ES2883555T3 - Método para preparar una composición refractaria en partículas para su uso en la producción de moldes y machos de fundición, usos correspondientes y mezcla de recuperación para tratamiento térmico - Google Patents
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Abstract
Método de preparación de una composición refractaria en partículas para su uso en la fabricación de moldes y machos de fundición a partir de moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble, donde el método comprende las siguientes etapas: - proporcionar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados o preparar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, donde el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, - mezclar el material roto con óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, para obtener una mezcla y - someter la mezcla a un tratamiento térmico a una temperatura de 400 °C o superior.
Description
DESCRIPCIÓN
Método para preparar una composición refractaria en partículas para su uso en la producción de moldes y machos de fundición, usos correspondientes y mezcla de recuperación para tratamiento térmico
La invención se refiere a un método para preparar una composición refractaria en partículas para su uso en la producción de moldes y machos de fundición, usos correspondientes y una mezcla de recuperación para tratamiento térmico.
Más particularmente, según un primer aspecto, la invención se refiere a un método específico de preparación de una composición refractaria en partículas (en lo sucesivo, de acuerdo con la terminología típicamente utilizada en la práctica, también denominada "arena") que es adecuada para su uso en la fabricación de moldes y machos de fundición, en los que la composición refractaria en partículas se prepara a partir de moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble. Incluso más particularmente, la invención se refiere a un método para preparar una composición refractaria en partículas (es decir, arena, ver arriba) mediante la recuperación de arenas de fundición de moldes y machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble.
Según un segundo aspecto, la invención se refiere al uso de una suspensión acuosa que comprende
- una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad del 80% en peso o más, basado en la cantidad total de la fase líquida,
y
- óxido amorfo en partículas (ver más abajo para una definición) que comprende dióxido de silicio en una cantidad del 85% en peso o más, basado en la cantidad total del óxido amorfo en partículas,
como componente de una mezcla de recuperación que comprende un material roto específico de moldes o machos de fundición usados.
Según un tercer aspecto, la invención se refiere a una mezcla específica de recuperación para tratamiento térmico, que comprende
(i) material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, donde el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, y (ii) una suspensión acuosa como se especifica más adelante, en particular en el contexto del segundo aspecto de la invención.
Según un cuarto aspecto, la invención se refiere a un método específico para hacer un molde o macho de fundición, en el que se utiliza una composición refractaria en partículas que se prepara de acuerdo con el método de la invención, véase el primer aspecto, arriba, y la descripción a continuación.
El material roto a partir de moldes y machos de fundición usados es un material utilizado en los aspectos de la presente invención. En muchos casos es un material elaborado mediante
1. la unión de arena de fundición (composición refractaria en partículas) con un aglutinante inorgánico alcalino (por ejemplo, (i) silicatos modificados en combinación con óxidos inorgánicos o (ii) aglutinantes de vidrio soluble que comprenden dióxido de silicio y óxidos de metales alcalinos en una proporción definida),
2. el curado del aglutinante inorgánico de una manera conocida per se, y
3. la rotura de dicho molde o macho después de su uso, es decir, romper el molde o macho de fundición usado. También se conocen otros métodos de preparación y pertenecen al conocimiento general común.
El uso de aglutinantes inorgánicos alcalinos (por ejemplo, aglutinantes que contienen vidrio soluble) para la fabricación de moldes o machos de fundición se conoce desde hace muchos años. Ejemplos típicos para el uso de aglutinantes inorgánicos alcalinos son los procesos de curado en caja caliente de macho en los que el aglutinante líquido (parte I) y / o aditivo (parte II) se cura en una caja caliente de macho. Si se utilizan aglutinantes inorgánicos alcalinos, el curado también (o adicionalmente) se puede lograr mediante gasificación con aire caliente. En otros procesos, los moldes o machos de fundición se curan gaseándolos con dióxido de carbono o añadiendo un éster. El aglutinante inorgánico alcalino generalmente se prepara modificando el vidrio soluble con álcali (sodio, potasio y / o litio) en una relación SiO2:M2O definida (donde M = Na, K y / o Li) (también llamado módulo) en condiciones alcalinas.
Existen varios sistemas aglutinantes inorgánicos alcalinos, que comprenden vidrio soluble, conocidos para fabricar moldes y machos de fundición. Dichos moldes y machos de fundición, cuando se utilizan en procesos de fundición, finalmente dan como resultado (después de haber utilizado el respectivo molde o macho de fundición) el material roto, que es un material de partida apropiado para los propósitos de la presente invención. El material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, que comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, actúa como material de partida en los métodos de la presente invención, ya que el material roto debe limpiarse del vidrio soluble endurecido que permanece en su superficie antes de que sea apto para su reutilización en la fabricación de (nuevos) moldes y machos de fundición.
Los moldes y machos de fundición fabricados utilizando sistemas aglutinantes de vidrio soluble tienen en común que en dichas mezclas está presente una alta cantidad de alcalinidad. Las ventajas de los sistemas aglutinantes de vidrio soluble son ventajas tecnológicas como la ausencia de emisiones de BTX (BTX = mezclas de isómeros de benceno, tolueno y xileno) y la ausencia de emisión de humo durante la fabricación de moldes o machos de fundición y / o durante un proceso de fundición utilizando los respectivos moldes o machos de fundición. Las desventajas son que los sistemas aglutinantes de vidrio soluble se complementan con grandes cantidades de hidróxidos de metales alcalinos y / u óxidos de metales alcalinos. Esta alta alcalinidad (resultante de la presencia de grandes cantidades de hidróxidos de metales alcalinos y / u óxidos de metales alcalinos) permanece principalmente en las arenas de fundición usadas después de la colada en forma de aglutinante de vidrio soluble endurecido, en particular en forma de óxidos e hidróxidos de metales alcalinos. Los métodos de recuperación convencionales (por ejemplo, desgaste mecánico o tratamiento térmico) no eliminan suficientemente el aglutinante de vidrio soluble endurecido residual o la alcalinidad de dichas arenas de fundición usadas.
El lavado de la arena para eliminar el aglutinante de vidrio soluble endurecido residual (es decir, componentes alcalinos solubles) sería una solución ideal para limpiar la arena. Sin embargo, este proceso de lavado no es factible ya que generaría grandes cantidades de aguas residuales contaminadas, así como altos costos de energía para secar la arena.
Recientemente, el interés en el uso de sistemas aglutinantes de vidrio soluble alcalino para la fabricación de moldes o machos de fundición ha aumentado debido a su respeto al medio ambiente en comparación con los sistemas aglutinantes de uretano curados con amina y que contienen disolventes utilizados en los procesos de curado en caja fría.
En consecuencia, existe una demanda creciente para reciclar / recuperar arenas de fundición (composición refractaria en partículas para uso en la fabricación de moldes y machos de fundición) a partir de moldes y / o machos de fundición aglutinados con vidrio soluble después de la fundición. Por razones medioambientales y comerciales, es deseable recuperar y reutilizar tanta arena de fundición como sea posible y eliminar la gran cantidad de alcalinidad para ahorrar costes de vertido.
Un método convencional conocido de recuperación de arena es una recuperación principalmente mecánica y comprende el desgaste de la arena aglomerada de los moldes o machos de fundición usados para proporcionar material roto.
Cuando se trabaja con arena recuperada (aglomerada con vidrio soluble) obtenida después del desgaste, el aglutinante de vidrio soluble endurecido permanece en su superficie y, como resultado, el consumo de ácido y el valor de conductividad eléctrica son generalmente mucho más altos en comparación con la arena nueva o la arena recuperada de otros sistemas aglutinantes no alcalinos u orgánicos. Además, la vida útil (es decir, el tiempo durante el cual una arena de moldeo aún se puede moldear sin una pérdida significativa de rendimiento, contado desde un momento en el que todos los componentes, necesarios para la reacción de unión, se homogeneizan en un mezclador) de una mezcla que comprende aglutinante de vidrio soluble (nuevo) y arena aglomerada con vidrio soluble recuperada obtenida después del desgaste es típicamente mucho más corta en comparación con la vida útil de una mezcla que comprende aglutinante de vidrio soluble (nuevo) y arena nueva o arena recuperada de otros sistemas (en particular, de aglutinantes no alcalinos y / u orgánicos). Como resultado, los moldes o machos de fundición a base de arena aglomerada de vidrio soluble recuperada obtenida después del desgaste y que contiene (de nuevo) vidrio soluble como aglutinante, son más inconvenientes de fabricar y tienen (dependiendo de la cantidad de aglutinante de vidrio soluble endurecido en la superficie de la arena aglomerada con vidrio soluble recuperada utilizada) una resistencia considerablemente reducida en comparación con la resistencia de los moldes o machos de fundición obtenidos con arena nueva. Además, la calidad de la superficie de las piezas fundidas (producidas con moldes de fundición o machos hechos con arena aglomerada de vidrio soluble recuperada obtenida después del desgaste) en muchos casos también es peor en comparación con el uso de moldes de fundición o machos hechos con arena nueva. Además, los machos de fundición a base de arena aglomerada con vidrio soluble recuperada obtenida después del desgaste suelen ser difíciles de compactar, lo que resulta en un peso de macho reducido en comparación con el peso de macho de los machos de fundición del mismo diseño, pero hechos con arena nueva. Además, la resistencia a la humedad de los moldes y machos de fundición sobre la base de arena aglomerada con vidrio soluble recuperada obtenida después del desgaste se reduce típicamente en comparación con la resistencia a la humedad de los moldes o machos de fundición obtenidos con arena nueva.
Los procesos convencionales de desgaste por lo general solo permiten una tasa de recuperación del 70 al 85% para la arena aglomerada con vidrio soluble y, en la práctica, exigen una adición significativa de arena nueva (o arena unida con vidrio soluble recuperada de otra forma, o arena recuperada mecánicamente que originalmente estuvo expuesta a otro sistema aglutinante, por ejemplo, sistemas aglutinantes orgánicos o no alcalinos) para mantener niveles de rendimiento aceptables.
Así, los moldes o machos de fundición usados aglutinados con vidrio soluble recuperados convencionalmente por desgaste muestran propiedades de aplicación limitadas debido a la cantidad restante de aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie.
Con el fin de evitar o aliviar los efectos negativos descritos anteriormente, en muchos casos se emplean procesos de recuperación adicionales después del desgaste mecánico de las arenas de fundición usadas aglutinadas con vidrio soluble. Un paso adicional de recuperación de arena puede implicar un tratamiento térmico después del desgaste mecánico. En este respecto, una técnica conocida es calentar la arena en un lecho fluidizado a más de 400 ° C (se proporcionan más detalles a continuación en la especificación). Sin embargo, se ha encontrado que especialmente en el caso de aglutinantes alcalinos (como por ejemplo aglutinantes de vidrio soluble), probablemente debido a su alto contenido de alcalinidad, el tratamiento térmico puede conducir a la aglomeración de los granos de arena y evitar que el lecho fluidizado funcione correctamente. Este efecto negativo se describe a veces como sinterización del lecho fluidizado. Este proceso de sinterización es un proceso fisicoquímico que da como resultado la formación de objetos solidificados, lo que significa la fusión o aglomeración de sustancias en partículas polvorientas (por ejemplo, granos de arena) bajo temperaturas elevadas. En el contexto de la presente invención, este proceso de sinterización no es deseable y debe evitarse.
