita e/ou areia de olivina são usados como uma fonte de sílica.

Em certos métodos, as matérias-primas são moídas juntas paraformarem uma mistura co-moída, que é então subseqüentemente processa-da em meios para fundição. Em outros métodos, as matérias-primas sãomisturadas juntas durante o processo ara formação de meios para fundição.

Em certos métodos, os péletes substancialmente redondos eesféricos são formados misturando a água, a fonte de magnésia, a fonte dealumina e a fonte de sílica em um misturador de alta intensidade.

Em certos métodos, os péletes substancialmente redondos eesféricos são formados através de formação de uma pasta fluida que inclui aágua, a fonte de magnésia, a fonte de alumina e a fonte de sílica, e alimen-tação da pasta fluida através de um atomizador para formar os péletes.

Em certas modalidades, os péletes substancialmente redondos eesféricos são formados através da formação de uma pasta fluida que inclui aágua, a fonte de magnésia, a fonte de alumina e a fonte de sílica, e alimen-tação da pasta fluida através de um secador por atomização para formar ospéletes.

Qualquer uma das matérias-primas pode ser calcinada, não-calcinada, parcialmente calcinada ou misturas delas. Por exemplo, naquelasmodalidades onde caulim e/ou bauxita é usada, um ou ambos podem sercalcinados, não-calcinados ou parcialmente calcinados. Em certos métodos,péletes verdes substancialmente redondos e esféricos são formados, atra-vés de um processo de mistura, a partir de matérias-primas compreendendocaulim calcinado e bauxita calcinada, e provendo uma rede química confor-me aqui descrito. Em outros métodos, péletes verdes substancialmente re-dondos e esféricos são formados a partir de matérias-primas provendo umarede química conforme aqui descrito através de um processo de secagempor atomização ou processo de leito fluido onde caulim não-calcinado e/oubauxita não-calcinada é usado.

Péletes verdes feitos através de qualquer um dos métodos aci-ma são sinterizados para formato final em temperaturas suficientes para sin-terizar os péletes sem fusão. Sinterização pode ser realizada em um fornogiratório, um forno caixa ou outro dispositivo adequado que possa provercondições de sinterização apropriadas. Sinterização e equipamento pararealizar sinterização são conhecidos daqueles versados na técnica. Por e-xemplo, vide Patente U.S. n- 4.427.068 para Fitzgibbon. Em certas modali-dades, sinterização pode ser realizada em uma temperatura na faixa de apartir de cerca de 1300°C a cerca de 1420°C por um tempo na faixa de apartir de cerca de 20 cerca de 45 minutos em temperatura de pico.

Os meios para fundição formados de acordo com os métodosdescritos aqui podem ser revestidos com uma resina e formados em um molde. Métodos para revestimento de meios de fundição e formação demoldes a partir deles são conhecidos daqueles versados na técnica. Osmeios de fundição formados de acordo com os métodos descritos aqui po-dem ser também usados em métodos para fundição em molde cheio ("Iostfoam casting") através do empacotamento dos meios para fundição em tornode um molde de espuma para fundição. Métodos para fundição em moldecheio são conhecidos daqueles versados na técnica.

Os exemplos que seguem são ilustrativos dos métodos e com-posições discutidos acima.

Matérias-primas exemplares

A análise química e perda em ignição de matérias-primas exem-plares usadas para preparar péletes substancialmente redondos e esféricose barras de acordo com os métodos exemplares descritos aqui são relatadosem porcentagens em peso na Tabela 1.

O caulim indicado na Tabela 1 como Caulim C está comercial-mente disponível da CE Minerais, Andersonville, GA. Caulim M é um caulimde mina da Central Geórgia também conhecida como Middle Geórgia, tendoa análise química relatada na Tabela 1. Talco, que é geralmente referidocomo silicato de magnésio hidratado, foi obtido de três fontes. O Talco A étalco Pioneer 2882, que está comercialmente disponível da Zemex Industrial Minerais. O Talco B é um talco Wold, que está comercialmente disponível daWold Talc Company. O Talco C é um talco comercialmente disponível daPolar Minerais como talco 9202. Areia de olivina, que é também conhecidacomo Silicato de magnésio ferro, foi obtida da Unimin. O oxido de magnésiousado neste exemplo 1 está comercialmente disponível da Martin MariettaMagnesia Specialties sob a marca registrada MagChem 40. A bauxita foiobtida da Comalco.

Tabela 1: Análise química de matérias-primas (% em peso)

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As porcentagens relatadas para os caulims e bauxita foram de-terminadas através de espectroscopia de emissão óptica de plasma induti-vamente acoplado (ICP ou ICP-OES), que é um método analítico conhecidodaqgeles versados na técnica. As porcentagens relatadas restantes são a-quelas providas pela fonte da matéria-prima.

Exemplo 1: Péletes

Oito misturas foram preparadas através de "jet-milling" das ma-térias-primas descritas na Tabela 1, nas porcentagens em peso relatadas naTabela 2A. Outros equipamentos e métodos adequados para co-moagem dematérias-primas tal como o caulim, talco e bauxita desçritos aqui são conhe-cidos daqueles versados na técnica. A bauxita e o caulim foram calcinadosantes da moagem de jato com as outras matérias-primas em tempos e tem-peraturas suficientes para substancialmente remover material orgânico eágua de hidratação. As outras matérias-primas eram não-calcinadas.

Conforme indicado na Tabela 2A, Caulim C foi usado para todasas oito misturas. Talco A foi usado para as misturas 1, 2 e 5 e Talco B foiusado para as misturas 3, 7 e 8. Equipamento e métodos para moagem dejato de matérias-primas tal como aquelas descritas aqui são conhecidos da-queles versados na técnica. Neste exemplo, as matérias-primas foram moí-das a jato em um Sturtevant Inc. 4" Open Manifold Micronizer usando umataxa de alimentação de cerca de 0,00012 kg/s (uma libra por hora).

Tabela 2A: Misturas de Matérias-primas <table>table see original document page 12</column></row><table>

Cada uma das misturas descritas na Tabela 2A foi usada parapreparar péletes substancialmente redondos e esféricos de acordo com umprocesso usando um misturador de alta intensidade, que é similar a um pro-cesso para fabricação de propante descrito na Patente U.S. n° 4.879.181para Fitzgibbon.

Neste Exemplo 1, cada mistura foi alimentada individualmenteem um modo em batelada a um misturador Eirich tendo uma mesa circularque pode ser horizontal ou inclinada entre 0 e 35 graus da horizontal, e podegirar em uma velocidade de a partir de cerca de 10 a cerca de 60 revoluçõespor minuto (rpm). O misturador tem também um impulsor de impacto girató-rio que pode girar em uma velocidade de extremidade de a partir de cerca de5 a cerca de 50 metros por segundo.. A direção de giro da mesa é _ópostaàquela do impulsor, que faz com que material adicionado ao misturador fluasobre si mesmo de maneira contracorrente. O eixo central do impulsor deimpacto está geralmente localizado dentro do misturador em uma posiçãodistante do centro do eixo central da mesa giratória. Para formação dos mei-os para fundição neste exemplo 1, a mesa foi girada em de a partir de cercade 20 a cerca de 40 rpm, em uma inclinação de cerca de 30 graus a partir dahorizontal. O impulsor de impacto foi inicialmente girado em cerca de 25-35metros por segundo (cerca de 1014-1420 rpm), e foi ajustado conforme des-crito abaixo, durante a adição de água à mistura.

Enquanto a mistura estava sendo agitada no misturador Eirich,água foi adicionada ao misturador em uma quantidade suficiente para causara formação de péletes substancialmente redondos e esféricos. Neste exemploparticular, a água era água fresca, que foi adicionada ao misturador em umaquantidade suficiente para prover uma porcentagem, com base no peso damatéria-prima no misturador, de a partir de cerca de 18 a cerca de 22% empeso, embora esta quantidade possa variar. Em geral, a quantidade de águausada nos presentes métodos é aquela quantidade que é suficiente para fazercom que péletes substancialmente redondos e esféricos se formem quandoda mistura. Aqueles versados na técnica vão compreender como determinaruma quantidade adequada de água para adicionar ao misturador de modoque péletes substancialmente redondos e esféricos sejam formados.

A taxa de adição de água ao misturador não é crítica. A ação demistura intensa dispersa a água por toda a mistura. Durante a adição daprimeira metade da quantidade de água, o impulsor de impacto foi girado emcerca de 16 metros por segundo (cerca de 568 rpm), e foi então em seguidagirado em uma velocidade de extremidade maior do-cerca de 32 metros porsegundo (cerca de 1136 rpm). A rotação inicial do impulsor é opcional. Seempregada, a rotação inicial pode ser de a partir de cerca de 5 a cerca de 20metros por segundo, seguido por uma velocidade de extremidade maior emuma faixa de a partir de cerca de 25 a cerca de 35 metros por segundo. A-queles versados na técnica podem determinar se ajusta a velocidade de ro-tação do impulsor e/ou compartimento ("pan") para valores maiores do queou menores do que aqueles descritos neste exemplo 1 de modo que péletessubstancialmente redondos e esféricos sejam formados.

Após cerca de 2 a cerca de 6 minutos de mistura, péletes subs-tancialmente redondos e esféricos são formados. A quantidade de tempo demistura pode variar dependendo de vários fatores, incluindo, mas não limitadoa, quantidade de material no misturador, velocidade de operação do mistura-dor, a quantidade de água adicionada à mistura e o tamanho de pélete dese-jado. Aqueles versados na técnica podem determinar se o tempo de misturadeve ser maior do que ou menor do que os tempos descritos neste exemplo 1de modo que péletes substancialmente redondos e esféricos do tamanho de-sejado sejam formados. Uma vez os péletes tendo atingido o tamanho dese-jado, o rotor é deixado lento para cerca de 16 metros por segundo (cerca de 568 rpm), 10% mais do pó de matéria-prima são adicionados (com base emquantidade seca de matéria-prima primeiro adicionada ao misturador) e mistu-ra continua por cerca de uni minuto. O pó "de apara" ("trim dust) ajuda a alisara superfície dos péletes. O tamanho desejado dos meios para fundição, apóssinterização, a serem feitos neste exemplo 1 é descrito na Tabela 1 D. Para compensar a reticulação que acontece durante a sinterização, os péletes des-carregados do misturador são cerca de 1 a 2 tamanhos de Malha U.S. maio-res do que o tamanho desejado para o produto sinterizado.

Os péletes formados foram descarregados do misturador e se-cos. No presente exemplo, os péletes foram vertidos em uma panela de aço inoxidável e postos da noite para o dia em um forno de secagem operando a110°C, resultando em péletes tendo um teor de umidade de menos do quecerca de 1% em peso. Os péletes são referidos como "verdes" após remo-ção do secador porque eles não foram sinterizados para seu estado final.

Os péletes verdes formados de cada uma das Misturas N9S 1-8 foram postos em "boats" de alumina, que foram carregados em um Lindbur-gh Blue M 1700ºC Box Furnace (Modelo BF51664PC) operando sob as con-dições descritas na Tabela 2B. "HR" indica a taxa de aquecimento aproxi-mada do forno, em ºC por hora. "temperatura de imersão" indica a tempera-tura de queima de pico aproximada do forno, e o "tempo de imersão" indica o tempo de residência dos péletes' no forno na "temperatura de imersão"

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Os péletes verdes podem ser peneirados antes da sinterizaçãode modo que apenas péletes do tamanho desejado sejam postos no forno.Ainda, os péletes sinterizados podem ser avaliados quando da remoção doforno. Métodos e equipamento para peneiramento e separação similar portamanho são conhecidos daqueles versados na técnica.

Várias propriedades dos péletes sinterizados preparados de ca-da mistura foram avaliadas. Os resultados são relatados na Tabela 2C. Umresultado relatado como "n/a" indica que a propriedade não foi determinada.

