RS60465B1

RS60465B1 - Mešavina silicijum dioksida i postupak dobijanja

Info

Publication number: RS60465B1
Application number: RS20200582A
Authority: RS
Inventors: Loreto Osvaldo Di; Jacques Tirlocq
Original assignee: Fib-Services Intellectual Sa
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2020-07-31
Also published as: KR20160114578A; WO2015091129A1; US9776923B2; SI3083523T1; BR112016013738B1; HRP20200798T1; UA120504C2; EA031350B1; MX2016007875A; PT3083523T; PL3083523T3; JP6570241B2; EP3083523A1; MX378441B; HUE049770T2; LU92339B1; ZA201604113B; KR102351893B1; CN106061920B; CN106061920A

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak se odnosi na praškastu mešavinu na bazi silicijum dioksida za zavarivanje keramike, pre svega metodom prskanja, i za postupak njenog dobijanja.

[0002] Takve mešavine su poznate u stanju tehnike, videti na primer dokument WO92/19566 ili GB2170191 ili US2599236.

[0003] Do danas, takve praškaste mešavine na bazi silicijum dioksida za prskanje pri zavarivanju keramike se pre svega prave od vatrostalnih zrna transformisanog silicijum dioksida (kristobalit i/ili tridimit), od zapaljivih čestica (Si, Al) i dodatnih elemenata. Vatrostalna zrna transformisanog silicijum dioksida definisanih dimenzija dobijaju se pomoću postupka usitnjavanja ili prosejavanja vatrostalnih delova, kao na primer cigli, koji se najčešće dobijaju od proizvođača vatrostalnih proizvoda kao deklasirani.

[0004] Nažalost, takav postupak ima za rezultat stvaranje velike proporcije sitnih čestica, koje se moraju odstraniti i to se i čini, što vodi opštem učinku reda 50 do 60% za željeni opseg veličine čestica. Sitne čestice potom moraju biti obrađene, što predstavlja značajan trošak (odvoženje na otpad, aglomeracija).

[0005] Uz to, raspoloživost takve materije naravno zavisi od postojeće zalihe i/ili od deklasirane frakcije u normalnoj proizvodnji vatrostalnih delova od silicijum dioksida.

[0006] Najzad, praškasta mešavina koja je dobijena posle usitnjavanja i prosejavanja tih vatrostalnih delova, pre svega deklasiranih, funkcija je mešavine tih vatrostalnih delova. Obično se vatrostalni delovi dobijeni od SiO2peku kako bi se u većoj meri transformisao silicijum dioksid u obliku kvarca u silicijum dioksid koji je sastavljen od kristobalita, tridimita i rezidualnog kvarca. Kod vatrostalnih delova, rezidualni sadržaj kvarca ima minorni značaj jer kvarc silicijum dioksida vatrostalnih delova nastavlja vremenom da se transformiše u kristobalit, in situ, nakon što se ugrade. Na primer, kada se takvi vatrostalni delovi koriste za zidove peći, tokom rada peći, na kraju pečenja silicijum dioksida dobija se oko 100% transformisanog silicijum dioksida u obliku kristobalita i/ili tridimita, budući da njihov odnos zavisi od radne temperature.

[0007] Prilikom reparacije vatrostalnih zidova od silicijum dioksida prskanjem praškaste smeše, korišćenje mešavine sa različitim sadržajem kristobalita/tridimita je problematičnije jer ne omogućava s jedne strane obnovljivost karakteristika zavarenog dela i s druge strane korišćenje u svim mogućim primenama, kao na primer u staklarstvu. Pronalazak ima za cilj da nadomesti nedostatke stanja tehnike time što obezbeđuje postupak koji omogućava značajno smanjivanje procenta nastalih sitnih čestica i prekid zavisnosti od frakcije deklasiranih vatrostalnih delova, a u isto vreme dajući širok spektar primena kao i stabilne karakteristike zavarivanju keramike.