El tratamiento térmico de arenas de fundición contaminadas con vidrio soluble es conocido por el estado de la técnica. A este respecto, el documento DE 102007008 149 A1 describe un método para regenerar arena de fundición usada con vidrio soluble adherido a la misma, en el que se proporciona una arena de fundición usada que comprende, adherida a la arena de fundición, un aglutinante a base de vidrio soluble; y la arena de fundición usada se somete a un tratamiento térmico, en el que la arena de fundición usada se calienta a una temperatura de al menos 200 °C.
Se conocen varias patentes que describen la adición de diversos aditivos que tienen como objetivo evitar la sinterización o mejorar de otro modo la calidad de la arena recuperada térmica y / o mecánicamente. El documento EP 2 191 908 A1 describe el uso de aceites de silicio como aditivos para la recuperación mecánica mejorada de arenas. Según experimentos propios, este aditivo no elimina la alcalinidad y, por tanto, no es ideal.
El documento EP 0949978 B1 describe el uso de hidratos de carbono como aditivos añadidos antes del tratamiento térmi
El documento WO 94/05448 describe el uso de aditivos como ácidos halógenos, ácido sulfúrico, ácido bórico y sales de amonio de estos ácidos que reaccionan con compuestos de potasio para formar sales que tienen un punto de fusión de al menos 550 °C, preferiblemente por encima de 700 °C. La desventaja inaceptable de este proceso en experimentos propios fue que se observó un alto grado de corrosión en las plantas de tratamiento.
El documento WO 94/26439 A1 describe el uso de aditivos de arcilla activa en partículas añadidos antes del tratamiento térmico. Se describe que los niveles de resistencia obtenidos con arena recuperada se mejoran y que el nivel de álcali eluible se reduce drásticamente después del proceso de recuperación. Sin embargo, en experimentos propios se ha descubierto que, con este aditivo, los niveles de resistencia disminuyen con cada ciclo de recuperación y era demasiado bajo para fabricar machos o moldes de forma fiable. Además, el documento EP 1753560 B1 describe que el proceso del documento WO 94/26439 A1 adolece de la desventaja de que las partículas de arcilla muy finas se retienen con la arena tratada con la consiguiente falta de eliminación de potasio (u otro álcali).
Además, se conocen patentes que describen el uso de arena recuperada para la fabricación de moldes y machos de fundición. A este respecto, el documento EP 2359957 A1 da a conocer una composición de molde de fundición para la fabricación de moldes y machos de fundición, que comprende arena; un aglutinante y humo de sílice y / o un sustituto de humo de sílice, en la que la arena comprende arena regenerada que comprende residuos de aglutinante alcalino.
Otros documentos relacionados son WO 2013/026579 A1, DE 102012020509 A1, DE 102012020510 A1, DE 102012020511 A1, US 2018/0056374 A1, DE 102006061876 A1, DE 102007051850 A1, DE 102012104934 A1, DE 102013111626 A1, US 2010/0173767 A1, EP 1802409 B1 y EP 2692460 B1.
Un objeto principal de la presente invención es proporcionar un método alternativo o mejorado para preparar una composición refractaria en partículas para su uso en la fabricación de moldes y machos de fundición a partir de moldes
de fundición o machos usadas formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble. El método debería contribuir preferiblemente a evitar o al menos aliviar al menos algunos problemas o desventajas asociados con los métodos de la técnica anterior discutidos anteriormente. En particular, el método debería contribuir preferiblemente a permitir la eliminación o transformación del aglutinante de vidrio soluble endurecido de la superficie de partículas y / o agregados de partículas a procesar, de modo que se alivien o eviten los efectos negativos causados por dicho vidrio soluble endurecido.
De acuerdo con la presente invención, el objetivo principal se logra mediante (A) un método de preparación de una composición refractaria en partículas para su uso en la fabricación de moldes y machos de fundición a partir de moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble,
donde el método comprende las siguientes etapas:
- proporcionar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados o preparar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, donde el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie,
- mezclar el material roto con óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basado en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, para obtener una mezcla y
- someter la mezcla a un tratamiento térmico a una temperatura de 400 °C o superior.
Típicamente, el producto resultante (mezcla tratada térmicamente) se usa luego en etapas adicionales (para detalles véase más abajo) como una composición refractaria en partículas para fabricar dichos moldes o machos de fundición, respectivamente.
De acuerdo con la presente invención, el objetivo principal también se logra mediante (B) un método de limpieza de la superficie de material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, comprendiendo el material roto partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie,
comprendiendo el método las siguientes etapas:
- proporcionar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados o preparar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, donde el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie,
- mezclar el material roto con óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basado en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, para dar una mezcla y
- someter la mezcla a un tratamiento térmico a una temperatura de 400 °C o superior.
Típicamente, el producto resultante (es decir, un producto que comprende material roto tratado térmicamente que tiene una superficie limpia) se usa luego en etapas adicionales (para detalles ver más abajo) como una composición refractaria en partículas para fabricar nuevos moldes o machos de fundición, respectivamente.
En lo sucesivo, las declaraciones hechas con respecto a (A) el método inventivo de preparar una composición refractaria en partículas para su uso en la fabricación de moldes y machos de fundición a partir de moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble también se refieren a (B) el método inventivo de limpiar la superficie del material roto de los moldes o machos de fundición usados, y viceversa.
En el ámbito de la presente invención, se entiende por "vidrio soluble" el vidrio soluble alcalino en sí conocido, que se solidifica a partir de una masa fundida y comprende silicatos de sodio, potasio y litio solubles en agua vítreos, es decir, amorfos, o soluciones acuosas de los silicatos de sodio, potasio y litio antes mencionados (= forma acuosa de vidrio soluble).
Por "agregados de partículas" se entienden los grupos de "partículas" (primarias) fusionadas o sinterizadas. En el contexto de la presente invención, los agregados de partículas se originan típicamente a partir del proceso o procesos de fundición (que se llevan a cabo a altas temperaturas) a los que se sometieron típicamente los moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble antes de su uso como material de partida para el método según la invención. En el curso de la preparación de material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, es posible que en un primer paso se formen agregados de partículas de material refractario con aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie que luego se conviertan (parcial o
completamente) en partículas (individuales, primarias) de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie.
(Primeras) partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, que están presentes en el material roto de moldes o machos de fundición usados, pueden unirse a (segundas) partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen un aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, en particular por medio del aglutinante (vidrio soluble) utilizado en el respectivo molde o macho de fundición.
Se entiende por "aglutinante de vidrio soluble endurecido" un aglutinante que contiene vidrio soluble preparado a partir de la forma acuosa de vidrio soluble, que ha sido endurecido, y preferiblemente para el endurecimiento, ha sido solidificado por eliminación de agua y / u otros componentes líquidos, o ha sido reticulado utilizando un gas CO2, o una mezcla de gas aire / CO2 o un éster. o mezcla de ésteres. El endurecimiento de la forma acuosa del vidrio soluble se lleva a cabo preferiblemente mediante calentamiento y / u otra eliminación de componentes líquidos.
"Óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio" comprende como constituyente (s)
(i) uno o más dióxidos de silicio amorfo en partículas y ningún otro óxido
o
(ii) una mezcla de uno o más dióxidos de silicio amorfos en partículas y uno o más de otros óxidos amorfos en partículas
o
(iii) una cantidad de partículas amorfas, en la que cada una de dichas partículas comprende una mezcla de dióxido de silicio y uno o más de otros óxidos, en la que esta cantidad de partículas amorfas está opcionalmente presente en mezcla con uno o más constituyentes seleccionados del grupo que consiste en partículas dióxidos de silicio amorfo y óxidos amorfos en partículas distintos del dióxido de silicio. Esto significa que el óxido amorfo en partículas puede comprender partículas amorfas que se forman a partir de más de un tipo de óxido (por ejemplo, como en partículas de vidrio de borosilicato amorfo).
Se ha descubierto sorprendentemente que el tratamiento de material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, en el que el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, con óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, reduce la probabilidad de (más) sinterización de las partículas o agregados (por ejemplo, granos de arena) y no altera significativamente la fluidez de un lecho fluidizado en una unidad de regeneración. Además, dicho óxido amorfo en partículas utilizado para el tratamiento no se une a las partículas de arena y normalmente se puede eliminar por completo de la mezcla desempolvando, y, ventajosamente, junto con el polvo / finos, se puede eliminar una gran cantidad de iones de metales alcalinos (por ejemplo, iones de sodio). Así, mediante el tratamiento de material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, en el que el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, con óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total de óxido amorfo en partículas, se reduce el consumo de ácido (COA) así como la conductividad eléctrica del material roto tratado (recuperado). Esto da como resultado una mejora de la vida útil de una mezcla que comprende aglutinante de vidrio soluble (nuevo) y la composición refractaria en partículas obtenida por el método de la presente invención, así como una mejora de la calidad de la superficie de las piezas fundidas producidas con moldes o machos de fundición hechos con la correspondiente composición refractaria en partículas obtenida por el método de la presente invención.
Además, se ha descubierto sorprendentemente que, en comparación con un proceso que no utiliza óxido amorfo en partículas pero que es idéntico por lo demás, el tratamiento de material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, en el que el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, con óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, reduce el tiempo de tratamiento necesario así como la temperatura necesaria a aplicar durante el tratamiento. Así, mediante el tratamiento de material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, en el que el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, con óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total de óxido amorfo en partículas, también se pueden realizar ahorros de energía significativos.
El método de acuerdo con la invención se dirige preferiblemente a preparar una composición refractaria en partículas para su uso en la fabricación de moldes y machos de fundición a partir de moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble, en el que el aglutinante que contiene
vidrio soluble es un aglutinante de vidrio soluble (inorgánico). Los aglutinantes de vidrio soluble se preparan típicamente mezclando dióxido de silicio y óxidos de metales alcalinos (óxido de sodio y / o óxido de potasio y / o óxido de litio) en una relación SiO2:M2O definida (en la que M = Na, K y / o Li) (también denominada módulo) en condiciones alcalinas para obtener aglutinantes de vidrio soluble. La relación molar definida de SiO2:M2O de los aglutinantes de vidrio soluble obtenidos típicamente está en el rango de 1.8:10 a 41:1.0 y el contenido típico de material sólido está en el rango de 27 a 56% en peso, basado en el total peso del aglutinante de vidrio soluble. Los moldes y machos de fundición fabricados con dichos aglutinantes de vidrio soluble son en la mayoría de los casos excelentes materiales de partida para el método de la invención. De manera correspondiente, el aglutinante de vidrio soluble endurecido presente en la superficie de las partículas y / o agregados es el producto endurecido de tales aglutinantes de vidrio soluble preferiblemente inorgánicos.
El método de la invención y el óxido amorfo en partículas utilizado en el mismo es particularmente útil para limpiar las superficies de material en partículas (arena) de tales aglutinantes de vidrio soluble. Las propiedades de una composición refractaria en partículas (limpia), recuperada de moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble, están cerca de las propiedades de la composición refractaria en partículas virgen correspondiente, es decir, la composición refractaria en partículas presente antes del primer contacto con el aglutinante (por ejemplo, arena nueva); y típicamente mejor que el material refractario en partículas a partir de moldes o machos de fundición usados, recuperado solo por desgaste mecánico y / o tratamiento térmico. Sin embargo, para mejorar aún más las propiedades de aplicación de los moldes y machos de fundición, la composición refractaria en partículas, recuperada a partir de moldes o machos de fundición usados según el método de la invención, se puede mezclar opcionalmente con la composición refractaria virgen en partículas. Se han obtenido resultados particularmente sorprendentes y positivos en métodos de la presente invención en los que el aglutinante de vidrio soluble (que debe eliminarse en el proceso de recuperación) es un aglutinante preferido como se define anteriormente. Las propiedades de una composición refractaria en partículas (limpia), preparada de acuerdo con la invención, se mejoran en comparación con una composición refractaria en partículas, recuperada a partir de moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble, no tratada de acuerdo con el método de la invención.