Tabela 2C: Propriedades de Péletes Sinterizados

<table>table see original document page 15</column></row><table>Tabela 2C: Propriedades de Péletes Sinterizados

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O tamanho-alvo relatado na Tabela 2C é aproximadamente otamanho de pélete desejado para este exemplo 1, após reticulação devido àsinterização. Após sinterização, uma amostra dos péletes sinterizados podeser peneirada em um laboratório para separação por tamánho por exemplo,tamanhos intermediários entre 20, 30, 40, 50, 70, 100, 140, 200 e 270 tama-nhos de Malha U. S.. A distribuição de tamanho medida pode ser usada paracalcular um número de finura de grão (GNF). A correlação entre tamanho depeneira e GNF pode ser determinada de acordo com o Procedimento 106-87-S da American Foundry Society Mold and Core Test Handbook, que éconhecido da pessoa versada na técnica.

A gravidade específica aparente relatada (ASG) dos péletes sin-terizados é um número sem unidades, e é numericamente igual ao peso emgramas por centímetro cúbico de volume, excluindo espaço de veio ou poro-sidade aberta na determinação do volume, dividido pela densidade de água(aproximadamente 1 g/cm3). Os valores de ASG dados aqui foram determi-nados através do método Archimedes de deslocamento de líquido (água) deacordo com API Recommended Practices RP60 para teste de propantes,que é um texto conhecido e disponível àqueles versados na técnica.

A gravidade específica de pélete integral (SG) relatada na Tabe-la 2C indica a densidade dos péletes, incluindo porosidade fechada, e foideterminada com um picnômetro de gás hélio da marca Micromeritics, ope-rado de acordo com os procedimentos do fabricante.

A SG do pélete moído foi determinada através de moagem dospéletes para um pó fino, e então usando o picnômetro de gás hélio da marcaMicromeritics acima mencionado para determinar a SG do pó. A SG do péle-te moído indica a densidade sem quaisquer poros.

A porosidade interna indica a quantidade de porosidade interna(fechada) no pélete. A porosidade interna percentual relatada na Tabela 2Cfoi calculada a partir da diferença entre a SG dos péletes inteiros e a SG dospéletes moídos dividida pela SG dos péletes moídos.

A densidade bruta relatada na Tabela 2C inclui os espaços vazi-os entre os péletes como uma parte do volume, e foi determinada através doMétodo de Teste ANSI B74.4-1992 (R2002), que é um texto conhecido edisponível àqueles versados na técnica.

A moagem dos péletes sinterizados é expressa como uma por-centagem em peso de finos (isto é, material de menos do qúè malha 140para materiais com um GNF de 60 e mais alto) por 27,58 Mpa (4000 psi). Osvalores de moagem relatados na Tabela 2C foram determinados de acordocom a API Recommended Practices RP60 para teste de propantes, que éum texto conhecido daqueles versados na técnica.

A porosidade do MIP indica a porosidade de superfície dos péle-tes, e foi medida com uma porosímetro de intrusão de mercúrio da marcaMicromeritics (MIP). Este MIP usa alta pressão para "injetar" mercúrio nosporos nas superfícies de péletes, e então mede quanto mercúrio é injetadoda pressão atmosférica até 206,84 MPa (30.000 psia). A porosidade de su-perfície percentual é calculada com base no peso de amostra e a quantidadede mercúrio injetada nos péletes de 0,21 a 206,84 MPa (30 a 30.000 psia).

As porcentagens em peso de magnésia, alumina e sílica relata-das na Tabela 2C foram determinadas através de espectros de emissão óp-tica de plasma indutivamente acoplado (ICP-OES), de acordo com métodosconhecidos daqueles versados na técnica.

As porcentagens em peso de cordierita, mulita, safirina, cristoba-lita e vidro nos péletes sinterizados foram determinadas através de difraçãode raio X (XRD), que é um método analítico conhecido daqueles versadosna técnica. Pode ser visto a partir da Tabela 2C que composições que inclu-em de a partir de cerca de 12 a cerca de 15 por cento em peso de magnésia,de a partir de cerca de 41 a cerca de 45 por cento em peso de alumina e dea partir de cerca de 35 a cerca de 42 por cento em peso de sílica podem serusadas para produzir material adequado para uso como meios de fundiçãotendo de a partir de cerca de 52 a cerca de 66 por cento em peso de cordie-rita, de a partir de cerca de 7 a cerca de 24 ,por cento em peso de mulita e dea partir de cerca de 1 a cerca de 8 por cento em peso de safirina.

O coeficiente de expansão térmica (CTE) relatado na Tabela 2Cindica a mudança no comprimento de um segmento de linha nos péletes, porunidade de mudança de temperatura, na faixa de temperatura relatada de apartir de 100°C a 1100°C. Para teste da expansão térmica de péletes, ospéletes foram moídos para menos do que 200 mícrons de tamanho. Umamistura de ligante-água foi formada através'da mistura de água e Iigante demetilcelulose comercialmente disponível da Dow Chemical sob a marca re-gistrada de Methocel F. O Iigante foi incluído em uma quantidade de cercade 2,5% em peso do peso total da mistura de ligante-água. A mistura de Ii-gante-água foi então misturada com o pó para formar um pó granulado. Amistura de ligante-água foi misturada com o pó em uma quantidade de cercade 10 a cerca de 15 por cento em peso do peso total do pó granulado. O pógranulado foi então seco até cerca de 5 a cerca de 7 por cento em peso deágua permanecerem. O pó seco foi prensado em barras de 2,54 cm (1 pole-gada) de comprimento e as varras foram secas por cerca de 24 horas a cer-ca de 104,44°C (220° F). Seguindo os procedimentos mostrados na ASTM E228-85, a expansão térmica das barras foi medida como um função de tem-peratura usando Orton Dilatometer Modelo 1600D (The Edward Orton Jr.Ceramic Foundation - Thermal Instrument Unit) que é um dilatômetro de has-te. O dilatômetro foi calibrado com um padrão de platina rastreável NIST, deacordo com um método conhecido daqueles versados na técnica. A expan-são foi medida enquanto a amostra era aquecida da temperatura ambientepara 1400°C, esfriada de volta para temperatura ambiente e reaquecida para1400°C. A taxa de aquecimento e esfriamento era 3°C por minuto. A CTE foicalculada do segundo ciclo de aquecimento como a mudança no compri-mento por mudança em temperatura na faixa de 100°C a 1100°C.

A figura 2 ilustra uma comparação de (a) a porcentagem publi-cada pelo fabricante de mudança linear como uma função de temperatura eas CTEs calculadas de meios de fundição comercialmente disponíveis daCARBO Ceramics sob as marcas registradas ACCUCAST® ID40 e ACCU-CAST® LC30; (b) a porcentagem de mudança linear como uma função detemperatura e CTEs calculadas de areia de sílica, areia de zircônio e areiade olivina; e (c) a porcentagem de mudança linear como uma função detemperatura e CTEs calculadas de péletes formados de Misturas nes 3, 4 e5, cada uma das quais é relatada de 100-1100°C. As CTEs e as mudançaslineares percentuais dos péletes formados das Misturas n9s 3, 4 e 5, areia desílica, areia de zircônio e areia de olivina foram determinadas através de di-latometria conforme acima descrito.

Conforme ilustrado na figura 2, de a partir de 100-1100°C, CTEsde péletes formados das Misturas n°s 3, 4 e 5 são menores do que aquelasdeterminados de areia de sílica, areia de zircônio e areia de olivina, e asCTEs publicadas pelo fabricante de meios para fundição ACCUCAST® ID40e ACCUCAST® LD 30. Especificamente, a Mistura n° 4 tem uma CTE de apartir de 100-1100°C, isto é, 79%, 33%, 72%, 55% e 49% menos do que a-quela de areia de sílica, areia de zircônio, areia de olivina, meios de fundiçãoACCUCAST® ID40 e meios de fundição ACCUCAST^ LD 30, respectivamen-te. Conforme relatado na Tabela 2C, de 100-1IOO0C1 as CTEs de péletesformados das Misturas nes 1, 2 e 6-8 são também menores do que aquelasde areia de sílica, areia de olivina, areia de zircônio e os meios de fundiçãoACCUCAST®. A moagem e baixa densidade relatadas de péletes formadosdas Misturas nes 1 -8 demonstram cada uma individualmente adequabilidadedas misturas para formação de meios para fundição. Os valores de moagembaixos junto com a expansão térmica baixa vão permitir que o material seja"reciclado" (isto é, usado para fundições múltiplas ao invés de usado parauma única fundição e descartado em aterro sanitário). A baixa densidade deaproximadamente 2,5 (ASG) permitiria moldes de peso menor e uso de me-nos resina comparado com moldes feitos de zircônio que têm uma densida-de de aproximadamente 4,6 (ASG).

Exemplo 2: Péletes

Três misturas foram preparadas com matérias-primas conformedescrito na Tabela 1, nas porcentagens em peso relatadas na Tabela 3A. Abauxita e o caulim foram calcinados antes da mistura com as outras maté-rias-primas em tempos e temperaturas suficientes para substancialmenteremover material orgânico e água de hidratação. As outras matérias-primaseram não-calcinadas.

Conforme indicado na Tabela 3A, caulim M foi usado para todasas três misturas, e Talco A foi usado para Misturas nss 9 e 10. Matérias-primas dos tipos e quantidades (em porcentagens em peso) relatados naTabela 3A foram alimentadas a um misturador Eirich, que é descrito no e-xemplo 1. As matérias-primas foram misturadas juntas através da ação demistura do misturador Eirich. Uma vez as matérias-primas tendo sido mistu-radas em uma batelada substancialmente homogênea, a batelada foi remo-vida do misturador e cerca de 10% em peso foram postos de lado para pro-ver um pó de apara para péletes a serem formados no misturador. O restan-te da batelada foi retornado para o misturador, e então água foi adicionadapara formar péletes verdes substancialmente redondos e esféricos da ma-neira conforme descrito no exemplo 1. O pó de apara foi adicionado após ospéletes verdes terem atingido um tamanho aproximadamente grande o sufi-ciente, com base em observação visual, para compensar reticulação (cercade 1 a 2 tamanho de Malha U.S.) que acontece na sinterização.

<table>table see original document page 21</column></row><table>

Os péletes verdes descarregados do misturador Eirich foramsecos conforme descrito no exemplo 1, e então sinterizados em um fornocaixa operando sob as condições descritas na Tabela 3B.

<table>table see original document page 21</column></row><table>

Os péletes verdes podem ser peneirados antes da sinterizaçãode modo que apenas péletes do tamanho desejado são alimentados ao for-no. Ainda, os péletes sinterizados podem ser peneirados quando da descar-ga do forno. Métodos e equipamento para peneiração e separação similarpor tamanho são conhecidos daqueles versados na técnica.

Várias propriedades dos péletes sinterizados preparados a partirde cada mistura são avaliadas. Os resultados são relatados na Tabela 3B.Pode ser visto a partir da Tabela 3C que^composiçõí^; que incluem de a par-tir de cerca de 13 a cerca de 14 por cento em peso de magnésia, de a partirde cerca de 40 a cerca de 45 por cento em peso de alumina e de a partir decerca de 36 a cerca de 43 por cento em peso de sílica pode ser usados paraproduzir material adequado para uso como meios para fundição tendo de apartir de cerca de 25 a cerca de 42 por cento em peso de cordierita, de apartir de cerca de 19 a cerca de 21 por cento em peso de mulita e de a partirde cerca de 7 a cerca de 11 por cento em peso de safirina.Tabela 3C: Propriedades de Péletes Sinterizados 9 10 11<table>table see original document page 22</column></row><table>

O tamanho-alvo relatado na Tabela 3C é aproximadamente otamanho de pélete desejado para este exemplo 2, após reticulação devido àsinterização. As propriedades relatadas na Tabela 3C foram determinadasda maneira conforme descrito no exemplo 1. Das três misturas, a Mistura n95 11 continha a menor quantidade de cordierita e a maior quantidade de vidro.A baixa quantidade de cordierita é provavelmente devido pelo menos emparte à presença de outros óxidos em pequenas quantidades de impurezasnas fontes de magnésia, alumina e sílica da Mistura n911 e o efeito da tem-peratura de sinterização maior nas matérias-primas usadas para a Mistura n911. Apesar de tudo, no entanto, & matérias-primas usadas para Mistura n911 produziram uma rede química de modo que ela formou cordierita em umaquantidade suficiente para produzir um meio para fundição tendo uma CTEbaixa conforme aqui descrito.