[0008] Za rešavanje ovog problema, prema pronalasku je predviđena mešavina, kako je na početku naznačeno, koja podrazumeva:

a) od 10 do 90% težine, u odnosu na ukupnu težinu mešavine, faze čestica silicijum dioksida koje podrazumevaju kristobalit čiji je sadržaj najmanje 80% težine i rezidualni tridimit čiji je sadržaj najviše 20% težine, poželjno je najviše 17% težine, u odnosu na ukupnu težinu faze čestica silicijum dioksida, i

b) od 90 do 10% težine, u odnosu na ukupnu težinu navedene mešavine, konvencionalne aditive koji formiraju vezivnu fazu koja sadrži najmanje jedan od sledećih elemenata ili jedinjenja: Al, Si, Mg, Ca, Fe, Cr, Zr, okside Al2O3, SIO2, MgO, CaO, Fe2O3, Cr2O3, ZrO2, BaO, SrO, perokside CaO2, MgO2, BaO2, SrO2,

navedene čestice silicijum dioksida imaju prosečnu veličinu čestica koja je dobijena prosejavanjem d50između 350 i 800 µm, poželjno između 400 i 500 µm.

[0009] Oznaka dxpredstavlja prosečan prečnik čestica prilikom prosejavanja, izražen u µm, u odnosu na koji je X% izmerenih čestica ili zrna manji.

[0010] Kao što se može konstatovati, mešavina prema ovom pronalasku pre prskanja ima visok sadržaj kristobalita kao i adekvatnu veličinu čestica za dobre uslove prskanja. Stoga, kada se naprsline repariraju pomoću takve mešavine, konverzija rezidualnog tridimita se odvija in situ i zavarivanje brzo postiže gotovo potpunu konverziju u kristobalit.

[0011] Povoljno je što u mešavini prema ovom pronalasku, navedene čestice silicijum dioksida imaju d3 max1100 µm, poželjno 1000 µm.

[0012] Oznaka dx maxpredstavlja maksimalan prečnik čestica koji je dobijen prosejavanjem, izražen u µm, u odnosu na koji je X% izmerenih čestica ili zrna veći.

[0013] U posebnom obliku izrade, prema ovom pronalasku, navedene čestice silicijum dioksida u mešavini imaju d3 min150 µm, poželjno 200 µm, što dovodi do mešavine čiji je sadržaj sitnih čestica veoma ograničen, a da se pritom ne mora odstraniti značajna frakcija sitnih čestica, što u velikoj meri smanjuje uticaj na životnu sredinu i troškove obrade tih sitnih čestica.

[0014] Oznaka dx minpredstavlja minimalan prečnik čestica koji je dobijen prosejavanjem, izražen u µm, u odnosu na koji je X% izmerenih čestica ili zrna manji.

[0015] Poželjno je da u mešavini prema ovom pronalasku navedene čestice silicijum dioksida imaju sadržaj SiO2koji je veći ili jednak 97%, poželjno veći ili jednak 98%, ili još bolje veći ili jednak 99% težine, u odnosu na ukupnu težinu čestica silicijum dioksida.

[0016] Tako je čistoća navedenih čestica silicijum dioksida veoma visoka, čime se poboljšava kvalitet dobijene vatrostalnosti, naročito pri zavarivanju keramike.

[0017] Povoljno je što, prema ovom pronalasku, mešavina sadrži od 20 do 85% težine fazu čestica silicijum dioksida i od 80 do 15% težine vezivnu fazu, u odnosu na ukupnu težinu mešavine.

[0018] Poželjno je da mešavina prema ovom pronalasku sadrži od 50 do 85% težine fazu čestica silicijum dioksida i od 50 do 15% težine vezivnu fazu, u odnosu na ukupnu težinu mešavine.

[0019] U poželjnom načinu izrade mešavine prema pronalasku, pomenuta vezivna faza sadrži najmanje jedan od elemenata ili jedinjenja izabranih u grupi koju čine CaO, MgO, xCaO.yMgO gde x i y predstavljaju masene udele gde je x+y ≤ 100, i sadrži najmanje MgO, eventualno od mešanog oksida xCaO.yMgO gde x i y predstavljaju masene udele gde je x+y ≤ 100.

[0020] Drugi vidovi izrade mešavine prema pronalasku navedeni su u zahtevima u nastavku ovog dokumenta.

[0021] Pronalazak takođe ima za predmet postupak pripreme praškaste mešavine na bazi silicijum dioksida za zavarivanje keramike, pre svega prskanjem.

[0022] Takođe su poznati postupci proizvodnje kristobalita termičkom obradom kvarca.