La cantidad de óxido amorfo en partículas utilizado en el método de la presente invención se selecciona preferiblemente de tal manera que el contenido de álcali del material roto a partir de los moldes o machos de fundición usados se reduzca durante el tratamiento térmico de la invención, en comparación con un método que no comprende la etapa de mezclar dicho material roto con óxido amorfo en partículas pero que por lo demás es idéntico.
En la práctica, el experto en la materia normalmente llevará a cabo una serie de experimentos sencillos para identificar un óxido amorfo en partículas apropiado que comprenda dióxido de silicio (como se definió anteriormente), incluyendo los constituyentes preferidos y sus cantidades relativas, y una cantidad apropiada del correspondiente óxido amorfo en partículas, para un tipo y cantidad determinados de material roto. Por supuesto, el óxido amorfo en partículas apropiado y la cantidad apropiada de óxido amorfo en partículas también serán determinados por el aparato disponible para la mezcla y el tratamiento térmico, etc. El experto en la técnica conoce métodos que pueden usarse para verificar la cantidad y el tipo apropiados de óxido amorfo en partículas.
Los conceptos de DIN 51730, por ejemplo, proporcionan un método (Ensayo de combustibles sólidos - Determinación de la fusibilidad de las cenizas volantes) para verificar los resultados obtenidos con cantidades y tipos de óxidos amorfos en partículas definidos mediante la determinación de los valores del área de la sección transversal de las muestras fabricadas material roto tratado térmicamente. Estos valores del área de la sección transversal indican el progreso de la sinterización en función de la temperatura. Como otro ejemplo, el experto en la materia puede tomar fotografías de material roto tratado térmicamente con un microscopio óptico para analizar las superficies de las partículas tratadas térmicamente. Un análisis de este tipo muestra ventajosamente si las superficies están limpias o todavía cubiertas por impurezas, como el material aglomerante restante. Ambos métodos son adecuados para determinar la cantidad y el tipo apropiados de óxido amorfo en partículas, en particular para material roto (arena) que se ha obtenido a partir de moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble. Un análisis óptico usando un microscopio es un método preferido para analizar partículas de grano de arena e identificar si, y en qué medida, se ha producido la sinterización (en comparación con un método que no comprende mezclar el material roto con partículas de óxido amorfo pero que por lo demás es idéntico). La cantidad y el tipo de óxido amorfo en partículas apropiados para un tipo y cantidad de material roto puede determinarse además midiendo la conductividad eléctrica y / o el consumo de ácido (COA) de dicho material roto, antes y después del tratamiento, ya que ambos valores son indicadores apropiados del grado de contaminación.
Un parámetro importante del tratamiento térmico en un método según la invención es la temperatura. El método de acuerdo con la invención se refiere a un método (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido), en el que el tratamiento térmico se realiza a una temperatura de 400 °C o superior. En una realización preferida del método según la invención, el tratamiento térmico es a una temperatura en el rango de 400 a 750 °C, preferiblemente en el rango de 570 a 730 °C, más preferiblemente en el rango de 630 °C. a 730 °C, lo más preferiblemente en el intervalo de 670 a 730 °C. El método de la invención y el óxido amorfo en partículas usado en él, es particularmente útil para limpiar las superficies de material roto (arena) del vidrio soluble que contiene aglutinante
restante. Este proceso de limpieza se lleva a cabo a una temperatura de 400 °C o superior porque a esta temperatura el tratamiento térmico asegura una fusión completa del aglutinante restante, así como una extracción completa del agua residual del aglutinante restante que contiene vidrio soluble. Además, un tratamiento térmico a una temperatura de 400 °C o superior da como resultado la eliminación, es decir, una combustión / quemado, de cualquier compuesto orgánico (carbonoso) potencialmente presente en el material roto.
Las temperaturas por debajo de 400 °C normalmente (i) no garantizan una combustión satisfactoria de compuestos orgánicos (carbonosos) (si están presentes) y / o, en este contexto, (ii) conducen a la acumulación de carbono residual. Además (iii) el aglutinante de vidrio soluble residual en la superficie de las partículas / agregados de material refractario todavía se encuentra en un estado sólido por debajo de 400 °C (o al menos en un estado de alta viscosidad), lo que evita un contacto completo entre los iones alcalinos metálicos del aglutinante de vidrio soluble en la superficie y el óxido amorfo en partículas, de modo que la recuperación no avanza suficientemente. Por otro lado, las temperaturas superiores a 750 °C en algunos casos parecen aumentar la probabilidad de sinterización del material roto durante el tratamiento térmico. Además, el desgaste mecánico y el consumo de energía aumentan drásticamente a temperaturas más altas. Por tanto, el tratamiento térmico se realiza preferiblemente a una temperatura en el intervalo de 400 a 750 °C.
El método de acuerdo con la invención se puede llevar a cabo en varias escalas y puede, por ejemplo, incluir mezclas (que comprenden el material roto y el óxido amorfo en partículas) de menos de 1 kg (por ejemplo, 500 g) hasta 15 toneladas.
El método de acuerdo con la invención (como se describió anteriormente, en particular como se designa como preferido) puede llevarse a cabo como un proceso por lotes o como un proceso continuo. Ambos procesos se pueden realizar en una unidad térmica de regeneración (esto significa una unidad térmica de regeneración específica para la recuperación de arena) capaz de proporcionar temperaturas adecuadas durante el tratamiento térmico. En la mayoría de los casos, la unidad térmica de regeneración proporciona ventajosamente condiciones de tratamiento estables y reproducibles durante el tratamiento térmico. Las unidades térmicas de regeneración en funcionamiento continuo pueden ser (pero no son necesariamente) parte de una planta de recuperación térmica que está disponible comercialmente (por ejemplo, Planta de recuperación de arena de material de fundición de CHIN YING (Tianjin) que generalmente comprende una unidad térmica de regeneración "Horno de contraflujo de ahorro energético SX2-5-12"; CHIN YING Foundry Material Co., LTD).
Además, en el método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido), el tratamiento térmico a una temperatura de 400 °C o superior se realiza preferiblemente en un lecho fluidizado o una unidad térmica regeneradora de arena, en la que simultáneamente a, o después de, el tratamiento térmico en el lecho fluidizado o en la unidad térmica regeneradora de arena, se eliminan preferentemente polvo y / o finos y / o materia sólida que comprenden iones alcalinos (en particular del aglutinante de vidrio soluble en la superficie de las partículas / agregados del material roto).
Como se mencionó anteriormente, en un método de acuerdo con la invención el tratamiento térmico de la mezcla conduce a la fusión de los constituyentes del aglutinante restante que contiene vidrio soluble, presentes en el material roto correspondiente. Por tanto, se prefiere agitar o mover la mezcla para mejorar los efectos del tratamiento térmico. Para este propósito, el tratamiento térmico en el método según la invención se lleva a cabo más preferiblemente usando fluidización de la mezcla en un lecho fluidizado o movimiento (movimiento de mezcla) en una unidad térmica regeneradora de arena tal como un aparato de recuperación rotatorio. Un aparato de recuperación rotatorio se describe, por ejemplo, en el documento US 6.286.580 B1.
La fluidización de la mezcla en el método de acuerdo con la invención se logra más preferiblemente en una unidad térmica de regeneración o una planta térmica de regeneración (como se describió anteriormente). El experto en la materia está familiarizado con las condiciones apropiadas para llevar a cabo dicha etapa de tratamiento térmico.
En el método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido), la etapa de preparar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, donde el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, preferiblemente comprende un tratamiento mecánico de material de moldes o machos de fundición usados que comprenden material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble para que el material se rompa, donde preferiblemente el material roto comprende partículas de material refractario que tienen vidrio soluble endurecido aglutinante en su superficie.
Para los propósitos de la presente invención, los moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble, se rompen en partículas y / o agregados de partículas antes de mezclar el material roto con óxido amorfo en partículas. Por un lado, la rotura de los moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble tiene la ventaja de que facilita el procesamiento y manipulación posteriores de los moldes o machos de fundición voluminosos usados. Por otro lado, el material roto resultante de los moldes o machos de fundición usados posee una superficie significativamente mayor
en comparación con los moldes de fundición voluminosos usados, lo que permite una mezcla intensiva (y, por lo tanto, un alto contacto necesario) con el óxido amorfo en partículas. La mezcla del material roto de moldes o machos de fundición usados con el óxido amorfo en partículas se intensifica aún más cuanto más material roto está presente como partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, es decir, el material menos roto está presente como agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie.
Como se ha indicado, la rotura de los moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble comprende preferiblemente una etapa de tratamiento mecánico. Los tratamientos mecánicos habituales (por ejemplo, trituración o molienda) son familiares para los expertos. La rotura (por ejemplo, aplastamiento / fragmentación) de los moldes de fundición usados, que comprenden material refractario y aglomerante de vidrio soluble endurecido, da como resultado partículas y / o agregados de partículas que también comprenden material refractario y aglutinante de vidrio soluble endurecido, por lo que (como resultado de la rotura ) el aglutinante de vidrio soluble endurecido se encuentra en la superficie de las partículas y / o agregados de partículas y, por lo tanto, es accesible al contacto directo con el óxido amorfo en partículas.
Preferiblemente, el tratamiento mecánico comprende dos o más etapas de rotura sucesivas para convertir el material de moldes o machos de fundición usados que comprenden material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble en partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en la superficie. A este respecto, el término "convertir" debe entenderse en el sentido de una conversión. Los dos o más "pasos de rotura" sucesivos pueden representar tanto la repetición múltiple de un paso de rotura idéntico como la realización de dos o más pasos de rotura diferentes.
En el método de acuerdo con la invención (como se describió anteriormente, en particular como se designa como preferido)
- la etapa de mezclar el material roto con el óxido amorfo en partículas se realiza preferiblemente en presencia de una fase líquida,
preferiblemente en presencia de una fase líquida acuosa,
más preferiblemente en presencia de una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad de 80 % en peso o más, basada en la cantidad total de la fase líquida,
en donde la etapa de mezclar se lleva a cabo preferiblemente en presencia de uno o más compuestos orgánicos como constituyentes de la fase líquida acuosa,
y / o
- en la etapa de mezclar el material roto con el óxido amorfo en partículas, el material roto se mezcla preferiblemente con una suspensión del óxido amorfo en partículas en una fase líquida,
en donde preferiblemente la fase líquida es una fase líquida acuosa,
en donde más preferiblemente la fase líquida es una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad del 80% en peso o más, basada en la cantidad total de la fase líquida,
en donde preferiblemente la fase líquida acuosa comprende uno o más compuestos orgánicos.
