ES2708926T3 - Método para la fabricación de material reductor de piedra utilizando escoria fundida - Google Patents
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Abstract
Un método para fabricar un material en bruto de piedra reconstituida utilizando una escoria fundida, que comprende: introducir la escoria fundida en una piscina para conservar el calor y modificar, mantener una temperatura de la escoria fundida a 1450 °C-1600 °C, y ajustar una composición y/o un color de la escoria fundida según los requisitos de un producto resultante; controlar la temperatura de la escoria fundida a 1400 °C-1500 °C, y realizar un proceso de moldeo por fundición en la escoria fundida; y mantener la escoria moldeada a una temperatura de 800 °C-1000 °C durante 1-5 horas en una atmósfera no reductora, y a continuación enfriar gradualmente la escoria moldeada a temperatura ambiente en 2-5 horas para obtener el material en bruto de piedra reconstituida, en el que la escoria fundida es una escoria fundida descargada directamente de un reactor metalúrgico o una escoria refundida, e incluye del 10-40 % en peso de Al2O3, del 5-25 % en peso de MgO, del 10-50 % en peso de SiO2, del 10-40 % en peso de CaO, del 0,1-5 % en peso de TiO2, del 0,1-5 % en peso de FeO y del 0,1-5 % en peso de MnO, en el que un modificador de la composición para ajustar la composición es al menos uno de arcilla, arcilla de porcelana, piedra imán, arcilla de cerámica, feldespato y arena de cuarzo, y se añade en una cantidad del 0- 10 % en peso sobre la base del peso de la escoria fundida, y en el que un modificador de color para ajustar el color es al menos uno de los óxidos de Ti, Cr, Ni, Cu, Co y Fe, o polvos minerales que contienen los óxidos y desechos industriales que contienen los óxidos, y se añade en una cantidad del 0-5 % en peso en base al peso de la escoria fundida.
Description
DESCRIPCION
Metodo para la fabricacion de material reductor de piedra utilizando escoria fundida
Campo de la invencion
La presente invencion se refiere al campo tecnico de un material inorganico no metalico, mas particularmente, a un metodo para fabricar un material en bruto de piedra reconstituida utilizando una escoria fundida.
Descripcion de la tecnica relacionada
La industria de la metalurgia ferrosa ha producido una gran cantidad de residuos de escoria que apenas pueden ser utilizados para usos multiproposito. La escoria existente ya se ha convertido en un gran culpable de la contaminacion ambiental y un factor que limita el desarrollo de la industria metalurgica. La eliminacion de la escoria de desecho generalmente utilizada en la industria actual es la siguiente: descargar una escoria de un horno a 1500 °C-1600 0C; enfriar la escoria mediante el uso de agua (denominado "enfriamiento con agua" en la practica); recoger y secar la escoria; y convertir la escoria seca en polvos para fabricar cemento. Sin embargo, el proceso anterior solo puede tratar con una parte de la escoria de desechos, ademas, dicho proceso puede producir aguas residuales y gases de desecho, y, lo que es peor, una gran cantidad de calor sensible contenido en la escoria de alto horno se desperdicia y puede llevar mas contaminacion al ambiente.
Dado que la produccion actual y la investigacion sobre el uso de escoria de alto horno se basan en la escoria de desecho procesada por enfriamiento con agua, el consumo de agua dulce para enfriar la escoria de desecho no se puede reducir, y la energia termica contenida en la escoria fundida no se puede reducir. Ademas, si se utiliza de manera eficiente, puede haber un residuo secundario generado y no toda la escoria de residuos puede procesarse y utilizarse.
Por lo tanto, se desea proporcionar un metodo para utilizar eficazmente la enorme cantidad de escoria de horno. El documento WO 01/04064 A1 describe un proceso para moldear y formar productos de escoria.
Sumario de la invencion
Un objeto de la presente invencion es proporcionar un metodo para fabricar un material en bruto de piedra reconstituida utilizando una escoria fundida.
Con el fin de lograr el objeto anterior, la presente invencion proporciona un metodo para fabricar un material en bruto de piedra reconstituida utilizando una escoria fundida como se define por las caracteristicas de la reivindicacion 1. Realizaciones preferibles se definen en las reivindicaciones dependientes asi como en la siguiente descripcion. Descripcion detallada de las realizaciones preferidas
Las realizaciones de acuerdo con la presente invencion se describiran en detalle a continuacion.