[0023] Na primer, postupak prema FR1008888 ili GB686876 sastoji se u topljenju (na 1700°C) veoma čistog silicijum dioksidovog peska (99,8% težine je silicijum dioksid), u prisustvu katalitičke količine oksida alkalnog metala ili zemnoalkalnog oksida. Osim toga, dokument FR1008888 podvlači da ta količina zavisi od oksida, ali mora da bude prilično značajna kako bi se masa istopljenog peska kristalizovala u kristobalit tokom hlađenja. Oksid ima ulogu devitrifikacionog katalizatora.

[0024] Postupci koji su opisani u ova dva dokumenta omogućavaju da se izbegne usitnjavanje i trijaža sirovine i dobijenog vatrostalnog proizvoda. Naime, masa dobijenog vatrostalnog proizvoda je krhka, lako se lomi i transformiše u fini prah, koji potom treba prosejati kako bi se zadržala željena veličina čestica, što rezultira neizvesnim učinkom.

[0025] Dokument FR1005233 se odnosi na poboljšanu verziju postupka iz dokumenta FR1008888 u kojem je kvarcni silicijum dioksid prethodno prosejan, na što je moguće manju veličinu (sito 100 mesh = < 150µm), a zatim se poprska rastvorom sode ili alkalnih soli ili zemnoalkalnih soli u katalitičkoj koncentraciji (1% težine).

[0026] Nažalost, takav postupak iznova zahteva korišćenje katalizatora i primenjuje se samo na česticama kvarca malih dimenzija.

[0027] Dokument GB485871 se odnosi na vatrostalnu mešavinu i fokusira na eliminaciju ili minimalizaciju promene zapremine materije nerazdvojive od procesa transformacije kvarca u transformisane varijetete vatrostalnog materijala, omogućavajući tako da se radi na nižoj temperaturi.

[0028] Nažalost, u ovom dokumentu ponovo se pribegava korišćenju agenasa za granularno uvećavanje koje se sastoje od soli alkalnih metala ili zemnoalkalnih soli, pre svega halogenid tih metala da bi se pretransformisala kvarcna sirovina u tridimit i/ili kristobalit. Njoj se zatim dodaje vezivni agens kako bi se uobličili i pekli vatrostalni proizvodi u najboljim uslovima.

[0029] Dokumenti EP283933 i EP 451818 se odnose na postupak proizvodnje aglomerisanog silicijum dioksida tipa kristobalita. Na osnovu dokumenta EP283933, taj postupak podrazumeva

1. etapu dodavanja najmanje jednog jedinjenja alkalnog metala (od 5 do 500 ppm) amorfnom silicijum dioksidu, veoma sitnom (mikronskom, površina BET = 50m<2>/g);

2. obradu na temperaturi između 1000 i 1300°C, poželjno između 1200 i 1300°C da bi se silicijum dioksid makar delimično transformisao u kristobalit; i

3. etapu eliminacije alkalnog metala zagrevanjem materijala na temperaturama većim od 1300°C kako bi se formirala aglomerisana vatrostalna masa koja sadrži kristobalit, koji se može lako pretvoriti u prah.

[0030] Prema dokumentu EP451818, postupak koji je alternativan onom koji je objavljen u dokumentu EP283933, je postupak u kojem se amorfni silicijum dioksid transformiše u kristobalit bez upotrebe alkalnih metala, već u prisustvu kristobalita (najmanje 5% težine) na temperaturi između 1400 i 1700°C, a taj kristobalit je napravljen u prvoj etapi postupkom koji je opisan u EP283933.

[0031] Postupak prema ovom pronalasku je naznačen time što sadrži sledeće etape:

a) pripremu faze čestica silicijum dioksida koje imaju sadržaj kristobalita od najmanje 80% težine i sadržaj rezidualnog tridimita od najviše 20 %, posebno najviše 17% težine, u odnosu na ukupnu težinu faze čestica silicijum dioksida i od

b) mešanja navedene faze čestica silicijum dioksida sa jednim ili više konvencionalnih aditiva koji formiraju vezivnu fazu za zavarivanje keramike, navedena vezivna faza podrazumeva najmanje jedan od sledećih elemenata ili jedinjenja: Al, Si, Mg, Ca, Fe, Cr, Zr, okside Al2O3, SIO2, MgO, CaO, Fe2O3, Cr2O3, ZrO2, BaO, SrO, perokside CaO2, MgO2, BaO2, SrO2.

pomenuta etapa pripreme navedene faze čestica silicijum dioksida koja podrazumeva stavljanje čestica kvarcnog peska iz kamenoloma koji ima prosečnu veličinu čestica dobijenih prosejavanjem, d50, između 350 i 800 µm, poželjno između 400 i 500 µm, u rotacionu peć koja dostiže temperaturu između 1400 i 1500°C u zonu koja se naziva najtoplijom i pečenje tokom određenog vremenskog perioda do dobijanja navedene faze čestica silicijum dioksida.