A CTE de péletes formadas de cada mistura é menor do que aCTE para areia de sílica, areia de olivina e areia de zircônio conforme relata-do na figura 2. Deste modo, as misturas deste exemplo 2 são bem adequa-das para uso como meios para fundição. Além disso, a baixa densidade detais meios para fundição, aproximadamente 2,5 (ASG), permitiria moldes depeso mais leve e moldes requerendo menos resina, conforme comparadocom moldes feitos de areia de zircônio e que têm uma densidade de aproxi-madamente 4,6 (ASG).

Exemplo 3: Barras

Cinco misturas foram preparadas com matérias-primas conformedescrito na Tabela 1, nas porcentagens em peso relatadas na Tabela 4A. Abauxita e o caulim foram calcinados antes da mistura com as outras maté-rias-primas em tempos e temperaturas para remover material orgânico esubstancialmente remover água de hidratação. As outras matérias-primaseram não-calcinadas.

Conforme indicado na Tabela 4A, Caulim M foi usado para todasas cinco misturas e a Tabela C foi usada para as Misturas nes 12 e 13. Asmatérias-primas dos tipos e quantidades (em porcentagens em peso) relata-dos na Tabela 4A foram processadas em barras de 7,62 cm X 9,52 mm X-9,52 mm (3" X 3/8" X -3/8") pressionando uma mistura das matérias-primasa 8,62 MPa (12,5 Kpsi) usando um dispositivo de prensagem uniaxial con-vencional bem conhecido daqueles versados na técnica.

Tabela 4A: Misturas de Matérias-Primas <table>table see original document page 23</column></row><table> As tlirras foram então sinterizadas em um forno caixa operando sob as condições descritas na Tabela 4B. Tabela 4B: Condições de Sinterização <table>table see original document page 23</column></row><table>

A CTE das barras sinterizadas preparadas a partir de cada mis-tura foi avaliada, e os resultados são relatados na Tabela 4C. As proprieda-des (outras que não ASG) relatadas na Tabela 4C foram determinadas damaneira conforme descrito no exemplo 1. A ASG foi medida através do mé-todo Archimedes seguindo o procedimento do fabricante para um Fischer ACCU-224 0,1 mg Balance com Density Kit. Pode ser visto a partir da Tabe-la 4C que composições que incluem de a partir de cerca de 10 a cerca de 14por cento em peso de magnésia, de a partir de cerca de 39 a cerca de 44por cento em peso de alumina e de a partir de cerca de 38 a cerca de 47 porcento em peso de sílica podem ser usadas para produzir material adequado para uso como meios para fundição tendo de a partir de cerca de 80 a cercade 90 por cento em peso de cordierita, de a partir de cerca de 3 a cerca de10 por cento em peso de mulita e de a partir de cerca de 0 a cerca de 16 porcento em peso de safirina.

<table>table see original document page 24</column></row><table>A quantidade maior de cordierita formada nas barras deste e-xemplo 3 pode ser devido em parte à taxa de rampa mais lenta das condi-ções de sinterização das barras conforme comparado com aquelas dos péle-tes dos exemplos 1 e 2 (480°C/h para as barras e 960°C/h para os péletes).

Taxas de rampa mais lentas, no entanto, aumentam o tempo que leva paraproduzir péletes sinterizados acabados. Deste modo, a taxa de rampa podeser ajustada para aquela quantidade que vai produzir péletes sinterizadostendo as propriedades desejadas na quantidade de tempo desejada.

A CTE de barras formadas de cada mistura é menor do que CTEpara areia de sílica, areia de olivina e areia de zircônio relatada na figura 2.Deste modo, as misturas deste exemplo 3 são adequadas para processa-mento adicional em meios para fundição tendo uma propriedade de expan-são baixa. Por exemplo, as misturas deste exemplo 3 podem ser peletizadasde acordo com qualquer um dos métodos descritos em qualquer um dos e-xemplos 1 e 2 acima, ou as modalidades alternativas abaixo.Exemplo 4: Fundições de Metal Feitas de Péletes

Uma mistura referida como Mistura 17 foi preparada com maté-rjas-primas conforme descrito na Tabela 5A, nas porcentagens em peso re-latadas na Tabela 5B. O caulim foi calcinado antes da mistura com as outrasmatérias-primas em tempos e temperaturas suficientes para substancialmen-te remover material orgânico e água de hidratação. As outras matérias-primas eram não-calcinadas.

Tabela 5A: Análise Química de Matérias-Primas (% em peso) - Mistura 17 <table>table see original document page 25</column></row><table>

Caulim C2 foi obtido da mesma fonte que "Caulim C" conformemostrado na Tabela 1 mas foi tomado de um lote de material diferente. Simi-larmente Talco B2 foi obtido da mesma fonte que o "Talco B" mostrado naTabela 1 mas foi tomado de um lote diferente de material. A magnésia mos-trada na Tabela 5A é da mesma fonte e lote de material mostrado na Tabela1. Conforme indicado na Tabela 5B, Caulim C2 e Talco B2 foram usadospara Mistura 17. Matérias-primas dos tipos e quantidades (em porcentagensem peso) relatados na Tabela 5B foram alimentadas em um misturador defita dupla de 284 L (10 cu-ft). Após as matérias-primas terem sido misturadasjuntas através da ação de mistura do misturador de fita elas foram alimenta-das a um Jet Mill (Netzsch CONDUX® Fluidized Bed Jet Mill modelo CGS16). A batelada moída tinha um tamanho de partícula médio de menos doque 4 mícrons e 99,9% eram menos do que 14 mícrons de tamanho. A maio-ria da batelada foi posta em um misturador Eirich, e então água foi adiciona-da para formar péletes verdes substancialmente redondos e esféricos damaneira conforme descrito no exemplo 1. Pó de apara foi adicionado similarao processo do exemplo 1 após os péletes verdes terem atingido um tama-nho aproximadamente grande o suficiente, com base em observação visual,para compensar a reticulação (tamanhos de cerca de 1 a 2 U.S. Mesh) queacontece na sinterização.

Tabela 5B: Mistura de Matérias-Primas - Mistura 17 <table>table see original document page 26</column></row><table>

Os péletes verdes descarregados do misturador Eirich foramsecos conforme descrito no exemplo 1, postos em "boats" de alumina e en-tão sinterizados em um forno caixa Lindburg Blue M 1700°C Box Furnace(Modelo BF 51664PC) operando sob as condições descritas na Tabela 5C.

Tabela 5C: Condições de Sinterização

<table>table see original document page 26</column></row><table>

Os péletes verdes podem ser peneirados antes da sinterizaçãode modo que apenas péletes de um tamanho desejado são alimentados aoforno caixa. Ainda, os péletes sinterizados podem ser avaliados quando dadescarga do forno. Métodos e equipamento para peneiramento e separaçãosimilar pelo tamanho são conhecidos daqueles versados na técnica.

Várias propriedades de péletes sinterizados preparados a partirda mistura mostrada na Tabela 5B foram avaliadas. Os resultados são rela-tados na Tabela 5D.

<table>table see original document page 27</column></row><table>

O tamanho-alvo relatado na Tabela 5D é aproximadamente otamanho de pélete desejado para este exemplo 4, após a reticulação devidoà sinterização. As propriedades relatadas na Tabela 5D foram determinadasda maneira conforme deserdo no exemplo 1.

A CTE de péletes formadas a partir da mistura mostrada na Ta-bela 5B é menor do que a CTE para areia de sílica, areia de olivina e areiade zircônio relatada na figura 2. Deste modo, a Mistura 17 deste exemplo 4 ébem adequada para uso como meios para fundição que foi demonstrado porfundições em cone em degrau real conforme descrito abaixo.

Cones em degrau foram fundidos usando os péletes sinterizadoscomo um núcleo para a fundição. Cones em degrau são conhecidos daque-Les versados na técnica como sendo úteis como um teste para avaliação dedefeitos em fundições. A fundição em cone em degrau usada tinha um for-mato em cilindro de aproximadamente 17,8 cm (7 polegadas) de altura e12,7 cm (5 polegadas de diâmetro). O cone formou seis "anéis" internos quesão de aproximadamente 2,54 cm (1 polegada de altura) e têm um diâmetrointerno de diminuição variando de 10,2 cm (4 polegadas) para baixo a 3,8cm (1,5 polegada) em aumentos de 1,3 cm (0,5 polegada).

Os núcleos do cone em degrau foram produzidos a partir do pé-Letes sinterizados usando o Iigante de caixa fria de uretana fenólico (H.A.InternationaI1S Sigma Cure 305/705) em um nível de 2,5% em peso de péle-tes sinterizados. A quantidade de péletes sinterizados foi pesada e posta emuma bacia de mistura de aço inoxidável de 4,7 litros (5 quartos) de um Mistu-rador KitchenAid Tilt Head Stand. A quantidade requerida de Iigante foi pe-sada e adicionada a péletes na bacia de mistura. O Iigante foi adicionado auma bolsa produzida nos péletes e coberto antes da mistura para assegurarque o Iigante não aderiu às pás de mistura. Os conteúdos foram misturadospor um total de dois minutos e foram invertidos duas vezes com um movi-mento de inversão da bacia 8para assegurar mistura apropriada de todos osconteúdos e evitar deixar quaisquer aditivos não-misturados secos no fundo da bacia de mistura. Os conteúdos foram então transferidos para uma caixade núcleo de cone em degrau onde eles foram compactados através de umprocedimento de "ramminçf' que é bem-conhecido daqueles versados natécnica. A caixa de núcleo de cone em degrau foi então posta na câmara degaseificação de um "Gaylord Gas Generator" e gaseificada por 4 segundosusando trietilamina (TEA) enruma pressão de 139 kPa (20 psi) e então pur- 'gada por 45 segundos usando ar seco em uma pressão de 276 kPa (40 psi).Alguns dos núcleos de cone em degrau foram revestidos com banho ou emlavagem de grafite ou zircônio. Os cones em degrau foram fundidos em alu-mínio ou ferro cinza. Fundições de alumínio foram fundidas em alumínioA356 em uma temperatura de 649°C (1200Q F). As fundições de ferro foramfundidas em um ferro cinza de classe 30 com uma composição nominal de3,20% de carbono e 2,20% de silício em uma temperatura de 1427°C (2600QF). As fundições foram seccionadas e areia aderente removida através douso de escova metálica. As figuras 3 e 4 mostram seções de cones em de-grau de alumínio produzidas a partir de núcleos feitos de péletes sinteriza-dos feitos da mistura mostrada na Tabela 5B e tendo as propriedades mos-tradas na Tabela 5D e areia de zircônio, respectivamente, que ilustra o aper-feiçoamento na fundição de tais péletes comparado com areia de zircônio.As FIGURAs 5 e 6 mostram seções de cones em degrau de ferro cinza pro-duzidos a partir de núcleos feitos de péletes sinterizados feitos da misturamostrada na Tabela 5B e tendo as propriedades mostradas na Tabela 5D eareia de sílica, respectivamente, que ilustra o aperfeiçoamento notável nafundição de tais péletes comparado com areia de sílica.Modalidade Alternativa

Usando os métodos exemplificados aqui, é possível prever mis-turas de matérias-primas que proveriam uma rede química de modo que,quando péletes formados de tais matérias-primas fossem sinterizados, ospéletes sinterizados teriam CTEs de a partir de cerca de 100 a cerca de1100°C, menos do que aquela de areia de zircônio (relatadas aqui como 4,8(10"6 cm/crq. (pol/pol) 0C)), com níveis de cordierita tão baixos quanto cercade 7 por cento em peso. De acordo com tal modalidade, atingir uma CTE decerca de 4,7 ("IO"6 cm/cm (pol/pol) °C), de a partir de cerca de 100 a cerca de1100°C, é ajustada como uma constante.Modalidade de Cordierita-Mulita-Safirina

Em algumas tais modalidades, a rede química das matérias-primas é direcionada para se encaixar na região de cordierita-mulita-safirinade um diagrama de fase de magnésia-alumina-sílica. Pode ser esperado nuealguma quantidade de vidro, mulita, safirina e cordierita vá se formar. Asquantidades de vidro, mulita, safirina e cordierita esperadas resultar em umaCTE, de a partir de cerca de 100 a cerca de 1100oC, de cerca de 4,7 (10'6(pol/pol) 9C) foram determinadas usando os dados relatados na Tabela 6A eos cálculos que seguem.