Una escoria de alto horno fundida es un residuo producido en el hierro que usa un alto horno, que incluye del 10 40 % en peso de ALO3, del 5-25 % en peso de MgO, del 10-50 % en peso de SiO2 , y del 10-40 % en peso de CaO, asi como una pequena cantidad de FeO, C, MnO, S y similares, y cuya temperatura esta en el intervalo de 1350 0C-1480 0C. Preferiblemente, la escoria fundida de alto horno incluye del 10-20 % en peso de ALO3, del 5-10 % en peso de MgO, del 20-35 % en peso de SiO2 , y del 20-30 % en peso de CaO, asi como una pequena cantidad de FeO, C, MnO, S y similares.
Una realizacion de la presente invencion proporciona un metodo para fabricar un material en bruto de piedra reconstituida mediante el uso de una escoria fundida, y la escoria fundida incluye del 10-40 % en peso de AhO3, del 5-25 % en peso de MgO, del 10-50 % en peso de SiO2 , del 10-40 % en peso de CaO, del 0,1-5 % en peso de TiO2 , del 0,1-5 % en peso de FeO y del 0,1-5 % en peso de MnO. Preferiblemente, la escoria fundida puede incluir del 10 20 % en peso de AhO3, del 5-10 % en peso de MgO, del 20-35 % en peso de SiO2 , del 20-30 % en peso de CaO, del 0,1-5 % en peso de TiO2 , del 0,1-5 % en peso de FeO y del 0,1-5 % en peso de MnO. La escoria fundida puede ser una escoria fundida descargada directamente desde un reactor metalurgico o una escoria refundida. De acuerdo con el metodo de la presente invencion, la escoria fundida descargada del alto horno puede ser utilizada directamente, con lo que no solo se ahorra el consumo de energia para fundir un material en bruto, sino que tambien se evita el consumo de agua para enfriar la escoria de alto horno mediante enfriamiento con agua y la generacion de un residuo secundario.
En el metodo de la presente invencion, la temperatura de la escoria fundida en una piscina para conservar el calor y la modificacion se controla para que este en el intervalo de 1450 °C-1600 0C. Que se realice una modificacion a la escoria fundida o no, se puede determinar de acuerdo con los requisitos de dureza, densidad, color y similares de un
producto, en el que la modificacion incluye un ajuste de la composicion y/o el color.
Mas particularmente, un modificador de la composicion es al menos uno de arcilla, arcilla de porcelana, piedra iman, arcilla de alfareria, feldespato y arena de cuarzo. El modificador de la composicion se anade en una cantidad del 0 10 % en peso en base al peso de la escoria fundida. Un modificador de color puede ser al menos uno de los oxidos de Ti, Cr, Ni, Cu, Co y Fe, tales como TiO2, Cr2O3, NiO, CuO, Cu2O, CoO, FeO, Fe2O3 y similares, los polvos de mineral que contienen estos oxidos y los desechos industriales que contienen estos oxidos, como la escoria residual (lodo rojo) generada por la fabricacion de AbO3. El modificador de color se anade en una cantidad del 0-5 % en peso en base al peso de la escoria fundida.
Luego, la escoria fundida modificada o no modificada se moldea por fundicion a una temperatura controlada de 1400 °C-1500 0C. Mas particularmente, durante el moldeo por fundicion a la temperatura controlada, la escoria fundida modificada o no modificada puede moldearse en un molde o sin molde. Cuando es deseable un material en bruto de piedra reconstituida con cierta forma y tamano, la escoria fundida modificada o no modificada puede moldearse en un modo que tenga una forma y tamano correspondientes. Alternativamente, la escoria fundida puede conformarse naturalmente por la accion de la fuerza de gravedad en un terreno abierto, preparando asi materiales en bruto de piedra con varias formas, por ejemplo, una piedra de paisaje utilizada en un espacio publico como un barrio residencial y un parque. En particular, independientemente de que el moldeado por fundicion se realice utilizando un molde o sin molde, se puede anadir el modificador de color para cambiar el color de acuerdo con el uso del material en bruto de piedra deseada. Alternativamente, con respecto al moldeo por fundicion realizado en un molde, el molde puede seleccionarse para que tenga un tamano y una forma correspondientes de acuerdo con el tamano de un material de piedra deseado; y con respecto al moldeo por fundicion realizado sin molde, se puede controlar el tamano de un material de piedra resultante controlando el flujo y el caudal durante el moldeo por fundicion.