[0032] U postupku prema ovom pronalasku, čestice kvarcnog peska su izabrane zbog njihove velike čistoće i posebne veličine koja omogućava da se dobije faza čestica silicijum dioksida željene finalne veličine čestica, a da se ne prolazi nužno kroz etape usitnjavanja i sečenja čestica koje značajno utiču na životnu sredinu, bilo zbog energije koja je potrebna za usitnjavanje ili zbog generisanja sitnih čestica koje se odbacuju.

[0033] Uz to, pokazalo se relativno iznenađujuće da odabrane čestice kvarcnog peska iz kamenoloma zadržavaju svoje dimenzije nakon pečenja, ne dovodeći do naknadne obrade sitnih čestica i mogu da se koriste takve kakve jesu u praškastoj mešavini za kasnije upotrebe, pre svega za zavarivanje keramike. Osim toga, poboljšana je efikasnost konverzije u kristobalit, takođe posebnim izborom kvaliteta i dimenzija čestica kvarcnog peska iz kamenoloma.

[0034] Stoga postupak prema ovom pronalasku ima brojne prednosti: s jedne strane, on omogućava prekid zavisnosti u odnosu na dobavljanje deklasirane frakcije vatrostalnih delova i održavanje kvaliteta čestica silicijum dioksida, nakon izbora ležišta kvarcnog peska iz kamenoloma i, s druge strane, on omogućava da se dobije veoma visok učinak transformacije kvarca u kristobalit, a da se pritom čuva željena dimenzija čestica i nastaju veoma mali gubici materije. Osim toga, on obezbeđuje veliku obnovljivost karakteristika transformisanog peska i još više mešavine za zavarivanje keramike. Najzad, on poboljšava performanse i pouzdanost materijala dobijenog zavarivanjem keramike. Naime, tokom prskanja pri zavarivanju keramike, važno je vladati distribucijom veličine čestica praškaste mešavine, jer ona utiče na maseni protok navedene mešavine koja se prska prema vatrostalnom zidu koji se reparira.

[0035] Ovo ima veliki značaj za garantovanje obnovljive kinetičke energije česticama koje će uticati na vatrostalni zid. Ta kinetička energija čestica može na primer da se karakteriše i podešava akustičnim merama koje se ostvaruju tokom prenosa smeše pokretački gas – praškasta mešavina za zavarivanje keramike kako bi se izbegli problemi segregacije pomenute praškaste mešavine tokom pneumatskog prenosa (cev mlaznica) i još više tokom kretanja prema vatrostalnom zidu koji se reparira. Optička karakteristika na izlazu iz mlaznice u vidu kamere sa velikom brzinom zatvarača je dodatno sredstvo.

[0036] Prednost je što pomenute čestice kvarcnog peska iz kamenoloma imaju d5 min150 µm, poželjno 200 µm, koji omogućava od samog početka, izborom frakcije dimenzija čestica kvarcnog peska iz kamenoloma da se limitira procenat sitnih čestica koje ulaze u postupak.

[0037] Poželjno je da pomenute čestice kvarcnog peska iz kamenoloma imaju pre pečenja sadržaj SiO2veći ili jednak 97%, poželjno veći ili jednak 98%, i još bolje veći ili jednak 99% težine u odnosu na ukupnu težinu čestica kvarcnog peska iz kamenoloma, budući da su čestice kvarcnog peska iz kamenoloma izabrane zbog njihove velike čistoće.

[0038] Prednost je što u postupku prema ovom pronalasku, zona koja se naziva najtoplijom ima temperaturu veću ili jednaku 1430°C, poželjno veću ili jednaku 1450°C. To omogućava pospešivanje faze kristobalit koja je stabilna na 1450°C na štetu tridimita.