Para mezclar el óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, con material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, una forma particularmente práctica es agregar el dicho óxido amorfo en partículas en presencia de una fase líquida, es decir, como una suspensión del óxido amorfo en partículas en una fase líquida. Una ventaja es que una suspensión se puede dosificar de forma precisa y sencilla. Además, mezclar el material roto con una suspensión evita la formación de polvo y facilita la mezcla homogénea con el óxido amorfo en partículas. Como fase líquida o como agente de suspensión, se utiliza preferiblemente una fase acuosa o un agente de suspensión acuoso, ya que el agua puede clasificarse como inofensiva con respecto a su efecto toxicológico y ecológico. Por consiguiente, se utilizan preferiblemente fases líquidas acuosas o agentes de suspensión acuosos que comprenden agua en gran medida, preferiblemente en una cantidad del 80% en peso o más, basada en la cantidad total de la fase líquida. Por lo tanto, las suspensiones que se usan preferiblemente en el método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular las designadas como preferidas) son preferiblemente suspensiones de óxido amorfo en partículas en una fase líquida acuosa que comprenden agua en una cantidad del 80% en peso o más, basada en la cantidad total de la fase líquida. Ventajosamente, dichas suspensiones son estables al almacenamiento y normalmente presentan una composición definida de constituyentes. Esto asegura condiciones de proceso estables y reproducibles en un método de acuerdo con la invención.
Aunque se prefiere el uso de agua como fase líquida o como agente de suspensión, la presencia de uno o más compuestos orgánicos como constituyentes de la fase líquida acuosa puede, no obstante, ser ventajosa y deseable en el contexto de la presente invención, en casos particulares. La presencia de uno o más compuestos orgánicos puede influir positivamente en la humectabilidad, estabilidad, viscosidad, vida útil, fluidez y / u otras propiedades de la fase líquida acuosa. Ejemplos de compuestos orgánicos preferidos son tensioactivos, agentes de suspensión y espesantes (para obtener detalles sobre los compuestos orgánicos preferidos, consulte las especificaciones a continuación). Se puede preparar una suspensión del óxido amorfo en partículas en una fase líquida mezclando óxido amorfo en partículas con una fase líquida (tal como agua) y / o uno o más compuestos orgánicos por medio de un mezclador de alto rendimiento.
En el método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido), el material roto también se mezcla preferiblemente, simultánea o sucesivamente, con uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en
- silicatos laminares, preferiblemente seleccionados del grupo que consiste en caolinita, metacaolín, montmorillonita, haloisita, hectorita, esmectita, moscovita, pirofilita, silicatos laminares sintéticos y mezclas de los mismos, donde preferiblemente los silicatos laminares están parcial o completamente calcinados,
preferiblemente como una premezcla con el óxido amorfo en partículas,
más preferiblemente como una suspensión premezclada en una fase líquida que también comprende el óxido amorfo en partículas,
donde preferiblemente la fase líquida es una fase líquida acuosa,
donde más preferiblemente la fase líquida es una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad del 80% en peso o más, basado en la cantidad total de la fase líquida,
donde preferiblemente la fase líquida acuosa comprende uno o más compuestos orgánicos,
- agentes de suspensión, preferiblemente arcilla que contenga illita, esmectita y / o atapulgita,
- agentes humectantes,
- agentes dispersantes,
- agentes anti-sedimentación,
- tintes
- pigmentos,
- biocidas, preferiblemente fungicidas,
- zeolitas, e
- hidróxido de aluminio.
Sorprendentemente se ha encontrado que la presencia de silicatos laminares en una mezcla de material roto con óxido amorfo en partículas ejerce una influencia particularmente positiva sobre la recuperación del material roto durante el tratamiento térmico del método según la invención, en particular si los silicatos laminares y el óxido amorfo en partículas se premezcla primero (homogéneamente) antes de que tenga lugar la mezcla con el material roto y / o la premezcla se suministra como suspensión en una fase líquida como agua. Además, en suspensión, los silicatos laminares provocan una mayor estabilización del óxido amorfo en partículas, lo que da como resultado la prevención o al menos una ralentización de la separación entre el material sólido y la fase líquida, cuando la suspensión se almacena durante más tiempo.
Por tanto, en una realización preferida del método de preparación de una composición refractaria en partículas para su uso en la fabricación de moldes y machos de fundición a partir de moldes o machos de fundición usados formados por material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble, el método comprende las siguientes etapas: - proporcionar material roto de moldes o machos de fundición usados o preparar material roto de moldes o machos de fundición usados, en el que el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie,
- proporcionar una premezcla, que comprende
silicatos laminares, preferiblemente seleccionados del grupo que consiste en caolinita, metacaolín, montmorillonita, haloisita, hectorita, esmectita, moscovita, pirofilita, silicatos laminares sintéticos y mezclas de los mismos, en donde preferiblemente los silicatos laminares están parcial o completamente calcinados,
y
óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad del 85% en peso o más, basado en la cantidad total del óxido amorfo en partículas
preferiblemente como suspensión premezclada en fase líquida,
donde preferiblemente la fase líquida es una fase líquida acuosa,
donde más preferiblemente la fase líquida es una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad del 80% en peso o más, basado en la cantidad total de la fase líquida,
donde preferiblemente la fase líquida acuosa comprende uno o más compuestos orgánicos,
- mezclar el material roto con la premezcla, para obtener una mezcla (es decir, una mezcla que
comprende en particular el material roto, los silicatos laminares y el óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio)
y
- someter la mezcla a un tratamiento térmico a una temperatura de 400 °C o superior.
Aunque en muchos casos se prefiere la adición de silicatos laminares como una premezcla (es decir, junto con el óxido amorfo en partículas), en otras realizaciones los silicatos laminares se añaden por separado (es decir, como compuesto puro) al material roto y / o a una mezcla de material roto y óxido amorfo en partículas.
Como es típico en la técnica, los agentes de suspensión, dispersión y / o anti-sedimentación se añaden opcionalmente a la suspensión con el fin de evitar o minimizar la sedimentación y mejorar la mezcla con el material roto, en particular arena.
Opcionalmente se añaden agentes humectantes para reducir la tensión superficial de la suspensión.
Dentro del alcance de la presente invención, se prefiere el uso opcional de biocidas para evitar que la suspensión sea infestada, en particular durante un almacenamiento prolongado. En una realización preferida del método de acuerdo con la invención, se aplican fungicidas para evitar que la suspensión sea infestada por hongos, como el mildiú. La adición opcional de zeolitas y / o hidróxido de aluminio reduce además la probabilidad de sinterización de las partículas y / o agregados de partículas del material roto.
El término "zeolita" se refiere a minerales de aluminosilicato microporosos, que se encuentran de forma natural pero también se producen sintéticamente a gran escala. En la presente memoria descriptiva, el término genérico "zeolitas" se refiere a ambos y no distingue entre zeolitas naturales y sintéticas si no se indica lo contrario.
El "hidróxido de aluminio", Al(OH)3, a veces llamado erróneamente hidrato de alúmina (en alemán: Tonerdehydrat), se encuentra en la naturaleza como el mineral gibbsita (monoclínico; también conocido como hidrargilita) y sus tres polimorfos, mucho más raros: bayerita. (hexagonal), doyleita y nordstrandita. Estrechamente relacionados están el oxihidróxido de aluminio, AlO(OH), que se diferencia solo por la pérdida de agua. Estos compuestos juntos son los componentes principales del de mineral de aluminio bauxita. El hidróxido de aluminio recién precipitado forma geles, que es la base para la aplicación de sales de aluminio como floculantes en la purificación de agua. Este gel cristaliza con el tiempo.
El nombre de las diferentes formas de hidróxido de aluminio es ambiguo y no existe un estándar universal. Los cuatro polimorfismos tienen una composición química de trihidróxido de aluminio (un átomo de aluminio unido a tres grupos hidróxido).
La gibbsita también se conoce como hidrargilita, usándose gibbsita más comúnmente en los Estados Unidos e hidrargilita con más frecuencia en Europa. En 1930 fue denominado a-alúmina trihidrato para contrastarlo con la bayerita, que se denominaba p-alúmina trihidrato (las designaciones alfa y beta se utilizaron para diferenciar las formas más y menos comunes, respectivamente). En 1957, un simposio sobre la nomenclatura de la alúmina intentó
desarrollar un estándar universal, lo que dio como resultado que la gibbsita se designara como y- Al(OH)3 y la bayerita se convirtiera en a- Al(OH)3 y la nordstrandita se designara como Al(OH)3. Con base en sus propiedades cristalográficas, una nomenclatura y designación sugeridas es que la gibbsita sea a- Al(OH)3, la bayerita se designe como p-Al (OH)3 y tanto la nordstrandita como la doyleita se designen como Al(OH)3.
Bajo esta designación, los prefijos a y p se refieren a estructuras hexagonales, compactas y polimorfismos alterados o deshidratados respectivamente, sin diferenciación entre nordstrandita y doyleita.
El término "hidróxido de aluminio", tal como se utiliza en el presente texto, se refiere a cualquiera de las diferentes formas de hidróxido de aluminio mencionadas anteriormente.
Para conocer las formas preferidas, consulte a continuación.
Si no se indica de otro modo, el término "hidróxido de aluminio" como se usa en el presente texto comprende además oxihidróxido de aluminio, AlO(OH), que se diferencia de Al(OH)3 solo por la pérdida de agua. AlO(OH), existe en dos formas: a-AlO (OH) (diásporo) y Y-AlO(OH) (boehmita). El hidróxido de aluminio es capaz de formar aluminatos al reaccionar con hidróxidos de metales alcalinos. La fórmula genérica de tales compuestos es M[Al(OH)4], en la que M denota el ion de metal alcalino.
En el método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido), el óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad del 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, preferiblemente comprende una sustancia más seleccionada del grupo que consiste en
humo de sílice,
preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en
sílice obtenida por oxidación de silicio metálico con un gas que contiene oxígeno, y
sílice obtenida por descomposición térmica de ZrSiO4 a ZrO2 y SiO2,
sílice amorfa,
ácido silícico precipitado,
ácido silícico pirógeno, y
sílice obtenida por atomización de una masa fundida de sílice y posterior solidificación.
Así, se observa que las sustancias específicas podrían caer en más de un elemento del grupo de óxidos amorfos en partículas preferidos que comprenden dióxido de silicio, como se definió anteriormente. En otras palabras, los elementos del grupo pueden superponerse.
Además, el óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, puede comprender alternativa o adicionalmente una sustancia más descrita en "Mikrosilica - ein Staub macht Karriere" (publicado en la revista "Nachrichten aus der Chemie" en el volumen 59 de 2011 en las páginas 956 a 958), es decir (por ejemplo) una o más sustancias amorfas seleccionadas del grupo que consiste en "Kieselgel" (gel de sílice, número CAS: 112926 -00-8); "Lichtbogen-Silica" (traducido literalmente como: sílice de horno de arco); "Plasma-Silica" (traducido literalmente como: sílice plasmática); "Kieselgur" (tierra de diatomeas, número CAS: 61790-53-2); "kalzinierte Kieselgur" (tierra de diatomeas calcinada, número CAS: 91053-39-3); "fluxkalzinierte Kieselgur" (tierra de diatomeas calcinada con fundente, número CAS: 68855-54-9) y "Quarzglas, Kieselglas" (cuarzo fundido, sílice fundida, número CAS: 60676-86-0).
El humo de sílice (número CAS: 69012-64-2, en alemán también conocido como "Mikrosilica") se produce típicamente como un subproducto de la producción a gran escala de silicio y ferrosilicio en el horno de arco eléctrico mediante la reducción de "arena de sílice con coque o antracita, primero formando gas monóxido de silicio que luego se oxida más a dióxido de silicio. Durante el enfriamiento posterior, el dióxido de silicio formado se condensa en un dióxido de silicio amorfo en partículas llamado humo de sílice.