A continuacion, la escoria moldeada por fundicion se mantiene a 800 °C-1000 0C durante 1-5 horas en una atmosfera no reductora, y a continuacion se enfria de manera natural a temperatura ambiente gradualmente en 2-5 horas para obtener el material en bruto de piedra reconstituida (dicho proceso es similar a la formacion de petrosilex, por lo que el material resultante se denomina "material de piedra reconstituida"), en el que, la velocidad de enfriamiento es de 1,5-10 0C por minuto. Si la velocidad de enfriamiento es demasiado grande, se producira un defecto; y si la velocidad de enfriamiento es demasiado pequena, se reducira la eficiencia del equipo y la eficiencia del proceso.
La solucion de la escoria fundida de alto horno se puede cristalizar en varios minerales a diferentes temperaturas y con diferentes duraciones de tiempo. Por ejemplo, la escoria fundida de alto horno se puede cultivar en una roca que incluye cristales de melilita como componente principal a 1280 0C durante 1 hora, se puede cultivar en una roca que incluye diopsido como componente principal a 1000 °C-900 0C, o puede convertirse en un solido con una fase de vidrio al disminuir la temperatura rapidamente y mantenerla a una temperatura de 500 °C-200 0C, y el solido con la fase de vidrio puede recristalizarse en una roca con una fase cristalina al calentarse a una temperatura de 1100 0C y mantenerse a la temperatura durante 1 hora.
De aqui en adelante, se describiran en detalle los ejemplos de la presente invencion.
Ejemplo 1 (comparativo)
Se utilizo una escoria fundida que incluye el 15 % en peso de AhO3, el 15 % en peso de MgO, el 30 % en peso de SiO2 , el 35 % en peso de CaO, el 1 % en peso de TiO2 , el 2 % en peso de FeO y el 2 % en peso de MnO como material original. Se anadio arena de cuarzo a la escoria fundida que tenia una temperatura de 1600 0C en una cantidad del 10 % en peso basada en un peso de la escoria fundida para ajustar la viscosidad y la composicion de la escoria fundida. En este ejemplo, no se anadio ningun modificador de color. A continuacion, la escoria fundida se moldeo por moldeo a una temperatura de 1500 0C. La escoria moldeada por fundicion se mantuvo a una temperatura de 1000 0C durante 5 horas en una atmosfera no reductora, y a continuacion se enfrio de forma natural hasta la temperatura ambiente gradualmente dentro de las 10 horas. Como resultado, se obtuvo un producto que tiene una forma y tamano deseados segun sea necesario.
Ejemplo 2
Se utilizo una escoria fundida que incluye el 14 % en peso de AhO3, el 17 % en peso de MgO, el 28 % en peso de SiO2 , el 32 % en peso de CaO, el 1,5 % en peso de TiO2, el 4 % en peso de FeO y el 3,5 % en peso de MnO como material original. La escoria fundida se moldeo por fundicion directamente a una temperatura de 1400 0C sin modificar la composicion y su color. La escoria moldeada por fundicion se mantuvo a una temperatura de 800 °C durante 1 hora en una atmosfera no reductora, y a continuacion se enfrio gradualmente a temperatura ambiente en 2 horas. Como resultado, se obtuvo un producto que tiene una forma y tamano deseados segun sea necesario.
Ejemplo 3 (comparative)
Se utilizo una escoria fundida que incluye el 15 % en peso de AI2O3, el 15 % en peso de MgO, el 30 % en peso de SiO2 , el 35 % en peso de CaO, el 1 % en peso de TiO2 , el 2 % en peso de FeO y el 2 % en peso de MnO como material original. La piedra caliza se anadio a la escoria fundida que tenia una temperatura de 1500 0C en una cantidad del 7 % en peso sobre la base en peso de la escoria fundida para ajustar la viscosidad y la composicion de la escoria fundida. Ademas, se anadio oxido de hierro rojo a la escoria fundida en una cantidad del 2 % en peso en funcion del peso de la escoria fundida para ajustar el color de la escoria fundida. A continuacion, la escoria fundida se moldeo por fundicion a una temperatura de 1400 0C. La escoria moldeada por fundicion se mantuvo a una temperatura de 1000 0C durante 3 horas en una atmosfera no reductora, y a continuacion se enfrio gradualmente a temperatura ambiente en 6 horas. Como resultado, se obtuvo un producto que tiene una forma y tamano deseados segun sea necesario.