[0039] Prednost je što pomenute čestice silicijum dioksida imaju d3 max1100 µm, poželjno 1000 µm. Naime, posle pečenja, ne zapažaju se žarenje ili aglomeracija. Čestice imaju uglavnom željenu dimenziju za prskanje odnosno gotovo odsustvo čestica koje imaju veličinu veću od 1000 µm.

[0040] Takođe je prednost što pomenute čestice silicijum dioksida imaju d3 min150 µm, poželjno 200 µm. Čestice silicijum dioksida (posle pečenja) obično ne sadrže ili sadrže malo sitnih čestica koje se naknadno odbacuju.

[0041] U jednom poželjnom obliku izrade, pomenute čestice silicijum dioksida imaju sadržaj SiO2veći ili jednak 97%, poželjno veći ili jednak 98%, i još bolje veći ili jednak 99% težine u odnosu na ukupnu težinu čestica silicijum dioksida, što predstavlja veoma visoku čistoću koja omogućava širok spektar primena.

[0042] U jednom posebno povoljnom obliku realizacije, pomenuta faza čestica silicijum dioksida sadrži najmanje 80% težine kristobalita i najviše 15% težine tridimita, u odnosu na ukupnu težinu mešavine faze čestica silicijum dioksida. Osim toga, u tim česticama silicijum dioksida sadržaj kristobalita je pogodno veći od 96%, poželjno veći od 97%, i još poželjnije veći od 98%, i još bolje veći ili jednak 99% težine u odnosu na ukupnu težinu čestica silicijum dioksida.

[0043] Prednost je što se u postupku prema ovom pronalasku, tokom pomenute faze mešanja, od 20 do 85% težine faze čestica silicijum dioksida i od 80 do 15% težine vezivne faze, u odnosu na ukupnu težinu mešavine, stavlja u rezeroar za mešanje.

[0044] Poželjno je da se, u postupku prema ovom pronalasku, tokom pomenute etape mešanja, od 50 do 85% težine faze čestica silicijum dioksida i od 50 do 15% težine vezivne faze, u odnosu na ukupnu težinu mešavine, stavi u rezeroar za mešanje.

[0045] U jednom drugom poželjnom obliku realizacije postupka prema ovom pronalasku, pomenuta vezivna faza podrazumeva najmanje jedan od elemenata ili jedinjenja izabranih iz grupe koju čine CaO, MgO, xCaO.yMgO gde x i y predstavljaju masene udele gde je x+y ≤ 100, i podrazumeva poželjno je, najmanje MgO, eventualno iz mešanog oksida xCaO.yMgO gde x i y predstavljaju masene udele gde je 100.

[0046] Drugi oblici realizacije postupka prema pronalasku navedeni su u zahtevma koji su dati u nastavku ovog dokumenta.

[0047] Druge karakteristike, detalji i prednosti pronalaska pokazaće se iz opisa koji je dat u nastavku teksta, bez ograničenja i uz upućivanje na primere.

Primer 1

[0048] Kvarcni pesak iz kamenoloma je izabran zbog njegove hemijske čistoće (SiO2> 99%) i veličine čestica koja odgovara primeni u smeši za zavarivanje keramike (> 1000 µm < 5%: d50između 400 i 600 µm i <200 µm < 5%).

[0049] Ubacuje se stalnim prilivom u rotacionu industrijsku peć koja dostiže 1500°C u najtoplijoj zoni gde ostaje 2 do 3 sata. Nakon hlađenja, vrši se njegova mineraloška analiza (difrakcija RX) i analiza veličine čestica (prosejavanjem).

Rezultati (na prosečnom uzorku dobijenom iz više njih)

[0050] Mineralogija: kristobalit = 89%; tridimit = 10%; rezidualni kvarc = 1% ;

Veličina čestica: > 1000 µm = 1-2%; d50= 400-500 µm; <200 µm = 1-3%

[0051] Transformacija kvarca je dakle potpuna (rezudualni kvarc = 1%), ona stvara proizvod koji se sastoji velikim delom od kristobalita sa manjim sadržajem tridimita (= 10%); veličina čestica posle transformacije je praktično ista kao i pre termičke obrade, bez značajnog generisanja sitnih čestica koje se uklanjaju.