El humo de sílice consiste preferiblemente en esferas casi perfectas de dióxido de silicio amorfo, como han demostrado las investigaciones con microscopía electrónica. A diferencia de otros óxidos amorfos en partículas preferidos según el método de la presente invención, las partículas en el humo de sílice típicamente no se sinterizan, sino que están presentes como esferas aisladas que forman aglomerados completamente dispersables. Dado que las partículas primarias del humo de sílice son además muy pequeñas (preferiblemente con un promedio en peso en el rango de 100 nm a 150 nm), el humo de sílice representa un óxido amorfo en partículas muy finas que es particularmente fácil de mezclar con el material roto para dar una mezcla homogénea. Se prefiere particularmente el uso de humo de sílice
como óxido amorfo en partículas. Los otros óxidos amorfos en partículas, enumerados anteriormente, son igualmente preferidos por razones análogas.
Además, se prefiere un método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido), con las siguientes etapas en el proceso de preparar el material roto a partir de moldes o machos de fundición usados:
- producir una mezcla de molde que comprende material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble y un dióxido de silicio amorfo en partículas,
- moldear de la mezcla de molde,
- curar la mezcla de molde para obtener un macho o molde de fundición curado,
- utilizar el molde o macho de fundición curado en un proceso de fundición de metal para obtener un macho o molde de fundición usado (nota: el paso de preparar material roto a partir del molde o macho de fundición usado ya se ha discutido anteriormente).
Aún más preferido es un método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido), con las siguientes etapas en el proceso de preparar el material roto a partir de moldes o machos de fundición usados:
- producir una mezcla de molde que comprende material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble y un dióxido de silicio amorfo en partículas,
- moldear de la mezcla de molde,
- curar de la mezcla de molde para obtener un macho o molde de fundición curado,
- usar el molde o macho de fundición curado en un proceso de fundición de metal para obtener un macho o molde de fundición usado,
que comprende además un tratamiento mecánico del material de (dicho) molde o macho de fundición usado para que el material se rompa,
en el que preferiblemente
- el material roto comprende partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie
y / o
- el tratamiento mecánico comprende dos o más etapas sucesivas de rotura para convertir el material de moldes o machos de fundición usados que comprenden material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble en partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie.
Los moldes o machos de fundición usados formados por material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble que se utilizan como material de partida para preparar material roto como se define anteriormente, corresponden típicamente a moldes de fundición usados (antiguos), que se utilizaron primero para la fundición de metales antes de su uso como como material de partida para preparar material roto. El método según la presente invención permite por tanto el reciclado de moldes de fundición usados que ya no son adecuados para su uso en fundición de metales. Para obtener información detallada sobre el proceso de preparación de material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, consulte los documentos EP 1802409 B1 y US 2010/0173767 A1. Como puede verse en el documento US 2010/0173767 A1, el molde de fundición usado utilizado para el proceso de preparación de material roto puede contener óxido metálico en partículas como aditivo, por lo que el óxido metálico en partículas contenido originalmente en el molde de fundición usado no se utilizó como agente de recuperación sino como aditivo para aumentar la resistencia del molde de fundición. Si un molde de fundición usado ya contiene óxido metálico en partículas (antiguo), esto no hace que el uso de óxido amorfo en partículas (nuevo) sea prescindible para lograr el efecto técnico deseado, logrado por el método según la presente invención.
Además, se prefiere un método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido), en el que el aglutinante comprende adicionalmente uno o más compuestos seleccionados del grupo que consiste en
- compuestos que contienen fósforo, preferiblemente seleccionados del grupo que consiste en metafosfato de sodio, polifosfato de sodio y mezclas de los mismos,
- hidratos de carbono
- tensioactivos, preferiblemente un tensioactivo aniónico, más preferiblemente que porten un grupo sulfato, sulfonato o fosfato,
- sulfato de bario, y
- compuestos oxídicos de boro, preferiblemente seleccionados del grupo que consiste en boratos, borofosfatos, borofosfosilicatos y mezclas de los mismos.
También se prefiere un método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido), con las siguientes etapas en el proceso de preparar el material roto a partir de moldes o machos de fundición usados:
- producir una mezcla de molde que comprende material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble y un dióxido de silicio amorfo en partículas,
- moldear la mezcla de molde,
- curar la mezcla de molde para obtener un macho o molde de fundición curado,
- usar el molde o macho de fundición curado en un proceso de fundición de metal para obtener un macho o molde de fundición usado (nota: el paso de preparar material roto del molde o macho de fundición usado ya se ha discutido anteriormente)
y, donde el aglutinante comprende adicionalmente uno o más compuestos seleccionados del grupo que consiste en - compuestos que contienen fósforo, preferiblemente seleccionados del grupo que consiste en metafosfato de sodio, polifosfato de sodio y mezclas de los mismos,
- hidratos de carbono
- tensioactivos, preferiblemente un tensioactivo aniónico, más preferiblemente que porten un grupo sulfato, sulfonato o fosfato,
- sulfato de bario, y
- compuestos oxídicos de boro, preferiblemente seleccionados del grupo que consiste en boratos, borofosfatos, borofosfosilicatos y mezclas de los mismos.
El método según la presente invención no se limita al uso de moldes de fundición usados hechos con vidrio soluble "puro" como aglutinante. En cambio, también son aplicables los moldes de fundición usados que contienen aditivos, procedentes del aglutinante utilizado o de otras fuentes. En los casos en los que el aglutinante comprende compuestos orgánicos, el rango de temperatura seleccionado para el tratamiento de temperatura del método de la presente invención asegura un quemado / combustión completa (o casi completa) de material orgánico (carbonoso). El aglutinante, utilizado para la producción de moldes de fundición usados como se utiliza para la presente invención, comprende preferiblemente (además del vidrio soluble) los compuestos adicionales mencionados anteriormente. En el método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido), la cantidad total de óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total de partículas amorfas óxido, preferiblemente está
- en el rango de 0,01 a 3,0% en peso, preferiblemente en el rango de 0,03 a 0,9% en peso, más preferiblemente en el rango de 0,04 a 0,8% en peso, más preferiblemente en el rango de 0,06 a 0,4% por peso, basado en el peso total del material roto,
y / o
- en el rango de 10 a 60% en peso, preferiblemente en el rango de 13 a 50% en peso, más preferiblemente en el rango de 20 a 40% en peso, lo más preferiblemente en el rango de 25 a 35% en peso, basado en el peso total del aglutinante de vidrio soluble endurecido sobre la superficie de las partículas y / o los agregados de partículas de material refractario en el material roto.
La cantidad de óxido amorfo en partículas utilizado en la práctica depende en gran medida de la cantidad de iones de metales alcalinos en la superficie de las partículas y / o agregados de partículas del material roto que se va a recuperar (donde los iones de metales alcalinos en la superficie de las partículas y / o agregados de partículas del material roto se originan en el aglutinante de vidrio soluble endurecido). Preferiblemente, la cantidad debe ser suficientemente grande para permitir la conversión o reacción completa de los iones de metales alcalinos con el óxido amorfo en partículas. Dado que la cantidad de iones de metales alcalinos depende en gran medida del tipo de material roto que se va a recuperar, la cantidad de óxido amorfo en partículas utilizado debe adaptarse típicamente al material roto específico que se va a recuperar. Con respecto a la elección y determinación específicas de la respectiva cantidad adecuada de óxido amorfo en partículas, se hace referencia a la discusión anterior, que se aplica aquí en consecuencia.
En el método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido),
el óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, preferiblemente tiene un Dgo de menos de 100 pm, preferiblemente menos de 45 pm, más preferiblemente menos de 25 pm, más preferiblemente menos de 5 pm,
y / o
el tamaño de partícula del material roto preferiblemente está en el rango de 100 a 600 pm, preferiblemente en el rango de 120 a 550 pm, más preferiblemente en el rango de 150 a 500 pm,
y / o
la relación de Dg0 del óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en sobre la cantidad total de óxido amorfo en partículas, respecto al tamaño de las partículas y / o agregados de partículas de material refractario en el material roto es preferiblemente menos de 1:1, preferiblemente menos de 1:10, más preferiblemente menos de 1:20 , más preferiblemente menos de 1:120.
Como ya se indicó anteriormente, es beneficioso para la realización del método de acuerdo con la presente invención proporcionar un área de superficie particularmente grande del material roto (así como del óxido amorfo en partículas) y una mezcla intensiva (homogénea) del material roto y el óxido amorfo en partículas. Dado que ambos factores anteriores se ven favorecidos por la presencia de las partículas más pequeñas posibles, se prefiere el uso de partículas pequeñas de óxido amorfo en partículas y partículas pequeñas de material roto (como se ha especificado anteriormente).
A lo largo del presente texto, si no se indica lo contrario, el término "tamaño de partícula" se refiere al diámetro de partícula de las partículas.
El " D90" del óxido amorfo en partículas es un valor medido derivado de la distribución del tamaño de partícula de las partículas en la cantidad total de este óxido amorfo en partículas. A este respecto, un Dg0 de, por ejemplo, 100 pm significa que el 90% de las partículas son menores de 100 pm. La distribución del tamaño de partícula se determina de una manera conocida por el experto, preferiblemente mediante difracción láser, por ejemplo, mediante el uso de un dispositivo de difracción láser como el Beckman Coulter LS 230 de la empresa Beckman Coulter.
El tamaño de partícula del material roto se determina preferiblemente mediante un cribado de acuerdo con la hoja informativa VDG (es decir, la hoja informativa de la Asociación de profesionales de la fundición alemanes) del 27 de octubre de 1999, punto 4.3. El método de análisis descrito en la hoja informativa correspondiente de la VDG está de acuerdo con la norma DIN ISO 3310 (especialmente con respecto a los tamices de prueba utilizados en él).
También se prefiere (preferiblemente de acuerdo con la invención descrita anteriormente) un método de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente, en particular como se designa como preferido) para preparar una composición refractaria en partículas para usar en la fabricación de moldes y machos de fundición y machos de fundición a partir de moldes o machos usados formados por material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble,
comprendiendo el método las siguientes etapas:
- proporcionar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados o preparar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, donde el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie,
- mezclar el material roto con óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, en presencia de una fase líquida acuosa, para obtener una mezcla y
- someter la mezcla a un tratamiento térmico a una temperatura en el rango de 400 a 750 °C, preferiblemente en el rango de 570 a 730 °C, más preferiblemente en el rango de 630 a 730 °C, más preferiblemente en el rango de intervalo de 670 a 730 °C, donde el tratamiento térmico se realiza en un lecho fluidizado.
Con respecto a las ventajas asociadas al uso del óxido amorfo en partículas, en presencia de una fase líquida acuosa, la elección de un rango de temperatura preferido definido para el tratamiento térmico o la conducción del tratamiento térmico en un fluidizado, nos referimos a las respectivas discusiones anteriores, que se aplican aquí en consecuencia. En otro aspecto relacionado de la invención, la invención se refiere al uso de una suspensión acuosa que comprende - una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad del 80% en peso o más, basada en la cantidad total de la fase líquida, y
- óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad del 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas,
como constituyente de una mezcla de recuperación que comprende material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, en el que el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie.
En otro aspecto de la invención, la invención se refiere a una mezcla de recuperación para tratamiento térmico, que comprende
(i) material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, en el que el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, y
(ii) una suspensión acuosa que comprende
- una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad del 80% en peso o más, basada en la cantidad total de la fase líquida, y
- óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas.