A expansão de mulita e safirina está na mesma faixa básica(mulita é um pouco menor), então as quantidades relativas de mulita e safiri-na formadas nos péletes sinterizados podem variar sem mudanças signifi-cantes no cálculo de CTE. Deste modo, para propósitos de simplificação doscálculos, foi suposto que quantidades iguais de mulita e safirina (por exem-plo, 41,5% em peso conforme relatado para Composição A na Tabela 6A)são formadas nos péletes sinterizados. Foi também suposto que pelo menosalguma quantidade de vidro vai se formar quando da sinterização, como foi ocaso com a maioria das misturas nos exemplo 2-4 aqui. Usando os resulta-dos apresentados aqui como uma orientação, foi suposto que vidro vai seformar em quantidades de cerca de 10, 20, 25 ou 30 por cento em peso (Ta-bela 6A). Finalmente, a quantidade de cordierita esperada se formar foi cal-culada usando fatores de multiplicação das porcentagens em peso de vidro,mulita e safirina pelas suas respectivas CTEs, e resolução de qual porcenta-gem em peso de cordierita, multiplicada por sua CTE, resultaria na constantedesejada de cerca de 4,7 (10'6 cm/cm (pol/pol) 0C) de 100 a 1100°C.

A partir desses cálculos, valores de CTE, de a partir de 100 a1100°C, para vidro, mulita, safirina, cristobalita e cordierita foram estimadoscompilando e tirando a média de valores publicados tomados de (a) Intro-duction to Ceramics. 2- Edição, John Wiley & Sons, Editado por W.D. Kip=gery, H.K. Bowen e D.R. Uhlmann (1976) e (b) Engineered Materials Hand-book. Volume 4: Ceramics and Glass, ASM International, Editado por S.J.Scheider (1991). A estimativa resultou nos seguintes valores de CTE (100-1100e, 10-6 cm/cm (pol/pol) °C): vidro - 7,5; mulita - 4,5; safirina - 4,8; cristo-balita -15,2; cordierita - 2,0.

Conforme relatado na Tabela 6A, a quantidade de cordierita quepoderia resultar em uma CTE de cerca de 4,7 (10"6 cm/cm (pol/pol) °C), dé100 a 1100°C, é tão baixa quanto 7 por cento em peso. Deste modo, con-forme relatado na Tabela 6A, a CTE desejada pode ser conseguida por com-posições que incluem de a partir de cerca de 5 a cerca de 30 por cento empeso de cordierita.Tabela 6A

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Também usando os métodos aqui como uma orientação, mistu-ras de matérias-primas que resultariam nas fases relatadas na Tabela 6Apodem ser estimadas.

Caulim Tipo C, magnésia e bauxita tendo a análise química rela-tada na Tabela 1 foram selecionados como as matérias-primas para estamodalidade, embora qualquer uma dessas matérias-primas descritas aquifosse adequada. Para estimar a quantidade de cada uma das matérias-primas que precisaria estar presente em uma mistura para produzir misturastendo as fases relatadas na Tabela 6A, os teores de magnésia, alumina esílica puras de cada uma das composições descritas na Tabela 6A foramcalculados multiplicando as quantidades de cada um de vidro, mulita, safirinae cordierita presentes com a fórmula química de cada um. Para vidro, a fór-mula química foi estimada ser cerca de 21,8% de magnésia, cerca de 33,1%de alumina e cerca de 45,1% de sílica, estimativa que foi feita com base nosvalores médios de magnésia, alumina e sílica encontrados no vidro formadonos péletes dos exemplos 1 e 2.

Usando os cálculos desertos acima, foi determinado que os teo-res de magnésia, alumina e sílica puras das quatro composições relatadasna Tabela 6A seria de a partir de cerca de 11% a cerca de 15% em peso demagnésia, de a partir de cerca de 47% a cerca de 63% em peso de aluminae de a partir de cerca de 26% a cerca de 38% em peso de sílica. Com osteores de magnésia, alumina e sílica puras das quatro composições descri-tas na Tabela 6A então calculados, e os teores de magnésia, alumina e síli-ca para cada um de Caulim Tipo C, MgO e bauxita conhecidos conformerelatado na Tabela 1, as porcentagens em peso de cada um de Caulim TipoC, MgO e bauxita que resultariam nos teores de magnésia, alumina e sílicacalculados foram calculadas. Os resultados desses cálculos finais são rela-tados na Tabela 6B.

Tabela 6B

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Modalidade de Cordierita-Mulita-Cristobalita

Em outras tais modalidades, a rede química das matérias-primasé direcionada para se encaixar na região de cordierita-mulita-cristobalita deum diagrama de fase de magnésia-alumina-sílica. Conforme acima discutidocom relação a uma modalidade de cordierita-mulita-cristobalita, pode seresperado que alguma quantidade de vidro, mulita, cristobalita e cordierita váse formar. As quantidades de vidro, mulita, cristobalita e cordierita esperadasresultar em uma CTE de cerca de 4,7 (10'6 cm/cm (pol/pol) 0C), de a partirde cerca de 100 a cerca de 1100°C, foram determinadas usando os dadosrelatados na Tabela 6C e nos cálculos que seguem.

Conforme acima discutido, uma CTE de. cerca de 4,7 (10"6cm/cm (pol/pol) °C), de a partir de cerca de 100 a cerca de 1100°C, foi ajus-tada como uma constante, e foi βυροβίο que vidro se formasse em umaquantidade de a plrtir de cerca de 10 a cerca de 30 por cento em peso.

Conforme relatado na Tabela 6C, nas composições E-H, foi su-posto que mulita e cristobalita se formassem em quantidades iguais. Usandoas porcentagens em peso e CTEs de vidro, mulita e cristobalita e a CTE decordierita nos cálculos conforme acima descrito, a equação foi resolvida paraa porcentagem em peso de cordierita que resultaria na constante de CTE de-sejada. As quantidades calculadas de cordierita são relatadas na Tabela 6C.Diferente da mulita e safirina, no entanto, mulita e cristobalitatêm CTEs diferentes (a expansão da cristobalita é muito maior). Deste modo,de acordo com as composições I-K relatadas na Tabela 6C, a quantidade decristobalita foi suposta ser 10 por cento em peso, e a quantidade de mulitafoi estimada em 35, 13 e 2 por cento em peso, respectivamente. Usando asporcentagens em peso e CTEs de vidro, mulita e cristobalita, e a CTE decordierita em cálculos conforme acima descrito, a equação foi resolvida paraa porcentagem em peso de cordierita que resultaria na constante de CTEdesejada. As quantidades calculadas de cordierita são relatadas na Tabela6C. Conforme relatado na Tabela 6C, a CTE desejada pode ser conseguidapor composições que incluem de a partir de cerca de 45 a cerca de 65% empeso de cordierita.

Tabela 6C

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Também usando os métodos descritos aqui como uma orienta-ção, misturas de matérias-primas que resultariam nas fases relatadás na

Tabela 6C podem ser estimadas.

Caulim Tipo C, Talco Tipo B, magnésia e bauxita tendo a análisequímica relatada na Tabela 1 foram selecionados como as matérias-primaspara Misturas 22-28, embora qualquer uma das matérias-primas descritasaqui fosse adequada. Para estimar a quantidade de cada uma das matérias-primas que precisaria estar presente em uma mistura para produzir compo-sições tendo as fases relatadas na Tabela 6C, os conteúdos de magnésia,alumina e sílica puras de cada uma das sete composições descritas na Ta-bela 6C foram calculados multiplicando as quantidades de cada um de vidro,mulita, safirina e cordierita presente com a fórmula química de cada um. Pa-ra vidro, a fórmula química foi estimada ser cerca de 21,8% de magnésia,cerca de 33,1% de alumina e cerca de 45,1% de sílica, estimativa que foifeita com base em valores médios de magnésia, alumina e sílica encontra-dos no vidro formado nos péletes dos exemplos 1 e 2.

Usando os cálculos descritos acima, foi determinado que os teo-res de magnésia, alumina e sílica puras de sete composições descritas naTabela 6C seriam de a partir de cerca de 10% a cerca de 17% em peso demagnésia, de a partir de cerca de 38% a cerca de 51% em peso de aluminae de a partir de cerca de 39% a cerca de 46% em peso de sílica. Com osteores de magnésia, alumina e sílica puras das sete composições descritasna Tabela 6C então calculados, e os teores de magnésia, alumina e sílicapara cada um de Caulim Tipo C, Talco Tipo B, magnésia e bauxita conheci-dos conforme relatado na Tabela 1, as porcentagens em peso de cada umde Caulim Tipo C, Talco Tipo B, magnésia e bauxita que resultariam nos teo-res, .de magnésia, alumina e sílica puras calculadas foram calculadas. Osresultados desses cálculos finais são relatados na Tabela 6D.

Tabela 6D <table>table see original document page 34</column></row><table>

Os dados acima mostram que CTEs, de 100 a 1100°C, menosaquela de areia de zircônio podem ser obtidas com níveis de cordierita bai-xos (menos do que cerca de 10 por cento em peso) em um sistema de cor-dierita-mulita-safirina, mas que níveis de cordierita maiores (maior do quecerca de 40 por cento em peso) são preferidos em um sistema de cordierita-mulita-cristobalita para se obter uma CTE similar.

Os dados mostrados acima nos exemplos 1-4 e relatados nasTabelas 2C, 3C, 4C, 5D e 6C demonstram que a CTE desejada pode serconseguida pelas composições que incluem de a partir de cerca de 5 a cercade 90 por cento em peso de cordierita.

Modalidade Alternativa

De acordo com outras modalidades, um método outro que não ométodo de mistura descrito nos exemplos 1, 2 e 4 pode ser usado para for-mar péletes substancialmente redondos e esféricos de qualquer uma dasmisturas de matérias-primas descritas nos exemplos 1-4, ou outras misturasde matérias-primas que provejam uma rede química conforme aqui descrito.Por exemplo, péletes substancialmente redondos e esféricos podem serformados a partir de uma pasta fluida de matérias-primas através de um pro-cesso envolvendo um leito fluido.

Com referência agora à figura 7, um sistema exemplar para im-plementação de um processo contínuo usando um leito fluido para prepararpéletes substancialmente redondos e esféricos a partir de uma paste -fluida éilustrado. O sistema exemplar ilustrado na figura 7 é similar em configuraçãoe operação àquele descrito na Patente U.S. nQ 4.440.866, cuja descrição emsua totalidade é aqui incorporada a título de referência.