[0052] Ovom silicijum dioksidu koji je transformisan postupkom dodaju se sastojci koji kompletiraju smešu za zavarivanje keramike (15% metal silicijuma u prahu 3% živog kreča), nakon čega se vrši probni test zavarivanja keramike u peći; dobijena keramička masa ima sledeće karakteristike: prividna gustina = 2,2 g/cm<3>; otvorena poroznost – 6 vol %; mehanička otpornost na kompresiju (gnječenje pomoću cilindra) = 80 MPa. Ove karakteristike su bolje od karakteristika konvencionalne cigle od silicijum dioksida (poroznost = 18-22 vol %; otpornost na kompresiju = 30-40 MPa).

[0053] Uz to, neočekivano, tako dobijena masa zavarivanjem keramike ima značajno manju termičku dilataciju (ΔL/L = 0,6 % linearno na 1000°C) u odnosu na termičku dilataciju klasične cigle od silicijum dioksida (ΔL/L = 1,2 % linearno na 1000°C). Naime, minerološka analiza pokazuje visoku proporciju kvarcnog stakla (amorfna frakcija = 60%) i smanjeni sadržaj kristobalita (kristoblit = 15%).

[0054] Ovo smanjenje koeficijenta termičke dilatacije daje toj keramičkoj masi bolju izdržljivost na termičke udare, što je na primer korisno u zoni u blizini vrata komore koksne peći.

[0055] Etapa ponovnog pečenja na visokoj temperaturi (5 dana na 1200°C) je omogućila rekristalizaciju ove amorfne frakcije u kristobalit, što pojačava izdržljivost na visoku temperaturu i doprinosi dugotrajnom korišćenju. Naime, pod uticajem ponovnog pečenja, vrednosti koje su izmerene pomoću vatrostalnosti pod opterećenjem (refractoriness-under-load) prelaze sa T0,5 = 1490 na T0,5 = 1530 °C.

Primer 2

[0056] Efekat smanjenja sadržaja kristobalita koji je proistekao iz postupka ilustrovan je izradom sledeće smeše: 3/4 silicijum dioksida transformisanog u kristobalit koji je proistekao iz postupka i 1/4 transformisanog silicijum dioksida koji je dobijen od usitnjenih cigli, ostali sastojci (Si+CaO) su isti oni koji su dati u primeru 1.

[0057] Keramička masa dobijena zavarivanjem keramike ima veću termičku dilataciju (ΔL/L = 1,0 % linearno na 1000°C), blizu vrednosti koju ima klasična cigla od silicijum dioksida (ΔL/L = 1,2 % linearno na 1000°C). To je rezultat sadržaja amorfne frakcije koja ne dostiže više od 30% umesto 60% (Primer 1), a sadržaj kristobalita raste sa 15 na 45%.

[0058] Kao u primeru 1, etapa ponovnog pečenja (5 dana na 1200°C) je omogućila potpunu rekristalizaciju (bez amorfne frakcije i sadržaj kristobalita povećan na 65%), što ojačava otpornost na visoku temperaturu.

Primer 3

[0059] Od iste mase silicijum dioksida termički transformisanog u kristobalit, priprema se smeša za zavarivanje keramike u kojoj smo zamenili živi kreč CaO magnezijum oksidom MgO. Keramička masa tako dobijena zavarivanjem keramike ima sledeće karakteristike: njena termička dilatacija je postala izuzetno slaba (ΔL/L = 0,05 % linearno na 1000°C) zahvaljujući povećanju sadržaja amorfne frakcije (70%) koja se pokazala mineraloškom analizom.

[0060] Ta gotovo nepostojeća termička dilatacija daje tako dobijenoj keramičkoj masi izuzetnu otponost na termičke udare.

[0061] Kao i uprimerima 1 i 2, etapa ponovnog pečenja od 5 dana na 1200°C je potvrdila da je ta amorfna frakcija sposobna da se rekristalizuje u kristobalit, ako radna temperature prelazi 1100°C, što je slučaj u središtu komore koksne peći.

Primer 4

[0062] Kao u primeru 2, silicijum dioksid koji je termički transformisan postupkom može takođe da bude upotrebljen u smeši sa silicijum dioksidom koji je dobijen klasičnom operacijom mrvljenje-prosejavanje vatrostalnih cigli od silicijum dioksida (kristobalit tridimit).