Todas las realizaciones preferidas del método de acuerdo con la invención discutidas anteriormente, también se aplican mutatis mutandis al uso mencionado anteriormente de una suspensión acuosa, así como a la mezcla de recuperación para tratamiento térmico, y viceversa.
En un aspecto final de la invención, la invención se refiere a un método de fabricación de un molde o macho de fundición que comprende los siguientes pasos:
- preparar una composición refractaria en partículas de acuerdo con un método como se define anteriormente o en las reivindicaciones adjuntas (en particular como se designa como preferido),
- mezclar la composición refractaria en partículas con un aglutinante, preferiblemente un aglutinante de vidrio soluble, - dar forma a la mezcla resultante, y
- curar el aglutinante en dicha mezcla conformada.
En experimentos propios se ha encontrado que las composiciones refractarias en partículas preparadas de acuerdo con un método de la presente invención para su uso en la fabricación de moldes y machos de fundición exhiben un excelente bajo consumo de ácido, así como una excelente baja conductividad eléctrica. Además, los moldes y machos de fundición fabricados utilizando tales composiciones refractarias en partículas exhiben una fuerza de unión superior (se pueden ver más detalles en la sección de ejemplos) y las piezas fundidas, producidas con los moldes de fundición correspondientes, tienen una excelente calidad superficial. El aglutinante utilizado en el método de fabricación de un molde o macho de fundición de acuerdo con la invención es preferiblemente un aglutinante de vidrio soluble como se discutió anteriormente. Preferiblemente, el aglutinante comprende vidrio soluble y un dióxido de silicio amorfo en partículas. También se prefiere la presencia de otros aditivos o aditivos adicionales (nos referimos a la descripción anterior con respecto al aglutinante que preferiblemente comprende adicionalmente uno o más compuestos seleccionados del grupo que consiste en compuestos que contienen fósforo, hidratos de carbono, tensioactivos, sulfato de bario y compuestos de óxido de boro que se aplica aquí también).
En el método de fabricación de un molde o macho de fundición de acuerdo con la invención (como se describe anteriormente), el aglutinante (preferiblemente, el aglutinante de vidrio soluble) se cura preferiblemente mediante calor (por ejemplo, mediante aire caliente). Los moldes o machos de fundición fabricados de acuerdo con el método de la invención muestran ventajosamente excelentes propiedades en los procesos de fundición y colada, y después de su uso pueden reciclarse como se discutió anteriormente. Es decir, los moldes o machos de fundición usados fabricados de acuerdo con el método de la invención se pueden romper, y el material roto resultante se puede utilizar como material de partida en un método de la presente invención para preparar una composición refractaria en partículas para su uso en la fabricación de moldes y machos de fundición.
Ejemplos:
Ejemplo 1: Preparación y composición de una suspensión acuosa para su uso como componente de mezclas de recuperación para tratamiento térmico.
Se preparó una suspensión acuosa ("Suspensión A").
La suspensión A es una suspensión acuosa de 25% en peso de humo de sílice SIF-AT (Yingkou Imerys Astron Chemicals Co., Ltd; número CAS: 69012-64-2; contenido de SiO2 = 95% en peso) y 25% por peso del silicato laminar Satintone® W / Whitetex® (caolinita calcinada de BASF Catalysts LLC, residuo de tamiz por 325 Mesh = 0.02%; promedio. diámetro de partícula equivalente Stokes = 1,4 pm) en agua. Tanto el % en peso de humo de sílice como el % en peso de silicato laminar se basan en la cantidad total de suspensión. El D50 del humo de sílice utilizado está entre 1 y 2 pm. El D90 del humo de sílice utilizado es de 4,485 pm.
La suspensión A se preparó con procedimientos conocidos en la técnica. Esto incluye la mezcla de los componentes respectivos (agua, humo de sílice, silicato laminar). Las características importantes de la Suspensión A se resumen en la Tabla 1.
Tabla 1
Ejemplo 2: Pruebas en plantas piloto.
Las pruebas en la planta piloto se llevaron a cabo en una maquinaria de tratamiento mecánico "Destellador de desgaste de un solo eje" (“Single Axis Attrition Flasher” Chin Ying Foundry Material co. LTD), así como en un lecho fluidizado "Horno de contraflujo de ahorro de energía" SX2-5-12 (“Energy-saving Counter Flow Furnace” Chin Ying Foundry Material co. LTD). Ambas instalaciones fueron construidas por CHIN YING FOUNDRY MATERIAL (TIANJIN) CO., lTd y ubicadas en su planta de Tianjin, China. Las pruebas piloto se llevaron a cabo de la siguiente manera:
Ejemplo 2.1: Preparación de material roto a partir de machos de fundición usados, preparación de una mezcla de recuperación y preparación de composiciones refractarias en partículas.
I) Machos de fundición usados (anteriormente utilizados para la fundición de aluminio) formados por material refractario (arena de sílice calcinada del LIANXIN SAND GROUP; valor AFS entre 50 y 55; contenido de arcilla inferior al 0,1%) y un sistema aglutinante que contiene vidrio soluble (Cordis® 8593 de la empresa Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) así como sílice amorfa en partículas (Anorgit® 8610 de la empresa Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH, que comprende una cantidad de sílice amorfa en partículas de entre 65 y 70% en peso, referido a la cantidad total de Anorgit® 8610) se trataron mecánicamente (es decir, se rompieron) mediante la realización de una o dos etapas sucesivas de rotura. Aquí, el material de los machos de fundición usados se convierte en material roto que comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie.
a. En un primer paso de rotura, una trituradora ordinaria de fundición rompió una cantidad total de 1000 kg de arena de fundición usada de dichos machos de fundición usados. El material roto resultante se etiqueta posteriormente como "Muestra A".
b. En un segundo paso sucesivo de rotura, se trató mecánicamente (rompió) una cantidad total de 750 kg de "Muestra A" con una instalación mecánica "Destellador de desgaste de un solo eje". El destellador de desgaste de un solo eje es una instalación discontinua. La segunda etapa sucesiva de rotura se llevó a cabo en tres lotes de 250 kg por lote.
Los tres lotes se trataron aplicando una potencia de 15 kW, una velocidad de rotación de 1800 rpm y una duración del tratamiento de 20 min. El material roto resultante se etiqueta posteriormente como "Muestra B".
c. La Muestra A y la Muestra B resultantes, que comprenden ambas partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, se recogieron para su aplicación adicional.
II) La Suspensión Acuosa A se preparó según el "Ejemplo 1: Preparación y composición de una suspensión acuosa para su uso como constituyente de mezclas de recuperación para tratamiento térmico".
III) El material roto de la Muestra B se trató de dos formas diferentes, (a) sin y (b) con el empleo de la Suspensión A: a. Se suministraron 300 kg de muestra B a un lecho fluidizado "Horno de contraflujo de ahorro de energía SX2-5-12", que se precalentó a 730°C. Allí, la muestra B se sometió a un tratamiento térmico durante 1 hora a 730 °C, posteriormente dejó arder durante 4 horas sin calentar y posteriormente se enfrió. La composición refractaria en partículas resultante se etiqueta posteriormente como "Muestra C".
b. Se mezclaron otros 300 kg de Muestra B con 3 kg de Suspensión A, para dar una mezcla homogénea de Muestra B y Suspensión A, es decir, una mezcla de recuperación para tratamiento térmico según la invención. Posteriormente, la mezcla de recuperación resultante para el tratamiento térmico se sometió al mismo tratamiento (térmico) que se describe en el paso III) a. La composición refractaria en partículas resultante preparada por el método de acuerdo con la invención se etiqueta posteriormente como "Muestra D".
Ejemplo 2.2: Consumo de ácido, conductividad eléctrica y análisis óptico de las superficies de los granos de arena del material roto de los machos de fundición usados y de las composiciones refractarias en partículas preparadas según el Ejemplo 2.1.
El consumo de ácido (COA) y la conductividad eléctrica se midieron y determinaron para la Muestra A, Muestra B, Muestra C, Muestra D, así como para una composición refractaria en partículas nueva (es decir, arena de sílice calcinada de LIANXIN SAND GROUP). El COA es un valor utilizado en química analítica inorgánica (que implica la valoración ácido-base de una muestra) para determinar el contenido de álcali de una muestra. El valor de conductividad eléctrica se mide para determinar el contenido de sustancias conductoras en una muestra. Ambos valores están directamente relacionados con la "limpieza" de una muestra. Valores bajos de COA y de conductividad eléctrica indican un alto grado de limpieza de la muestra. Se prefiere una alta limpieza de las composiciones refractarias en partículas ya que los materiales limpios generalmente muestran mejores propiedades cuando se usan en la fabricación de moldes y machos de fundición. La limpieza de las muestras se evaluó además mediante un análisis de las superficies de los granos de arena de las muestras respectivas, por medio de un microscopio óptico.
Determinación del consumo de ácido (COA):
Dispositivos utilizados para la determinación del COA:
- balanza analítica (precisión: ± 0,01 g);
- frasco de laboratorio de 250 mL con tapón;
- agitador magnético;
- barra agitadora magnética cilíndrica de PTFE (aprox. 50 x 8 mm);
- bureta;
- pipetas de 50 mL;
- matraces Erlenmeyer de 300mL (cuello ancho);
- embudo de filtro;
- papel de filtro;
- portafiltro.
Reactivos utilizados para la determinación del COA:
- ácido clorhídrico (0,1 mol/L);
- solución de hidróxido de sodio (0,1 mol/L);
- azul de bromotimol (0,1% en peso en etanol);
- agua ultra pura.
Para la determinación del consumo de ácido, se pesaron 50 g ± 0.01 de muestra (Muestra A, Muestra B, Muestra C, Muestra D y composición refractaria en partículas nueva) en un frasco de laboratorio de 250 mL que contenía una barra agitadora magnética. Posteriormente, se administraron 50 mL de agua ultrapura y 50 mL de ácido clorhídrico 0.1 mol/L en el frasco de laboratorio usando pipetas de 50 mL. Después de cerrar el frasco de laboratorio con el tapón, la suspensión resultante se agitó primero con un agitador magnético durante 5 minutos y luego se dejó durante 1 hora. Se preparó una suspensión ciega (es decir, sin 50 g ± 0,01 de muestra) de la misma forma.
A continuación, las suspensiones obtenidas se filtraron en un matraz Erlenmeyer utilizando un sistema de filtrado. A continuación, el residuo sólido (torta de filtración) se lavó cinco veces con aproximadamente 10 mililitros de agua ultrapura cada una, con lo que se añadió el agua de lavado al filtrado. Después de añadir de 4 a 5 gotas de indicador de azul de bromotimol, el filtrado (junto con el agua de lavado) se tituló de amarillo a azul con una solución de hidróxido de sodio 0,1 mol/L.
El consumo de ácido (COA) se calculó de la siguiente manera:
gHCL 100
COA 
x 36,46 x 0,001 x 10
kg muestra. ( ^ c ie a a ( ^ ^ ' ) x peso muestra (g)
donde,
Vciega es el volumen consumido (mL) de solución de hidróxido de sodio 0,1 mol/L para la suspensión ciega, y Vmuestra es el volumen consumido (mL) de solución de hidróxido de sodio 0,1 mol/L para la suspensión correspondiente de Muestra A, Muestra B, Muestra C, Muestra D o composición refractaria en partículas nueva.