No sistema ilustrado na figura 7, matéria-prima calcinada, não-calcinada ou parcialmente calcinada dos tipos e quantidades conforme des-crito em qualquer uma das misturas descritas nos exemplos 1-4, ou outrasmisturas que provejam uma rede química conforme aqui descrito, pode seradicionada a um misturador 110. Os materiais podem ser co-moídos antesda adição ao misturador ou podem ser misturados juntos nele. Água é adi-cionada ao misturador para formar uma pasta fluida das matérias-primas.Misturadores e dispositivos similares para fabricação de pastas fluidas detais materiais, bem como fontes comerciais para os mesmos, são conheci-dos daqueles versados na técnica. Ainda, desfibradores, dispositivos paramoagem ou outros dispositivos adequados para quebrar e misturar matérias-primas conforme aqui descrito podem preceder ou seguir o misturador 110.

A quantidade de água adicionada ao misturador 110 deve seraquela quantidade que resulte na pasta fluida tendo um teor de sólidos nafaixa de a partir de cerca de 40% a cerca de 60% em peso. A água adicio- nada ao misturador pode ser água fresca ou água deionizada. Em um pro-cesso contínuo para preparação da pasta fluida, o teor de sólidos da pastafluida pode ser periodicamente analisado e a quantidade de água alimentadaà pasta fluida ajustada para manter o teor de sólidos desejado. Métodos pa-ra análise do teor de sólidos de uma pasta fluida e ajuste da alimentação deágua estão dentro da habilidade daqueles versados na técnica.

Em certas modalidades, dispersantes e/ou um reagente de ajus-te do pH pode ser adicionado à pasta fluida no misturador para atingir umaviscosidade-alvo da pasta fluida. Dispersantes e reagentes de ajuste do pHpara uso com uma pasta fluida de matérias-primas conforme aqui descritoestão comercialmente disponíveis, e a seleção de um dispersante ou rea-gente de ajuste do pH adequado pode ser feita por aqueles versados na téc-nica através de experimentação de rotina. A viscosidade-alvo é aquela vis-cosidade que pode ser processada através de urti dado tipo e/ou tamanhodo bocal de pressão no fluidizador subseqüente, sem ficar entupido. Em ge-ral, quanto menos a viscosidade da pasta fluida, melhor ela pode ser pro-cessada através de um dado fluidizador. No entanto, em algumas concen-trações de dispersante, o dispersante pode fazer com que a viscosidade dapasta fluida aumente para um ponto que ela pode não ser satisfatoriamenteprocessada através de um dado fluidizador. Uma pessoa versada na técnica pode determinaria quantidade apropriada de dispersante e a viscosidade-alvo para dados tipos de fluidizador através de experimentação de rotina.

Se um reagente de ajuste do pH for usado, então a quantidadede reagente de ajuste do pH adicionada à pasta fluida deve ser aquela quan-tidade que dá à pasta fluida a menor viscosidade que é freqüentemente umpH na faixa de a partir de cerca de 8 a cerca de 11. O pH da pasta fluida po-de ser periodicamente analisado por um medidor de pH, e a quantidade dereagente de ajuste de pH alimentado à pasta fluida ajustada para manter opH desejado. Métodos para análise do pH de uma pasta fluida e ajuste daalimentação de um reagente de ajuste de pH estão dentro da habilidade da-queles versados na técnica.

Opcionalmente, um desespumante pode ser adicionado à pastafluida no misturador. Se um desespumante for usado, ele pode ser adiciona-do à pasta fluida em uma quantidade que reduz ou previne problemas noequipamento causados por espumação da pasta fluida. Aqueles versados natécnica podem identificar e selecionar um desespumante e quantidade dedesespumante adequados para usar nos processos descritos aqui atravésde experimentação de rotina.

O misturador 110 mistura as matérias-primas, água e qualquerreagente de ajuste do pH, dispersante ou desespumante, até que uma pastafluida seja formada. A quantidade de tempo que leva para a pasta fluida seformar é compreensivelmente dependente de fatores tal como o tamanho domisturador, da velocidade na qual o misturador está operando e a quantida-de de material no misturador.

Do misturador 110, a pasta fluida é alimentada para um tanque115, onde a pasta fluida é continuamente agitada, e um Iigante é adicionadoem uma quantidade de a partir de cerca de 0,25 a cerca de 5,0% em peso,com base no peso seco total das matérias-primas. Ligantes adequados in-cluem mas não estão limitados a acetato de polivinila, álcool de polivinila(PVA), metilcelulose, dextrina e molassas. Em certas modalidades, o Iiganteé um Iigante de PVA tendo um peso molecular na faixa de a partir de cercade 20.000 a 100.000 Mn. "Mn" é uma unidade conhecida daqueles versados-na técnica para indicar a média de comprimento de número para determina-ção do peso molecular de uma molécula em cadeia.

O tanque 115 mantém a pasta fluida criada pelo misturador 110e agita a pasta fluida com menos agitação do que o misturador. Isto permiteque o Iigante misture com a pasta fluida sem causar espumação excessivada pasta fluida ou um aumento de viscosidade na pasta fluida de modo quea pasta fluida não possa ser subseqüentemente alimentada através de bo-cais pressurizados de um fluidizador. O tanque 115 pode ser também umsistema de tanque compreendido de um ou mais tanques, por exemplo, otanque pode ser compreendido de dois, três ou mais tanques. Qualquer con-figuração de tanques ou número de tanques que permita que o Iigante fiquecompletamente misturado em toda a pasta fluida é suficiente.

Em outra modalidade, a pasta fluida não é alimentada ao tan-que, ao contrário, o Iigante pode ser adicionado à pasta fluida no misturador.Se tal alternativa for usada, então o misturador deve ter velocidades variá-veis, incluindo uma alta velocidade para atingir a mistura de intensidade altapara quebrar a matéria-prima em uma forma de pasta fluida e uma velocida-de baixa para misturar o Iigante com a pasta fluida sem causar a espumaçãoexcessiva acima mencionada ou aumento de viscosidade.

Referindo-se novamente ao tanque 115 ilustrado na figura 7, apasta fluida é agitada no tanque, após a adição do ligante, por uma quanti-dade de tempo suficiente para permitir que o ligante fique completamentemisturado em toda a pasta fluida. Em certas modalidades, a quantidade detempo que a pasta fluida é agitada no tanque é até cerca de 30 minutos oumais após o ligante ter sido adicionado.

A partir do tanque. 115, a pasta fluida é alimentada a um trocadorde calor 120, que aquece a pasta fluida para uma temperatura em uma faixade a partir de cerca de 25 a cerca de 90°C. A partir do trocador de calor 120,a pasta fluida é alimentada para um sistema de bomba 125, que alimenta apasta fluida, sob pressão, para um fluidizador 130.

Um(uns) moinho(s) e/ou sistema(s) de peneiramento (não ilus-trados) pode(m) ser inserido(s) em um ou mais locais no sistema ilustrado nafigura 7 antes da alimentação da pasta fluida ao fluidizador 130 ^para auxiliarna eliminação de qualquer matéria-prima de tamanho maior para um tama-nho-alvo menor adequado para alimentação ao fluidizador. Em certas moda-lidades, o tamanho-alvo é menos do que a malha 230. Em outras modalida-des, o tamanho-alvo é menos do que a malha 325, menos do que a malha270, menos do que a malha 200 ou menos do que a malha 170. O tamanho-alvo é influenciado pela habilidade do tipo e/ou tamanho do bocal de pressãono fluidizador subseqüente para atomizar a pasta fluida sem ficar entupido.Se um sistema de moagem for empregado, ele é carregado comum meio de moagem adequado para auxiliar na quebra da matéria-primapara um tamanho-alvo menor adequado para alimentação subseqüente a-través de um ou mais bocais de pressão de um fluidizador. Se um sistemade peneiramento for empregado, o sistema de peneiramento é projetado pa-ra remover partículas maiores do que o tamanho-alvo da pasta fluida. Siste-mas de moagem e peneiramento estão comercialmente disponíveis e co-nhecidos daqueles versados na técnica.

Com referência novamente à figura 7, o fluidizador 130 é de umprojeto convencional, conforme descrito, por exemplo, na Patente U.S. n93.533.829 e na Patente Britânica ne 1.401.303. O fluidizador 130 inclui pelomenos um bocal de atomização 132 (três bocais 132 são ilustrados na figura7), que é um bocal de pressurização de desenho convencional. Em outrasmodalidades, um ou mais bocais de dois fluidos são adequados. O desenhode tais bocais é conhecido, por exemplo, da K. Masters: "Spray DryingHandbook:, John Wiley and Sons, Nova York (1979).

O fluidizador 130 inclui ainda um leito de partícula 134, que éapoiado por uma placa 136, que pode ser uma placa perfurada, reta ou dire-cional. Ar quente flui através da placa 136. O leito de partícula 134 compre-ende sementes das quais péletes substancialmente redondos e esféricos deum tamanho-alvo podem ser criados. Se uma placa perfurada ou reta forusada, então as sementes também servem para se obter fluxo em pistão("plug flow") no fluidizador. Fluxo em pistão é um termo conhecido daquelesversados na técnica, e pode ser geralmente descrito como um padrão defluxo onde muito pouco retorno de fluido (back mixing) acontece. As semen- 7tes são partículas que são menores do que o tamanho-alvo para péletes fei-tos de acordo com os presentes métodos. Em certas modalidades, a semen-te compreende menos do que cerca de 20%, menos do que cerca de 15%,menos do que cerca de 10% ou menos do que cerca de 5% do volume totalde um pélete formado a partir dela. Pasta fluida é pulverizada, sob pressão,através do bocal ou bocais de atomização 132, e a atomização de pasta flui-da reveste as sementes para formarem péletes substancialmente redondose esféricos.

Sementes externas podem ser postas na placa perfurada 136antes da atomização da pasta fluida pelo fluidizador começar. Se sementesexternas forem usadas, as sementes podem ser preparadas em um proces-so de pasta fluida similar àquele ilustrado na figura 7, onde as sementes sãosimplesmente tomadas do fluidizador em um tamanho de semente alvo. Se-mentes externas podem ser também preparadas em um processo de misturade alta intensidade tal como aquele descrito na Patente U.S. n9 4.879.181 eexemplos 1, 2 e 4 aqui.

Alternativamente, sementes para o leito de partícula são forma-das pela atomização da pasta fluida, deste modo provendo um método atra-vés do qual a pasta fluida "autogermina" com sua própria semente. De acor-do com uma tal modalidade, a pasta fluida é alimentada através do fluidiza-dor 130 na ausência de um leito de partícula semeado 134. As gotículas depasta fluida que saem do bocal ou bocais 132 solidificam, mas são peque-nas o suficiente inicialmente que elas podem ser carregadas para fora dofluidizador 130 por fluxo de ar e presas como "pó" (partículas finas) por umcoletor de pó 145, que pode, por exemplo, ser um precipitador eletrostático,um ciclone, um filtro bolsa ou um lavador de gases ou uma combinação de-les. O pó do coletor de pó é então alimentado para o leito de partícula 134através da entrada de pó 162, onde ele é pulverizado com pasta fluida quesai do bocal ou bocais 132. O pó pode ser reciclado um número de vezessuficiente, até que ele tenha aumentado para um ponto onde ele é muitogrande para ser carregado pelo fluxo de ar e pode servir como uma semen-te. O pó pode ser tambérrrréciclado para uma outra operação no processo,por exemplo, o tanque 115.