[0063] U tom smislu, smeša za zavarivanje keramike se ovog puta sastoji od 3/4 transformisanog silicijum dioksida koji je nastao postupkom i 1/4 ponovo usitnjenog silicijum dioksida, ostali sastojci (Si i MgO) su oni kao u Primeru 3.

[0064] Keramička masa dobijena zavarivanjem keramike ima karakteristike koje su navedene u tabeli u nastavku teksta.

Tabela

[0065] U odnosu na primer 2 (prelaz sa CaO na MgO), treba istaći smanjenje termičke dilatacije (sa 1,0 na 0,2% linearno na 1000°C) koje pogoduje izdržljivosti na termičke udare. To je dobijeno zahvaljujući visokom sadržaju amorfne faze (60%).

[0066] Zahvaljujući rekristalizaciji koja se dobija ponovnim pečenjem, primećuje se poboljšanje termičkih i mehaničkih karakteristika, što bi trebalo da se odrazi na duži upotrebni vek, na primer u koksnoj peći.

[0067] Podrazumeva se da ovaj pronalazak nije ni na koji način ograničen na gore navedene opisane oblike realizacije i da mnoge izmene mogu biti unete, a da se pritom ne izađe iz okvira zahteva koji su dati u produžetku ovog dokumenta.

Claims

Patentni zahtevi

1. Praškasta mešavina na bazi silicijum dioksida za zavarivanje keramike, pre svega prskanjem, obuhvata

a) od 10 do 90% težine u odnosu na ukupnu težinu mešavine faze čestica silicijum dioksida koje podrazumevaju kristobalit u sadržaju od najmanje 80% težine i rezidualni tridimit u sadržaju od najviše 20% težine, poželjno najviše 17% težine u odnosu na ukupnu težinu faze čestica silicijum dioksida,

b) od 90 do 10% težine, u odnosu na ukupnu težinu pomenute mešavine, konvencionalne aditive koji čine vezivnu fazu koja sadrži najmanje jedan od sledećih elemenata ili jedinjenja: Al, Si, Mg, Ca, Fe, Cr, Zr, okside Al2O3, SiO2, MgO, CaO, Fe2O3, Cr2O3, ZrO2, BaO, SrO, perokside CaO2, MgO2, BaO2, SrO2, i,

pomenute čestice silicijum dioksida imaju prosečnu veličinu čestica dobijenih prosejavanjem d50između 350 i 800 µm, poželjno između 400 i 500 µm.

2. Mešavina prema zahtevu 1, u kojoj pomenute čestice silicijum dioksida imaju d3 max1100 µm, poželjno 1000 µm, gde je d3 maxmaksimalan prečnik čestica dobijen prosejavanjem u odnosu na koji je 3% izmerenih čestica veće.

3. Mešavina prema zahtevima 1 i 2, u kojoj pomenute čestice silicijum dioksida imaju d3 min150 µm, poželjno 200 µm, gde je d3 minminimalan prečnik čestica dobijen prosejavanjem u odnosu na koji je 3% izmerenih čestica manje.

4. Mešavina prema jednom od bilo kojih prethodnih zahteva, u kojoj pomenute čestice silicijum dioksida imaju sadržaj SiO2veći ili jednak 97%, poželjno veći ili jednak 98%, i još bolje veći ili jednak 99% težine, u odnosu na ukupnu težinu čestica silicijum dioksida.

5. Mešavina prema jednom od bilo kojih prethodnih zahteva, sadrži od 20 do 85% težine faze čestica silicijum dioksida i od 80 do 15% težine vezivne faze, u odnosu na ukupnu težinu mešavine.

6. Mešavina prema jednom od bilo kojih prethodnih zahteva, sadrži od 50 do 85% težine faze čestica silicijum dioksida i od 50 do 15% težine vezivne faze, u odnosu na ukupnu težinu mešavine.

7. Mešavina prema jednom od zahteva od 1 do 6, u kojoj pomenuta vezivna faza sadrži najmanje jedan od elemenata ili jedinjenja izabranih iz grupe koju čine CaO, MgO, xCaO.yMgO gde x i y predstavljaju masene udele gde je x+y ≤ 100.

8. Mešavina prema jednom od zahteva od 1 do 7, u kojoj pomenuta vezivna faza sadrži najmanje MgO, eventualno iz mešovitog oksida xCaO.yMgO gde x i y predstavljaju masene udele gde je x+y ≤ 100.