Determinación de la conductividad eléctrica:
Dispositivos utilizados para la determinación de la conductividad eléctrica:
- balanza de laboratorio (precisión = ± 0,01 g);
- vaso de precipitados de 250 mL;
- barra agitadora magnética cilíndrica de PTFE (aprox. 50 x 8 mm);
- medidor de conductividad;
- cilindro de medición;
- placa calefactora.
Reactivos utilizados para la determinación de la conductividad eléctrica:
- Agua ultra pura.
Para la determinación de la conductividad eléctrica se administraron en el vaso de precipitados 50 ± 0,01 g de muestra (Muestra A, Muestra B, Muestra C, Muestra D y composición refractaria en partículas nueva) y aproximadamente 100 mL de agua ultrapura. La suspensión resultante se colocó en una placa calefactora y se llevó a ebullición. Después de 5 min de ebullición, la suspensión se enfrió a temperatura ambiente y posteriormente se midió la conductividad eléctrica usando el medidor de conductividad.
Análisis de las superficies de los granos de arena mediante microscopio óptico
El análisis de las superficies de los granos de arena de las muestras (Muestra A, Muestra B, Muestra C, Muestra D y composición refractaria en partículas nueva) se llevó a cabo tomando fotografías de las superficies de los granos de arena utilizando un microscopio óptico (VHX550 / 1000D, Keyence). La evaluación de la limpieza analizada por medio de un microscopio óptico se realizó sobre la base de una escala de "1" a "5", en la que 1 significa "muy limpio" (ninguna o casi ninguna impureza -como restos de vidrio soluble endurecido-. es visible en la superficie de las partículas
examinadas) y 5 significa "muy sucio" (es decir, grandes cantidades de impurezas -como restos de vidrio soluble endurecido- son visibles en la superficie de las partículas examinadas).
Los resultados en cuanto a la determinación del consumo de ácido (COA), la determinación de la conductividad eléctrica y el análisis de las superficies de los granos de arena mediante un microscopio óptico se resumen en la Tabla 2.
Tabla 2
Como puede verse en la Tabla 2, los valores para el consumo de ácido (COA), la conductividad eléctrica y la limpieza analizados por medio de un microscopio óptico para la "Muestra D" (es decir, la composición refractaria de partículas recuperadas preparada por el método de acuerdo con la invención) están cerca de los valores ideales representados por la muestra de referencia de "composición refractaria en partículas nueva". Al comparar la "Muestra D" con las "Muestras A" y la "Muestra B" (es decir, material roto de machos de fundición usados preparados mediante tratamiento mecánico, sin tratamiento térmico adicional en lecho fluidizado), debe tenerse en cuenta que los valores de COA, conductividad eléctrica y la limpieza analizada por medio de un microscopio óptico se mejoran significativamente con el método de acuerdo con la invención (Muestra D). Además, una comparación directa de la "Muestra D" con la "Muestra C" (es decir, una composición refractaria de partículas recuperada, en la que el material roto utilizado para preparar la composición refractaria de partículas no se mezcló con las partículas de óxido amorfo y silicato laminar antes del tratamiento térmico) demuestra que la "Muestra D" presenta mejores valores en términos de COA, conductividad eléctrica y limpieza analizados por medio de un microscopio óptico.
En resumen, los resultados enumerados en la Tabla 2 anterior muestran que el método de acuerdo con la invención da como resultado la preparación de composiciones refractarias en partículas (a partir de machos de fundición usados) con propiedades extraordinarias, lo cual no es factible con los métodos típicamente usados en la técnica.
Investigaciones adicionales también han demostrado que un método de acuerdo con la invención que usa una suspensión acuosa del 50% en peso del humo de sílice SlF-AT en agua, basada en la cantidad total de la suspensión (es decir, usando una suspensión que no comprende silicato laminar), conduce a una composición refractaria en partículas con excelentes propiedades también, en la que los valores medidos con respecto a COA, conductividad eléctrica y limpieza analizados por medio de un microscopio óptico para la composición refractaria en partículas (recuperada) preparada por dicha suspensión son casi tan buenos como los de " Muestra D ", y mejores que las de" Muestra A "," Muestra B "o" Muestra C ".
Ejemplo 3: Fabricación de machos de fundición para ensayos de fundición.
Ejemplo 3.1: Fabricación de machos de fundición mediante el uso de materiales de acuerdo con la "Muestra A", la "Muestra B", la "Muestra C" (no de acuerdo con la invención) y la "Muestra D" (de acuerdo con la invención) preparados de acuerdo con al ejemplo 2.1.
La "Muestra A", la "Muestra B", la "Muestra C", la "Muestra D", así como una composición refractaria de partículas nueva (es decir, arena de sílice calcinada del LIANXIN SAND GROUP) se utilizaron para hacer muestras que representan machos de fundición (barras de flexión, dimensiones: 22,4 mm x 22,4 mm x 178,0 mm).
Antes de que se fabricaran los machos de fundición, los valores AFS de los materiales de acuerdo con la "Muestra A", la "Muestra B", la "Muestra C" y la "Muestra D", así como el "valor AFS" de una composición refractaria en partículas nueva se determinaron basándose en el método de determinación descrito en el "VDG Merkblatt P 27". Según el "VDG Merkblatt R 202", el valor AFS es un parámetro definido por la American Foundrymen's Society (AFS) para caracterizar el tamaño de grano. A este respecto, el valor AFS indica el número de mallas por pulgada del tamiz a través del cual pasaría el material inspeccionado si tuviera un tamaño de grano uniforme. Para determinar los valores de AFS, se
pesaron 100 g ± 0.01 g de cada muestra en una torre de cribado (incluido un juego de tamices con tamices de las siguientes mallas: 1,000 mm, 0,710 mm, 0,500 mm, 0,355 mm, 0,250 mm, 0,180 mm, 0,125 mm, 0,090 mm, 0,063 mm). La torre de cribado se hizo funcionar con una amplitud de 1,0 mm durante 5 min, mientras que el intervalo se estableció en 0 s. Después de completar el tamizado, se pesó el contenido de cada tamiz y se calculó el valor de AFS utilizando la siguiente ecuación:
donde g es la masa total, gi es la masa de las clases de granos individuales (por ejemplo,
1,000 mm a 0,710 mm) y M3i es el factor de multiplicación de las clases de grano individuales (como se indica en "VDG Merkblatt P 27").
Para la fabricación de machos de fundición (barras de flexión) 2,2 partes en peso de un aglutinante que contiene vidrio soluble (Cordis® 8593 de la empresa Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH, es decir, un aglutinante de vidrio soluble) y 1,3 partes en peso de un aditivo (Anorgit ® 8610 de la empresa Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH con una cantidad de sílice amorfa en partículas de entre 65 y 70% en peso, basada en la cantidad total de Anorgit® 8610) se homogeneizaron (mezclaron) con 100 partes en peso (3500 g) de "Muestra A", "Muestra B", "Muestra C", "Muestra D" o una composición refractaria en partículas nueva. Posteriormente, se fabricaron machos de fundición a partir de las mezclas resultantes por disparo utilizando un "Universal Core Shooter (LUT)" de la empresa Morek Multiserw. El disparo de los machos de fundición incluye la conformación de las mezclas correspondientes, así como el curado del aglutinante en dichas mezclas conformadas. Los parámetros para el disparo de los machos de fundición se enumeran en la Tabla 3.
Tabla 3
Se prepararon diez machos de fundición (barras de flexión) para cada muestra ("Muestra A", "Muestra B", "Muestra C", "Muestra D" y composición refractaria en partículas nueva) mediante el método indicado anteriormente. Los machos de fundición resultantes (barras de flexión) se utilizaron para ensayos de resistencia del macho, así como para ensayos de fundición.
La resistencia de macho de los machos de fundición (barras de flexión) se probó en estado caliente (es decir, 15 s después del disparo) así como en estado frío (es decir, 1 h después del disparo). Cada prueba con respecto a la resistencia de macho se repitió tres veces para cada composición de macho de fundición. A continuación, se calculó el valor medio a partir de cada uno de los tres valores medidos. El laboratorio (en el que se realizaron las pruebas de resistencia de macho) estaba climatizado con temperaturas entre 21 y 22 ° C y una humedad relativa entre 44 y 45%. Una resistencia del macho suficientemente alta es un requisito previo para el uso de un molde o macho de fundición con el propósito de fundir.
Además, se pesaron siete barras de flexión por composición de macho de fundición en estado frío para obtener los pesos medios de los machos de fundición. Los pesos medios de los machos de fundición indican lo fácil o difícil que es compactar los respectivos machos. Cuanto menor sea el peso medio de los machos de fundición, más fácil será compactar los machos de fundición. Un peso medio elevado de un macho de fundición corresponde a una compactación elevada y normalmente significa que el macho de fundición correspondiente también muestra valores mejorados en cuanto a resistencia y resistencia a la humedad.
Los resultados con respecto a las resistencias de machos y los pesos de machos de los machos de fundición, así como los valores AFS de los materiales, utilizados para hacer los machos de fundición, se resumen en la Tabla 4. Los valores de resistencia de macho enumerados en la Tabla 4 representan valores promedio de las mediciones triples realizadas.
Tabla 4
Como puede verse en la Tabla 4, las resistencias de macho de los machos de fundición fabricados mediante el uso de "Muestra A", "Muestra B", "Muestra C" o "Muestra D" son cercanas (o incluso superiores) a las resistencias de macho de los machos de fundición fabricados mediante el uso de una composición refractaria en partículas nueva. Además, con la excepción de la "Muestra A", los pesos medios de macho de dichas muestras son más altos que el peso medio de macho de los machos de fundición fabricados utilizando una composición refractaria en partículas nueva. Los valores de AFS de los materiales rotos de la "Muestra A", la "Muestra B", la "Muestra C" y la "Muestra D" son en general más pequeños (pero en la misma región) que el valor de AFS de la composición refractaria en partículas nueva.
Ejemplo 3.2: Ensayos de colada mediante el uso de machos de fundición realizados según el ejemplo 3.1.
Se fundieron tres machos de fundición (barras de flexión) de cada composición de macho de fundición (A, B, C, D, nueva) con una aleación de aluminio. Los detalles sobre las condiciones de la colada se enumeran en la Tabla 5.
Tabla 5
Los detalles sobre la composición de la aleación de aluminio utilizada se enumeran en la Tabla 6
Tabla 6
Después de la colada, se evaluó el grado de calidad de la superficie de fundición de las piezas de fundición obtenidas. El grado de calidad de la superficie de fundición se evaluó sobre la base de una escala de "1" a "4", en la que "1" representa una muy buena y "4" una muy mala calidad de la superficie de las piezas de fundición obtenidas.
Los resultados con respecto a los grados de calidad de la superficie de fundición para las piezas de fundición obtenidas se resumen en la Tabla 7. Los grados dados de la calidad de la superficie de fundición representan en cada caso una evaluación global de todos los machos de fundición de la misma composición.
Tabla 7
Con respecto al grado de calidad de la superficie de fundición, las piezas fundidas producidas mediante el uso de machos de fundición hechos de "Muestra D" (es decir, hechos de la composición refractaria en partículas preparada por el método de acuerdo con la invención) muestran los mejores resultados. El grado de calidad de la superficie de fundición de tales piezas es significativamente mejor en comparación con el grado de calidad de la superficie de fundición de las piezas de fundición producidas mediante el uso de machos de fundición hechos de "Muestra A" y "Muestra B" (es decir, hechos de material roto) y también mejor en comparación con el grado de calidad de la superficie de fundición para piezas de fundición hechas de "Muestra C" (es decir, hechas de una composición refractaria en partículas recuperada, en la que el material roto utilizado para preparar la composición refractaria en partículas no se mezcló con óxido amorfo y silicato laminar en partículas antes del tratamiento térmico) o de una composición refractaria en partículas nueva.