Ejemplo 4
Se utilizo una escoria fundida que incluye el 14 % en peso de AhO3, el 17 % en peso de MgO, el 28 % en peso de SiO2 , el 32 % en peso de CaO, el 1,5 % en peso de TiO2, el 4 % en peso de FeO y el 3,5 % en peso de MnO como material original. Se anadio arcilla a la escoria fundida que tenia una temperatura de 1450 0C en una cantidad del 5 % en peso basado en un peso de la escoria fundida para ajustar la viscosidad y la composicion de la escoria fundida. Ademas, se anadio oxido de hierro rojo a la escoria fundida en una cantidad del 5 % en peso en base al peso de la escoria fundida para ajustar el color de la escoria fundida. A continuacion, la escoria fundida se moldeo por fundicion a una temperatura de 1400 0C. La escoria moldeada por fundicion se mantuvo a una temperatura de 900 0C durante 2 horas en una atmosfera no reductora, y a continuacion se enfrio gradualmente a temperatura ambiente en 4 horas. Como resultado, se obtuvo un producto que tiene una forma y tamano deseados segun sea necesario.
El metodo para fabricar un material en bruto de piedra reconstituida utilizando una escoria fundida de acuerdo con las realizaciones de la presente invencion tiene las siguientes ventajas:
1) Se proporciona un metodo eficiente y de ahorro de energia para utilizar de manera integral la escoria de alto horno;
2) La escoria fundida descargada del alto horno se utiliza directamente, por lo que no solo ahorra el consumo de energia para fundir un material en bruto, sino que tambien evita el consumo de agua para enfriar la escoria del alto horno mediante el enfriamiento del agua y la generacion de residuos secundarios ; y;
3) El material en bruto de piedra reconstituida producida tiene caracteristicas tales como calidad de color estable, resistencia a la abrasion, resistencia a la presion, adhesividad fuerte, bajo coeficiente de expansion y baja relacion de encogimiento.
La presente invencion no esta limitada a las realizaciones anteriores, y pueden realizarse diversas modificaciones y cambios sin apartarse del alcance de la presente invencion.
Claims (5)
1. Un metodo para fabricar un material en bruto de piedra reconstituida utilizando una escoria fundida, que comprende:
introducir la escoria fundida en una piscina para conservar el calor y modificar, mantener una temperatura de la escoria fundida a 1450 oC-1600 0C, y ajustar una composicion y/o un color de la escoria fundida segun los requisitos de un producto resultante;
controlar la temperatura de la escoria fundida a 1400 °C-1500 0C, y realizar un proceso de moldeo por fundicion en la escoria fundida; y
mantener la escoria moldeada a una temperatura de 800 °C-1000 0C durante 1-5 horas en una atmosfera no reductora, y a continuacion enfriar gradualmente la escoria moldeada a temperatura ambiente en 2-5 horas para obtener el material en bruto de piedra reconstituida,
en el que la escoria fundida es una escoria fundida descargada directamente de un reactor metalurgico o una escoria refundida, e incluye del 10-40 % en peso de AbO3, del 5-25 % en peso de MgO, del 10-50 % en peso de SiO2 , del 10-40 % en peso de CaO, del 0,1-5 % en peso de TiO2 , del 0,1-5 % en peso de FeO y del 0,1-5 % en peso de MnO,
en el que un modificador de la composicion para ajustar la composicion es al menos uno de arcilla, arcilla de porcelana, piedra iman, arcilla de ceramica, feldespato y arena de cuarzo, y se anade en una cantidad del 0 10 % en peso sobre la base del peso de la escoria fundida, y
en el que un modificador de color para ajustar el color es al menos uno de los oxidos de Ti, Cr, Ni, Cu, Co y Fe, o polvos minerales que contienen los oxidos y desechos industriales que contienen los oxidos, y se anade en una cantidad del 0-5 % en peso en base al peso de la escoria fundida.
2. El metodo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que la escoria fundida incluye del 10-20 % en peso de AbO3, del 5-10 % en peso de MgO, del 20-35 % en peso de SiO2, del 20-30 % en peso de CaO, del 0,1-5 % en peso de TiO2 , del 0,1-5 % en peso de FeO y del 0,1-5 % en peso de MnO.
3. El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el modificador del color es lodo rojo generado por la fabricacion de AbO3, u oxido de hierro rojo.
4. El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el proceso de moldeo por fundicion se realiza en un molde o sin un molde.
5. El metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la escoria moldeada por fundicion se enfria a la temperatura ambiente a una velocidad de enfriamiento de 1,5-10 0C por minuto.
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