Com referência novamente à figura 7, ar quente é introduzido nofluidizador 130 por meio de um ventilador e um aquecedor de ar, que sãoesquematicamente representados em 138. A velocidade do ar quente quepassa pelo leito de partícula 134 pode estar em uma faixa de a partir de cer-ca de 0,9 a cerca de 1,5 metro/segundo e a profundidade do leito de partícu-la 134 pode estar em uma faixa de a partir de cerca de 2 a cerca de 60 cen-tímetros. A temperatura do ar quente quando introduzido no fluidizador 130pode estar na faixa de a partir de cerca de 250 a cerca de 650°C. A tempera-tura do ar quente conforme ele sai do fluidizador 130 é menos do que cercade 250°C, e de preferência menos do que cerca de 100°C.

A distância do bocal ou bocais de atomizaçâo 132 para a placa136 é ajustável, e o bocal ou bocais são de preferência posicionados emuma distância ligeiramente curta acima da superfície do leito de partícula134. A posição preferida dos bocais vai variar em cada caso individual, comdevido à consideração que quando a distância dos bocais para a superfíciedo leito de partícula é muito grande, pó indesejado é formado porque as go-tículas de alimentação atomizadas são secas para um ponto muito alto antesdelas atingirem o leito de partícula. Por outro lado, se a distância do bocalpara a superfície do leito de partícula for muito pequena, péletes irregularese grossos indesejáveis são formados. Deste modo, a posição dos bocais éajustada para evitar a formação de pó e péletes irregulares, grossos, combase em uma análise de pó amostrado do fluidizador. Tais ajustes estãodentro do escopo de uma pessoa versada na técnica.

Os péletes formados pelo fluidizador se acumulam no leito departícula 134 e são retirados através de uma saída 140 em resposta ao nívelde produto no leito de partícula, de modo a manter uma dada profundidadeno leito de partícula. Uma válvula giratória 150 conduz péletes retirados dofluidizador 130 para um elevador 155, que alimenta os péletes para um sis-tema de peneiramento 160, onde os péletes são separados em uma ou maisfrações, por exemplo, uma fração de tamanho muito grande, uma produçãode produta é uma fração de tamanho muito-pequeno.

A fração de tamanho muito grande inclui aqueles péletes quesão maiores do que o tamanho de produto desejado. Péletes de tamanhomuito grande podem ser reciclados para o tanque 115, onde pelo menosalguns dos péletes podem ser quebrados e misturados com pasta fluida notanque, ou podem ser quebrados e reciclados para o leito de partícula 134no fluidizador 130. A fração de tamanho muito pequeno inclui aqueles péle-tes que são menores do que o tamanho de produto desejado. Péletes detamanho muito pequeno podem ser reciclados para o fluidizador 130, ondeeles podem ser alimentados através da entrada 162 como sementes ou co-mo uma alimentação secundária para o fluidizador.

A fração de produto que sai do sistema de peneiramento 160inclui aqueles péletes tendo o tamanho de produto desejado. Essas partícu-las são enviadas para um dispositivo de pré-sinterização 165, por exemplo,um calcinador, onde as partículas são secas ou calcinadas antes da sinteri-zação. Em certas modalidades, as partículas são secas para um teor de u-midade de menos do que cerca de 18% em peso, ou menos do que cerca de15%, menos do que cerca de 12%, menos do que cerca de 10%, menos doque cerca de 5% ou menos do que cerca de 1% em peso.

Após secagem e/ou calcinação, os péletes podem ser alimenta-dos a um dispositivo de sinterização 170, onde os péletes podem ser sinteri-zados sob condições conforme descrito nos exemplos 1, 2 e 4, ou sob outrascondições adequadas para sinterizar os péletes sem fusão. Como uma al-ternativa, o dispositivo de pré-sinterização 165 pode ser eliminado se o dis-positivo de sinterização 170 puder prover condições de calcinação e/ou se-cagem suficientes (istoá, tempos e temperaturas de secagem que secam ospéletes para um teor de umidade alvo antes da sinterização), seguido porcondições de sinterização suficientes.

Os péletes produzidos através do método acima teriam proprie-dades substancialmente similares àqueles produzidos através do método demistura descrito nos exemplos 1, 2 e 4. Em particular, os péletes produzidosatravés do método descrito nesta modalidade alternativa teriam um coefici-ente de expansão térmica baixo.

Modalidade Alternativa

De acordo com outra modalidade, um método de secagem poratomização pode ser usado para formar péletes substancialmente redondose esféricos a partir de qualquer uma das misturas descritas nos exemplos 1-4 ou outras misturas que provejam uma rede química conforme aqui descri-to. Métodos de secagem por atomização são conhecidos daqueles versadosna técnica e geralmente envolvem a atomização de uma matéria-prima fluidaem pulverizados de gotículas, que são secas para péletes individuais emcontato com ar quente.

De acordo com um método ilustrado por esta modalidade, umapasta fluida compreendendo água e qualquer uma das misturas descritasnos exemplos 1-4, ou outras misturas que provejam uma rede química con-forme descrito aqui, pode ser preparada através de mistura, mescla, agita-ção ou meios similares conhecidos daqueles versados( na técnica, das maté-rias-primas e a água. As matérias-primas na mistura podem ser calcinadas,não-calcinadas, parcialmente calcinadas ou misturas delas.

Em certas modalidades, a pasta fluida pode compreender aindaum ligante, tal como álcool de polivinila, acetato de polivinila, metilcelulose,dextrina e molassas. Ligantes são tipicamente materiais orgânicos usadospara aumentar a resistência de partícula verde. Em certas modalidades, á-gua pode agir como um ligante. Em ainda outras modalidades, a pasta fluidacompreende um dispersante, tal como um colóide, um polieletrólito, pirofos-fato de tetrassódio, pirofosfato de tetrapotássio, polifosfato, citrato de amô-nio, citrato de amônio férrico e hexametafosfato de sódio. Dispersantes es-tão incluídos para aumentar o teor de sólidos total da pasta fluida através daredução da viscosidade da pasta fluida. A quantidade de dispersante, se al-gum, a ser usada em uma pasta fluida é equilibrada entre a habilidade ematomizar a pasta fluida e a habilidade em fazer péletes sólidos substancial-mente redondos e esféricos.

As quantidades relativas de matérias-primas de partida (indivi-dualmente ou como uma mistura), água, ligante (se algum) e dispersante (sealgum) ná pasta fluida dependem das propriedades desejadas para. o pro-pante de cerâmica sólido, mas são limitadas àquelas quantidades que torna-rão a pasta fluida adequada para bombeamento através de um bocal ou dis-co giratório em processo de atomização 202 ou 302 conforme ilustrado es-quematicamente nas figuras 8 e 9, respectivamente, e vai permitir a produ-ção de partículas verdes que podem ser sinterizadas para formarem partícu-las de cerâmica sólidas que são substancialmente redondas e esféricas. Emcertas modalidades, a pasta fluida tem um teor de sólidos na faixa de a partirde cerca de 50 a cerca de 75% em peso, enquanto em outras modalidades,o teor de sólidos é de a partir de cerca de 50 a cerca de 60% em peso ou dea partir de cerca de 60 a cerca de 70% em peso.

Em modalidades onde a pasta fluida compreende um ligante, aquantidade de ligante pode ser menos do que cerca de 0,5 por cento empeso do material de partida de cerâmica seco ou menos do que cerca de 1,0por cento em peso do material de partida de cerâmica seco.

Em modalidades onde a pasta fluida compreende um dispersan-te, a quantidade de dispersante pode ser menos do que cerca de 0,3 porcento em peso do material de partida de cerâmica seco, menos do que cercade 0,5 por cento em peso do material de partida de cerâmica seco ou menosdo que cerca de 1,0 por cento em peso do material de partida de cerâmicaseco.

A pasta fluida é alimentada a um aparelho de secagem por ato-mização tendo equipamento de atomização. Equipamentos de atomizaçãoadequados incluem, mas não estão limitados a, um atomizador de disco gi-ratório, um atomizador de bocal de pressão e um atomizador de bocal fluidoduplo. Atomizadores de disco giratório, bocal de pressão e bocal fluido duplosão conhecidos daqueles versados na técnica e incluem aqueles em seca-dores de atomização comercialmente disponíveis de uma variedade de fon-tes, tal como Niro, Inc. O desenho do bocal é conhecido e compreendido poraqueles versados na técnica, por exemplo, K. Masters: "Spray Drying Hand-book", John Wiley and Sons, Nova York (1979).

Se usar um atomizador de disco giratório, bocal de pressão oubocal fluido duplo depende de propriedades tal cor^o o tamanho, distribúiçãoe formato desejados na partícula de cerâmica sólida seca final junto com acapacidade de produção desejada. Geralmente, atomizadores de disco gira-tório produzem partículas finas, enquanto bocais de pressão e bocais fluidosduplos operados sob pressão podem produzir partículas comparativamentemaiores.

Quando um atomizador de disco giratório é Usadoi a pasta fluidaé alimentada para o centro do disco giratório do atomizador, e se move paraa periferia do disco através de força centrífuga. Atomização acontece naborda do disco. O tamanho de gotículas e o tamanho de distribuição de gotí-culas no pulverizado resultante dependem da quantidade de energia trans-mitida para a pasta fluida e ps efeitos friccionais entre as gotículas recém-formadas e o fluxo de ar turbulento próximo ao disco. Pulverizados de gotí-culas são ejetados horizontalmente do disco, mas seguem rapidamente ospadrões de fluxo de ar criados por um dispersor de ar, que direciona o arquente para baixo para uma câmara de secagem de uma maneira controla-da. O tamanho de partícula dos péletes produzidos em secadores por atomi-zação com atomizadores de disco giratório aumenta com uma diminuição navelocidade do disco atomizador. O efeito de taxa de alimentação não é maiordentro da faixa de trabalho ótima do disco atomizador dado, e flutuações nataxa de alimentação durante operação não mudam a distribuição de tama-nho do pó de cerâmica produzido. Diâmetros de câmara usados para atomi-zadores de disco giratório devem ser geralmente grandes o suficiente paraprevenir a formação de depósitos semi-úmidos na parede da câmara no ní-vel do atomizador. Em contraste, câmaras de diâmetro menor mas alturacilíndrica maior podem ser usadas com atomizadores^e bocal de pressão ebocal fluido.

Quando um atomizador de bocal de pressão é usado, pasta flui-da é alimentada ao bocal sob pressão. No caso de um bocal de fluido duplo,pasta fluida e ar comprimido são alimentados através de bocais separados.A alimentação de ar é pressurizada, enquanto a alimentação de pasta fluidapode ser pressurizada ou uma alimentação de sifão/gravidade.

Energia de pressão é convertida em energia cinética, e a pastafluida flui do orifício do bocal como uma película de alta velocidade que sedesintegra prontamente em gotículas. O tamanho de gotícula produzida apartir de um atomizador de bocal de pressão ou bocal fluido duplo pressuri-zado varia inversamente com pressão e diretamente com taxa de alimenta-ção e viscosidade de alimentação. A capacidade de um bocal de pressão oubocal fluido duplo pressurizado varia com a raiz quadrada de pressão. Emcertas modalidades onde taxas de alimentação altas e/ou secagem por ato-mização de alta capacidade for desejada, sistemas multibocais são usados.

Gotículas de pasta fluida que saem do equipamento de atomiza-ção encontram ar de secagem quente entrando em uma câmara de seca-gem. Como as gotículas e ar de secagem são inicialmente contatados e co-mo as gotículas/partículas se movem completamente através da câmara desecagem podem ser geralmente descritos como co-corrente, contracorrenteou uma combinação delas. Em certas modalidades, tal como a ilustrada nafigura 8, uma câmara de secagem provendo uma combinação de fluxo co-corrente e contracorrente é ilustrada em uso com um atomizador de bocal depressão.