También se obtuvieron piezas de fundición con un grado superior de calidad superficial de fundición mediante machos de fundición hechos de una mezcla de recuperación que se preparó mediante un método de acuerdo con la invención, en el que el material roto utilizado se mezcló con una suspensión acuosa de 50% en peso de humo de sílice SIF-A-T en agua, basado en la cantidad total de suspensión, antes del tratamiento térmico.
Ejemplo 4: Repetición de los ejemplos 2.1 a 3.2 utilizando una composición de macho de fundición usado diferente como material de partida.
En general, se repitieron los Ejemplos 2.1 a 3.2 anteriores. Sin embargo, los machos de fundición usados (que se usaron para preparar material roto, que comprenden partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie) se formaron a partir de un material refractario diferente de los usados en el ejemplo 2.1 (en particular, en el ejemplo 4 se utilizó arena de sílice de Mongolia de Ma'anshan Shenzhou Sand Corporation, un aglutinante que contiene vidrio soluble (Cordis®8593 de la empresa Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH) y un aditivo (Anorgit® 8610 de la empresa Hüttenes -Albertus Chemische Werke GmbH).
La determinación del COA, la conductividad eléctrica, las resistencias de macho, el peso medio de macho y el valor de AFS, así como la evaluación de la limpieza analizada mediante un microscopio óptico y la evaluación del grado de calidad de la superficie de fundición se realizaron de la misma manera que se describió anteriormente. Los resultados correspondientes se resumen en la Tabla 8. La "Muestra A.2", la "Muestra B.2", la "Muestra C.2" y la "Muestra D.2" se obtuvieron de forma análoga a la "Muestra A", la "Muestra B", la "Muestra C" y la "Muestra D", respectivamente. La muestra de referencia "Composición refractaria en partículas nueva" de la Tabla 8 corresponde a una muestra elaborada con material refractario nuevo (es decir, arena de sílice de Mongolia de Ma'anshan Shenzhou Sand Corporation).
Tabla 8
Como puede verse en la Tabla 8, la composición refractaria preparada por el método según la invención ("Muestra D.2") presenta también en este caso los mejores valores en cuanto a c Oa , conductividad eléctrica, valoración de la limpieza analizada mediante un microscopio óptico y el grado de fundición en comparación con las muestras de referencia correspondientes ("Muestra A.2", "Muestra B.2" y "Muestra C.2"). Así, el método de acuerdo con la invención ofrece propiedades particularmente ventajosas (independientemente de la composición del molde o macho de fundición usado) en comparación con los métodos conocidos en el estado de la técnica.
Claims (14)
1. Método de preparación de una composición refractaria en partículas para su uso en la fabricación de moldes y machos de fundición a partir de moldes o machos de fundición usados formados de material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble, donde el método comprende las siguientes etapas:
- proporcionar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados o preparar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, donde el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie,
- mezclar el material roto con óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, para obtener una mezcla y
- someter la mezcla a un tratamiento térmico a una temperatura de 400 °C o superior.
2. Método según la reivindicación 1, en el que el tratamiento térmico
se realiza a una temperatura en el rango de 400 a 750 °C, preferiblemente en el rango de 570 a 730 °C, más preferiblemente en el rango de 630 a 730 °C, más preferiblemente en el rango de 670 a 730 °C
y / o
se lleva a cabo en un lecho fluidizado o unidad térmica de regeneración de arena, en donde simultáneamente a, o después de, el tratamiento térmico en el lecho fluidizado o unidad térmica de regeneración de arena, se eliminan preferentemente polvo y / o finos y / o materia sólida que comprenden iones alcalinos.
3. Método según la reivindicación 1 o 2, en el que la etapa de preparar de material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, donde el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, comprende un tratamiento mecánico de material de moldes o machos de fundición usados que comprenden material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble, para que el material se rompa, en el que preferiblemente
- el material roto comprende partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie y / o
- el tratamiento mecánico comprende dos o más etapas sucesivas de rotura para convertir el material de moldes o machos de fundición usados que comprenden material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble en partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie.
4. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que
- la etapa de mezclar el material roto con el óxido amorfo en partículas se realiza en presencia de una fase líquida, preferiblemente en presencia de una fase líquida acuosa,
más preferiblemente en presencia de una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad de 80 % en peso o más, basado en la cantidad total de la fase líquida,
en donde la etapa de mezclar se realiza preferiblemente en presencia de uno o más compuestos orgánicos como constituyentes de la fase líquida acuosa,
y / o
- en la etapa de mezclar el material roto con el óxido amorfo en partículas, el material roto se mezcla con una suspensión del óxido amorfo en partículas en una fase líquida,
en donde preferiblemente la fase líquida es una fase líquida acuosa,
en donde más preferiblemente la fase líquida es una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad del 80% en peso o más, basado en la cantidad total de la fase líquida,
en donde preferiblemente la fase líquida acuosa comprende uno o más compuestos orgánicos.
5. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el material roto también se mezcla, simultánea o sucesivamente, con uno o más materiales seleccionados del grupo que consiste en
- silicatos laminares, preferiblemente seleccionados del grupo que consiste en caolinita, metacaolín, montmorillonita, haloisita, hectorita, esmectita, moscovita, pirofilita, silicatos laminares sintéticos y mezclas de los mismos, donde preferiblemente los silicatos laminares están parcial o completamente calcinados,
preferiblemente como una premezcla con el óxido amorfo en partículas,
más preferiblemente como una suspensión premezclada en una fase líquida que también comprende el óxido amorfo en partículas,
donde preferiblemente la fase líquida es una fase líquida acuosa,
donde más preferiblemente la fase líquida es una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad del 80% en peso o más, basado en la cantidad total de la fase líquida,
donde preferiblemente la fase líquida acuosa comprende uno o más compuestos orgánicos,
- agentes de suspensión, preferiblemente arcilla que contenga ilita, esmectita y / o atapulgita,
- agentes humectantes,
- agentes dispersantes,
- agentes anti-sedimentación,
- tintes,
- pigmentos,
- biocidas, preferiblemente fungicidas,
- zeolitas, e
- hidróxido de aluminio.
6. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basado en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, comprende una sustancia más seleccionada del grupo que consiste en
- humo de sílice,
preferiblemente seleccionado del grupo que consiste en
sílice obtenida por oxidación de silicio metálico con un gas que contiene oxígeno, y
sílice obtenida por descomposición térmica de ZrSiO4 a ZrO2 y SiO2,
- sílice amorfa,
- ácido silícico precipitado,
- ácido silícico pirógeno, y
- sílice obtenida por atomización de una masa fundida de sílice y posterior solidificación.
7. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, preferiblemente según la reivindicación 3, con las siguientes etapas en el proceso de preparación de material roto a partir de moldes o machos de fundición usados:
- producir una mezcla de molde que comprende material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble y un dióxido de silicio amorfo en partículas,
- moldear la mezcla de molde,
- curar la mezcla de molde para obtener un macho o molde de fundición curado,
- utilizar el molde o macho de fundición curado en un proceso de fundición de metal para obtener un macho o molde de fundición usado.
8. Método según la reivindicación 7, en el que el aglutinante comprende adicionalmente uno o más compuestos seleccionados del grupo que consiste en
- compuestos que contienen fósforo, preferiblemente seleccionados del grupo que consiste en metafosfato de sodio, polifosfato de sodio y mezclas de los mismos,
- hidratos de carbono,
- tensioactivos, preferiblemente un tensioactivo aniónico, más preferiblemente que porten un grupo sulfato, sulfonato o fosfato,
- sulfato de bario, y
- compuestos oxídicos de boro, preferiblemente seleccionados del grupo que consiste en boratos, borofosfatos, borofosfosilicatos y mezclas de los mismos.
9. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la cantidad total de óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad del 85% en peso o más, basado en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, está
- en el rango de 0,01 a 3,0% en peso, preferiblemente en el rango de 0,03 a 0,9% en peso, más preferiblemente en el rango de 0,04 a 0,8% en peso, lo más preferiblemente en el rango de 0,06 a 0,4 % en peso, basado en el peso total de material roto,
y / o
- en el rango de 10 a 60% en peso, preferiblemente en el rango de 13 a 50% en peso, más preferiblemente en el rango de 20 a 40% en peso, lo más preferiblemente en el rango de 25 a 35 % en peso, basado en el peso total de aglutinante de vidrio soluble endurecido sobre la superficie de las partículas y / o de los agregados de partículas de material refractario en el material roto.
10. Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde
el óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad del 85% en peso o más, basado en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, tiene un D90 de menos de 100 pm, preferiblemente menos de 45 pm, más preferiblemente menos de 25 pm, lo más preferiblemente menos de 5 pm,
y / o
el tamaño de partícula del material roto está en el rango de 100 a 600 pm, preferiblemente en el rango de 120 a 550 pm, más preferiblemente en el rango de 150 a 500 pm,
y / o
la relación del D90 del óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basado en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, respecto al tamaño de las partículas y / o agregados de partículas de material refractario en el material roto es menos de 1:1, preferiblemente menos de 1:10, más preferiblemente menos de 1:20 , lo más preferiblemente menos de 1:120.
11. Método, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, para preparar una composición refractaria en partículas para su uso en la fabricación de moldes y machos de fundición a partir de moldes o machos de fundición usados formados por material refractario y un aglutinante que contiene vidrio soluble, donde el método comprende las siguientes etapas:
- proporcionar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados o preparar material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, en el que el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie,
- mezclar el material roto con óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basado en la cantidad total del óxido amorfo en partículas, en presencia de una fase líquida acuosa, para obtener una mezcla y
- someter la mezcla a un tratamiento térmico a una temperatura en el rango de 400 a 750 °C, preferiblemente en el rango de 570 a 730 °C, más preferiblemente en el rango de 630 a 730 °C, lo más preferiblemente en el intervalo de 670 a 730 °C, donde el tratamiento térmico se realiza en un lecho fluidizado.
12. Uso de una suspensión acuosa que comprende
- una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad del 80% en peso o más, basada en la cantidad total de la fase líquida, y
- óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad del 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas,
como constituyente de una mezcla de recuperación que comprende material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, en el que el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie.
13. Mezcla de recuperación para tratamiento térmico, que comprende
(i) material roto a partir de moldes o machos de fundición usados, en el que el material roto comprende partículas y / o agregados de partículas de material refractario que tienen aglutinante de vidrio soluble endurecido en su superficie, y
(ii) una suspensión acuosa que comprende
- una fase líquida acuosa que comprende agua en una cantidad del 80% en peso o más, basada en la cantidad total de la fase líquida, y
- óxido amorfo en partículas que comprende dióxido de silicio en una cantidad de 85% en peso o más, basada en la cantidad total del óxido amorfo en partículas.
14. Método de fabricación de un molde o macho de fundición que comprende las siguientes etapas:
- preparar una composición refractaria en partículas de acuerdo con un método como se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11,
- mezclar la composición refractaria en partículas con un aglutinante, preferiblemente un aglutinante de vidrio soluble, - dar forma a la mezcla resultante, y
- curar el aglutinante en dicha mezcla conformada.
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