A figura 8 é um diagrama simplificado de um aparelho de seca-gem por atomização compreendendo uma câmara de secagem 204 e umbocal de pressão 202. Secadores por atomização tipicamente incluem com-ponentes adicionais, que não precisam ser detalhados aqui, como secadorespor atomização e seus componentes são conhecidos daqueles versados natécnica. Na figura 8, uma pasta fluida compreendendo uma mistura de maté-rias-primas conforme aqui descrito é alimentada de uma fonte de alimenta-ção 200 através de um bocal de pr-essão 202. Embora apenas um bocal depressão seja ilustrado na figura 8, bocais múltiplos podem ser usados. Vá-rios tipos de equipamento adequado para alimentação de uma pasta fluidasão conhecidos daqueles versados na técnica e podem incluir, por exemplo,uma bomba de alimentação com ou sem um filtro. O bocal de pressão 202atomiza a pasta fluida em gotículas e pulveriza as gotículas para cima para acâmara secadora 204, que é ilustrado por setas A. Ar quente é alimentadopara a câmara de secagem 204 a partir da fonte de ar 206, através de umaentrada 208 e entra na câmara de secagem 204 onde ele contata as gotícu-las de pasta fluida. Então, o ar quente entra de um ponto acima do pontoonde a pasta fluida é pulverizada para a câmara de secagem e flui em umadireção geralmente a jusante na câmara. Inicialmente, as gotículas de pastafluida fluem em uma direção geralmente a montante na câmara de secagem,deste modo estabelecendo um fluxo de contracorrente. Em algum ponto, noentanto, as gotículas vão sair de sua trajetória vertical, e começam a fluir emuma direção geralmente a jusante na câmara, deste modo estabelecendoum fluxo de co-corrente. Gotículas em uma câmara de secagem tal comoaquela ilustrada na figura 8 têm uma trajetória vertical estendida, que permi-te um tempo de transporte no ar mais longo para secagem. Embora a figura8 ilustre um atomizador de bocal de pressão em uso com uma câmara desecagem co-corrente e contracorrente de combinação, tais câmaras de se-cagem podem ser também usadas com atomizadorejS de disco giratório eatomizadores de bocal fluido duplo.

Em certas modalidades, tal como aquelas ilustradas na figura 9,uma câmara de secagem co-corrente é usada com um atomizador de bocalde pressão. A figura 9 é um diagrama simplificado de um aparelho de seca-gem por atomização compreendendo uma câmara de secagem 304 e umbocal de pressão 302. Pasta fluida é alimentada da fonte de alimentação 300através de um bocal de pressão 302. O bocal de pressão 302 atòmiza a pas-ta fluida em gotículas e pulveriza as gotículas em uma direção geralmente ajusante (ilustrada em "A") na câmara de secagem 304. Ar quente é alimen-tado na câmara de secagem 304 a partir da fonte de ar 306 e flui para a câ-mara de secagens. 304 em uma direção geralmente a jusante (ilustrada em"B"). Deste modo, o ar quente e as gotículas de pasta fluida fluem em umadireção geralmente a jusante na câmara, deste modo estabelecendo um flu-xo co-corrente. Embora a figura 9 ilustre um atomizador de bocal de pressãoem uso com uma câmara de secagem co-corrente, câmaras de secagem co-correntes podem ser também usadas com atomizadores de disco giratório eatomizadores de bocal fluido duplo.

Vários'tipos de equipamentos adequados para alimentação de arquente à câmara de secagem para secagem das gotículas são conhecidosdaqueles versados na técnica e podem incluir, por exemplo, um aquecedorcom ou sem filtro de ar. Na câmara de secagem, partículas de cerâmica ver-des se formam conforme umidade é evaporada das gotículas. Conforme apasta fluida é pulverizada na câmara de secagem 304 e contata ar de seca-gem quente, evaporação a partir da superfície da gotícula acontece e umapelícula de vapor saturada se forma na superfície da gotícula. Dispersantese Iigantes1 se presentes, são solúveis. Então, quando um dispersante e/ouIigante está presente, cada gotícula de atomização atomizada contém am-bos material cerâmico insolúvel e aditivos solúveis. Durante a fase de evapo-ração de secagem por atomização, os materiais de ligação solúveis reves-tem a si mesmo em uma película na superfície da gotícula.

Conforme a secagem continua, umidade para o interior da gotí-cula evapora. De acordo com os métodos descritos aqui, umidade do interiorda gotícula é evaporada pelo menos em parte através de difusão através departículas sólidas embaladas na gotícula, em direção à superfície da gotícu-La, e então através da película na superfície da gotícula. Conforme evapora-ção de umidade do interior da gotícula acontece, a película na superfície dagotícula cresce para dentro em direção ao interior da gotícula.

Temperaturas de superfície de gotícula são baixas apesar datemperatura de ar de entrada relativamente maior do ar de secagem. Evapo-ração acontece inicialmente sob condições de taxa constante, mas então ataxa cai conforme as gotículas se aproximam de uma condição de teor deumidade residual final. Uma vez que as gotículas contêm sólidos não-* dissolvidos, o perfil de secagem caracteriza um período de taxa constantesignificante que contribui para a esfericidade da partícula. Durante a seca-gem, a distribuição de tamanho de gotícula de atomização muda conformeas gotículas mudam de tamanho durante a evaporação da umidade. Coales-cência de gotículas e partículas pode também acontecer e pode ser devido aum padrão de fluxo de ar turbulento na câmara de secagem e a distribuiçãocomplexa de níveis de temperatura e umidade.

Devido ao fato das gotículas geralmente não girarem conformeelas são projetadas através da câmara de secagem, um lado da gotículapode ser exposto a ar a partir da entrada que é mais quente do que o ar aoqual o outro lado da gotícula é exposto (referido aqui como o "lado quente" eo "lado frio", respectivamente). Em tais casos, evaporação é mais rápida nolado quente, e a película que se forma sobre a superfície da gotícula se afinamais rapidamente no lado quente do que no lado frio. Líquidos e sólidos nagotícula migram para o lado quente. Neste ponto, seria esperado que o ladofrio fosse forçado para dentro, o que resultaria em uma partícula verde ocacom um orifício, ao invés das partículas verdes sólidas descritas aqui. Noentanto, de acordo com os métodos descritos aqui, as partículas são sólidasao invés de ocas por causa de um ou mais dos fatores que seguem: teor desólidos nas porcentagens em peso descritas aqui, teor de solúveis (disper-sante e/ou ligante) nas porcentagens em peso descritas aqui e temperaturasde entrada de ar nas faixas conforme aqui descrito.

Com relação ao teor de sólidos, pastas fluidas tendo teores desólido maiores do que cerca de 50 por cento em peso podem ser usadaspara produzir partículas redondas e esféricas substancialmente sólidas con-forme aqui descrito. Em certas modalidades, a pasta fluida tem um teor desólidos na faixa de a partir de cerca de 50 a cerca de 75% em peso, enquan-to em outras modalidades, o teor de sólidos é de a partir de cerca de 50 acerca de 60% em peso ou de a partir de cerca de 60% a cerca de 70% empeso.

Com relação ao teor de solúveis, Iigantes aumentam a viscosi-dade da pasta fluida, que pode levar à necessidade de reduzir o teor de sóli-dos a fim de manter uma pasta fluida que possa ser atomizada. Jeor de sóli-dos menor, no entanto, pode levar a uma partícula que não é sólida. Comopara dispersantes, dispersantes permitem movimento mais rápido de sólidospara a superfície da partícula, que podem também levar a uma partícula quenão é sólida. Então, o teor de solúveis em uma pasta fluida (quantidades deaditivos tal como Iigantes e dispersantes) deve ser equilibrado contra o teorde sólidos da pasta fluida. De preferência, a quantidade mínima de ligantee/ou dispersante, conforme detôrminado pela necessidade em ajustar visco-sidade da pasta fluida, é usada.

Com relação às temperaturas de entrada de ar, á temperaturado ar que entra em uma câmara de secagem é controlada de acordo commétodos descritos aqui. Deste modo, em certas modalidades, a temperaturade entrada de ar está em uma faixa de a partir de cerca de 100°C a cerca de200°C ou de a partir de cerca de 200°C a cerca de 3009 ou de a partir decerca de 300°C a cerca de 400°C ou de a partir de cerca de 400°C a cercade 500°C. Em outras modalidades, a temperatura de entrada de ar está nafaixa de a partir de cerca de 150°C a cerca de 200°C ou de a partir de cercade 200°C a cerca de 250°C. De preferência, temperaturas na extremidadeinferior de tais faixas são usadas a fim de diminuir a taxa de secagem daspartículas, que por sua vez contribui para a produção de partículas cerâmi-cas verdes que podem ser sinterizadas para produzirem partículas de cerâ-mica sólidas que são substancialmente redondas e esféricas.

Nos esquemas ilustrados nas figuras 8 e 9, as partículas de ce-râmica verdes são descarregadas da câmara de secagem para uma descar-ga 210 e 310 pelo menos em parte sob a influência de gravidade. Em adiçãoaos componentes ilustrados nas figura 8 e 9, estruturas de secagem ade-quadas podem incluir ainda ventiladores e dutos, equipamento de limpezade ar de exaustão (ciclones, filtro de manga, varredores) e instrumentaçãode controle. Tais componentes e equipamentos adicionais, e seu uso em ummétodo de secagem por atomização conforme aqui descrito, são conhecidosdaqueles versados na técnica.

Após descarga, as partículas de cerâmica verdes podem ser sin-terizadas usando equipamento de sinteriza^ão convencional para formarpartículas de cerâmica sólidas que são substancialmente redondas e esféri-cas. Os péletes produzidos através do método acima teriam propriedadessubstancialmente similares àqueles produzidos através do método de mistu-ra descrito nos exemplos 1, 2 e 4. Em particular, os péletes produzidos atra-vés do método descrito nesta modalidade alternativa teriam um coeficientebaixo de expansão térmica.

Será óbvio àqueles versados na técnica que a invenção descritaaqui pode ser essencialmente duplicada através da realização de pequenasmudanças no teor de material ou no método de fabricação. Até o ponto quetais materiais ou métodos sejam substancialmente equivalentes, pretende-seque eles sejam compreendidos pelas reivindicações apensas.

Claims (52)

1. Método para formação de meios para fundição compreenden-do:formação de péletes verdes substancialmente redondos e esféri-cos a partir de matérias-primas compreendendo água, uma fonte de magné-sia, uma fonte de sílica e uma fonte de alumina; esinterização dos péletes para formarem os meios para fundição,em que os meios para fundição então formados têm um coefici-ente de expansão térmica de a partir de cerca de IOO0C a cerca de 1100°C,menos do que pelo menos um de areia de sílica, areia de olivina e areia dezircônio.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o meio parafundição tem um coeficiente de expansão térmica de a partir de cerca de-100°C a cerca de 1100°C selecionado do grupo consistindo em: menos doque cerca de 15 (10-6 polegada por polegada por °C), menos do que cercade 12 (1O-6 centímetro por centímetro (polegada por polegada) por °C), me-nos do que cerca de 7 (10-6 centímetro por centímetro (polegada por polega-da) por °C), menos do que çerca de 6 (10-6 centímetro por centímetro (pole-gada por polegada) por °C), menos do que cerca de 5 (10-6 centímetro porcentímetro (polegada por polegada) por 0C) e menos do que cerca de 4,0(10"6 centímetro por centímetro (polegada por polegada) por °C).

3. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os meiospara fundição compreendem cordierita em uma quantidade selecionada dogrupo consistindo em pelo menos 25 por cento em peso, pelo menos 40 porcento em peso, pelo menos 45 por cento em peso, pelo menos 50 por centoem peso, pelo menos 55 por cento em peso, pelo menos 60 por cento empeso, pelo menos 65 por cento em peso, pelo menos 70 por cento em peso,pelo menos 75 por cento em peso, pelo menos 80 por cento em peso e pelomenos 85 por cento em peso.

4. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os meiospara fundição compreendem cordierita em uma quantidade selecionada dogrupo consistindo em pelo menos 25 por cento em peso, pelo menos 40 porcento em peso, pelo menos 50 por cento em peso, pelo menos 60 por centoem peso e pelo menos 80 por cento em peso.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os meiospara fundição compreendem cordierita em uma quantidade de a partir decerca de 5 por cento em peso a cerca de 90 por cento em peso.

6. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os meiospara fundição compreendem cordierita em uma quantidade de a partir decerca de 5 por cento e peso a cerca de 30 por cento em peso.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, èm que os meiospara fundição compreendem cordierita em uma quantidade de a partir decerca de 45 por cento em peso a cerca de 65 por cento em peso.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os meiospara fundição compreendem cordierita em uma quantidade de a partir decerca de 52 a cerca de 66 por cento em peso, mulita em uma quantidade dea partir de cerca de 7 a cerca de 24 por cento em peso e safirina em umaquantidade de a partir de cerca de 1 a cerca de 8 por cento em peso.

9. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os meiospara fundição compreendem cordierita em uma quantidade de a partir decerca de 25 a cerca de 42 por cento em peso, mulita em uma quantidade dea partir de cerca de 19 a cerca de 21 por cento em peso e safirina em umaquantidade de a partir de cerca de 7 a cerca de 11 por cento em peso.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os meiospara fundição compreendem cordierita em uma quantidade de cerca de 71por cento em peso, mulita em uma quantidade de cerca de 20 por cento empeso e safirina em uma quantidade de cerca de menos dú que 1 por,centoem peso.

11. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os meiospara fundição compreendem cordierita em uma quantidade de a partir decerca de 80 a cerca de 90 por cento em peso, mulita em uma quantidade dea partir de cerca de 3 a cerca de 10 por cento em peso e safirina em umaquantidade de a partir de cerca de 0 a cerca de 16 por cento em peso.

12. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os meiospara fundição compreendem cordierita em uma quantidade de cerca de 64por cento em peso, mulita em uma quantidade de cerca de 20 por cento empeso e cristobalita em uma quantidade de cerca de 7 por cento em peso.

13. Método de acordo com a reivindicação 1, em que os meiospara fundição compreendem cordierita em uma quantidade de cerca de 82por cento em peso, mulita em uma quantidade de cerca de 13 por cento empeso e cristobalita em uma quantidade de cerca de 5 ppr cento em peso.

14. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a fonte demagnésia, a fonte de sílica e a fonte de alumina provêem uma rede químicalocalizada na região de cristobalita-mulita-cordierita de um diagrama demagnésia-alumina-sílica.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, em que a redequímica é tal de modo que a magnésia está presente em uma quantidade dea partir de cerca de 7 a cerca de 14 por cento em peso, alumina está presen-te em uma quantidade de a partir de cerca de 17 a cerca de 54 por cento empeso e sílica está presente em uma quantidade de a partir de cerca de 39 acerca de 76 por cento em peso.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, em que os meiespara fundição compreendem pelo menos 50 por cento em peso de cordierita.

17. Método de acordo com a reivindicação 14, em que a redequímica é tal de modo que magnésia está presente em uma quantidade de apartir de cerca de 9 a cerca de 16 por cento em peso, alumina está presenteem uma quantidade de a partir de cerca de 36 a cerca de 49 por cento empeso e sílica está presente em uma quantidade de a partir de cerca de 37 acerca de 51 por cento em peso.

18. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a fonte demagnésia, a fonte de sílica e a fonte de alumina provêem uma rede químicalocalizada na região de safirina-mulita-cordierita de um diagrama de fase demagnésia-alumina-sílica.

19. Método de acordo com a reivindicação 18, em que a redequímica é tal de modo que magnésia está presente em uma quantidade de apartir de cerca de 7 a cerca de 18 por cento em peso, alumina está presenteem uma quantidade de a partir de cerca de 34 a cerca de 54 por cento empeso e sílica está presente em uma quantidade de a partir de cerca de 33 acerca de 52 por cento em peso.

20. Método de acordo com a reivindicação 19, em que òs meiospara fundição compreendem pelo menos 50 por cento em peso de cordierita.

21. Método de acordo com a reivindicação 18, em que a redequímica é tal de modo que magnésia está presente em uma quantidade de apartir de cerca de 10 a cerca de 15 por cento em peso, alumina está presen-te em uma quantidade de a partir de cerca de 39 a cerca de 49 por cento empeso e sílica está presente em uma quantidade de a partir de cerca de 24 acerca de 47 por cento em peso.

22. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a fonte dealumina compreende pelo menos um de caulim e bauxita.

23. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a fonte desílica compreende pelo menos um de caulim, bauxita, talco e areia de olivina.

24. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a fonte demagnésia compreende pelo menos um de oxido de majyiésío, talco e areiade olivina.

25. Método de acordo com a reivindicação 1, compreendendoainda co-moagem da fonte de magnésia, da fonte de alumina e da fonte desílica antes da formação de péletes substancialmente redondos e esféricos.

26. Método de acordo com a reivindicação 1, onde a formaçãodos péletes substancialmente redondos e esféricos compreende mistura deágua, fonte de magnésia, fonte de alumina e fonte de sííica em um mistura-dor de alta intensidade.

27. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a formaçãodos péletes substancialmente redondos e esféricos compreende formaçãode uma pasta fluida compreendendo a água, fonte de magnésia, fonte dealumina e fonte de sílica, e alimentação da pasta fluida através de um atomi-zador para formar os péletes.

28. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a formaçãodos péletes substancialmente redondos e esféricos compreende formaçãode uma pasta fluida compreendendo a água, fonte de magnésia, fonte dealumina e fonte de sílica, e alimentação da pasta fluida através de um seca-dor por atomização para formar os péletes.

29. Meios para fundição compreendendo péletes substancial-mente redondos e esféricos sinterizados formados de uma fonte de magné-sia, uma fonte de sílica e uma fonte de alumina e tendo um coeficiente deexpansão térmica de a partir de cerca de 100°C a cerca de 1100°C, menosdo que pelo menos uma areia de sílica, areia de olivina e areia de zircônio.

30. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29 tendoum coeficiente de expansão térmica de a partir de cerca de 100°C a cercade 1100°C selecionado do grupo consistindo em: menos do que cerca de 15(10"6 centímetro por centímetro (polegada por polegada) por °C), menos doque cerca de 12 (10"6 centímetro por centímetro (polegada por polegada) por°C), menos do que cerca de 7 (10 6 centímetro por centímetro (polegada porpolegada) por °C), menos do que cerca de 6 (10"6 centímetro por centímetro(polegada por polegada) por °C), menos do que cerca de 5 (10"6 centímetropor centímetro (polegada por polegadp.) por °C) e menos do que cerca de 4,0 (10 6 centímetro por centímetro (polegada por polegada) por °C).

31. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, com-preendendo cordierita em uma quantidade selecionada do grupo consistindoem pelo menos 25 por cento em peso, pelo menos 40 por cento em peso,pelo menos 45 por cento em peso, pelo menos 50 por cento em peso, pelomenos 55 por cento em peso, pelo menos 60 por cento em peso, pelo me-nos 65 por cento em peso, pelo menos 70 por cento em peso, pelo menos 75 por cento em peso, pelo menos 80 por cento em peso e pelo menos 85por cento em peso.

32. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, com-preendendo cordierita em uma quantidade selecionada do grupo consistindoem pelo menos 25 por cento em peso, pelo menos 40 por cento em peso,pelo menos 50 por cento em peso, pelo menos 60 por cento em peso e pelomenos 80 por cento em peso.

33. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, com-preendendo cordierita em uma quantidade de a partir de cerca de 5 por cen-to em peso a cerca de 90 por cento em peso.

34. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, com-preendendo cordierita em uma quantidade de a partir de cerca de 5 por cen-to e peso a cerca de 30 por cento em peso.

35. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, com-preendendo cordierita em uma quantidade de a partir de cerca de 45 porcento em peso a cerca de 65 por cento em peso.

36. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, com-preendendo cordierita em uma quantidade de a partir de cerca de 52 a cercade 66 por cento em peso, mulita em uma quantidade de a partir de cerca de-7 a cerca de 24 por cento em peso e safirina em uma quantidade de a partirde cerca de 1 a cerca de 8 por cento em peso.

37. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, com-preendendo cordierita em uma quantidade de a partir de cerca de 25 a cercade 42 por cento em peso, mulita em uma quantidade de a partir de cerca de-19 a cerca de 21 porcento em peso e safirina em uma quantidade de a partirde cerca de 7 a cerca de 11 por cento em peso.

38. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, com-preendendo cordierita em uma quantidade de cerca de 71 por cento em pe-so, mulita em uma quantidade de cerca de 20 por cento em peso e safirinaem uma quantidade de cerca de menos do que 1 por cento em peso.

39. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, com-preendendo cordieritá em uma quantidade de a partir de cerca de 80 á cercade 90 por cento em peso, mulita em uma quantidade de a partir de cerca de-3 a cerca de 10 por cento em peso e safirina em uma quantidade de a partirde cerca de 0 a cerca de 16 por cento em peso.

40. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, com-preendendo cordierita em uma quantidade de cerca de 64 por cento em pe-so, mulita em uma quantidade de cerca de 20 por cento em peso e cristobali-ta em uma quantidade de cerca de 7 por cento em peso.

41. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, com-preendendo cordierita em uma quantidade de cerca de 82 por cento em pe-so, mulita em uma quantidade de cerca de 13 por cento em peso e cristobali-ta em uma quantidade de cerca de 5 por cento em peso.

42. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, emque a fonte de magnésia, fonte de sílica e a fonte de alumina provêem umarede química localizada na região de cristobalita-mulita-cordierita de um dia-grama de magnésia-alumina-sílica.

43. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 42, emque a rede química é tal de modo que a magnésia está presente em umaquantidade de a partir de cerca de 7 a cerca de 14 por cento em peso, alu-mina está presente em uma quantidade de a partir de cerca de 17 a cerca de-54 por cento em peso e sílica está presente em uma quantidade de a partirde cerca de 39 a cerca de 76 por cento em peso.

44. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 43, emque os meios para fundição compreendem pelo menos 50 por cento em pe-so de cordierita.

45. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 42, emque a rede química é tal de modo que magnésia está presente em umaquantidade de a partir de cerca de 9 a cerca de 16 por cento em peso, alu-mina está presente em uma quantidade de a partir de cerca de 36 a cerca de49 por cento em peso e sílica está presente em uma quantidade de a partirde cerca de 37 a cerca de 51 por cento em peso.

46. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, emque a fonte de magnésia, a fonte de sílica e a fonle de alumina provêemuma rede química localizada na região de safirina-mulita-cordierita de umdiagrama de fase de magnésia-alumina-sílica.

47. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 46, emque a rede química é tal de modo que magnésia está presente em umaquantidade de a partir de cerca de 7 a cerca de 18 por cento em peso, alu-mina está presente em uma quantidade de a partir de cerca de 34 a cerca de-54 por cento em peso e sílica está presente em uma quantidade de a partirde cerca de 33 a cerca de 52 por cento em peso.

48. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 47, emque os meios para fundição compreendem pelo menos 50 por cento em pe-so de cordierita.

49. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 46, emque a rede química é tal de modo que magnésia está presente em umaquantidade de a partir dè cerca de 10 a cerca de 15 por cento em peso, alu-mina está presente em uma quantidade de a partir de cerca de 39 a cerca de-49 por cento em peso e sílica está presente em uma quantidade de a partirde cerca de 24 a cerca de 47 por cento em peso.

50. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, emque a fonte de alumina compreende pelo menos um de caulim e bauxita.

51. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, emque a fonte de sílica compreende pelo menos um de caulim, bauxita, talco eareia de olivina.

52. Meios para fundição de acordo com a reivindicação 29, emque a fonte de magnésia compreende pelo menos um de oxido de magné-sio, talco e areia de olivina.