9. Postupak pripreme praškaste mešavine na bazi silicijum dioksida za zavarivanje keramike, pre svega prskanjem, podrazumeva etape:

a) pripreme faze čestica silicijum dioksida koja sadrži kristobalit u sadržaju od najmanje 80% težine i rezidualni trimidit u sadržaju od najmanje 20% težine, pre svega najviše 17% težine, u odnosu na ukupnu težinu faze čestica silicijum dioksida, i

b) mešanje pomenute faze čestica silicijum dioksida sa jednim ili više konvencionalnih aditiva koji formiraju vezivnu fazu pri zavarivanju keramike, pomenuta vezivna faza sadrži najmanje jedan od sledećih elemenata ili jedinjenja: Al, Si, Mg, Ca, Fe, Cr, Zr, okside Al2O3, SiO2, MgO, CaO, Fe2O3, Cr2O3, ZrO2, BaO, SrO, perokside CaO2, MgO2, BaO2, SrO2,

navedena etapa pripreme pomenute faze čestica silicijum dioksida podrazumeva dovođenje čestica kvarcnog peska iz kamenoloma koje imaju prosečnu dimenziju čestica dobijenu prosejavanjem d50izeđu 350 i 800 µm, poželjno između 400 i 500 µm, u rotacionu peć koja dostiže od 1400°C do 1500°C u zoni koja se naziva najtoplijom i pečenje tokom prethodno određenog vremenskog perioda kako bi se dobila pomenuta faza čestica silicijum dioksida.

10. Postupak pripreme prema zahtevu 9, u kojem pomenute čestice kvarcnog peska iz kamenoloma imaju d5 max1100 µm, poželjno 1000 µm, gde je d5 maxmaksimalan prečnik čestica koji je dobijen prosejavanjem u odnosu na koji je 5% izmerenih čestica veće.

11. Postupak pripreme prema zahtevu 9 ili prema zahtevu 10, u kojem pomenute čestice kvarcnog peska iz kamenoloma imaju d5 min150 µm, poželjno 200 µm, gde je d5 minminimalan prečnik čestica koji je dobijen prosejavanjem u odnosu na koji su 5% izmerenih čestica manje.

12. Postupak pripreme prema jednom od zahteva od 9 do 11, u kojem navedene čestice kvarcnog peska iz kamenoloma imaju pre pečenja sadržaj SiO2veći ili jednak 97%, poželjno veći ili jednak 98%, i još bolje veći ili jednak 99% težine, u odnosu na ukupnu težinu čestica kvarcnog peska iz kamenoloma.

13. Postupak pripreme prema jednom od zahteva od 9 do 12, u kojem zona koja se naziva najtoplijom ima temperaturu veću ili jednaku 1430°C, još bolje veću ili jednaku 1450°C.

14. Postupak pripreme prema jednom od zahteva od 9 do 13, u kojem pomenute čestice silicijum dioksida imaju d3 max1100 µm, poželjno 1000 µm, gde je d3 maxprečnik čestica koji je dobijen prosejavanjem u odnosu na koji je 3% izmerenih čestica veće.

15. Postupak pripreme prema jednom od zahteva od 9 do 14, u kojem pomenute čestice silicijum dioksida imaju d3 min150 µm, poželjno 200 µm, gde je d3 minprečnik čestica koji je dobijen prosejavanjem u odnosu na koji je 3% izmerenih čestica manje.

16. Postupak pripreme prema jednom od zahteva od 9 do 15, u kojem pomenute čestice silicijum dioksida imaju sadržaj SiO2veći ili jednak 97%, poželjno veći ili jednak 98%, i još bolje veći ili jednak 99% težine, u odnosu na ukupnu težinu čestica silicijum dioksida.

17. Postupak pripreme prema jednom od zahteva od 9 do 16, u kojem navedena faza čestica silicijum dioksida sadrži najmanje 80% težine kristobalita i najviše 15% težine tridimita, u odnosu na ukupnu težinu faze čestica silicijum dioksida.

18. Postupak pripreme prema jednom od zahteva od 9 do 17, u kojem se tokom navedene etape mešanja, od 20 do 85% težine faze čestica silicijum dioksida i od 80 do 15% težine vezivne faze, u odnosu na ukupnu težinu mešavine, stavlja u rezervoar za mešanje.

19. Postupak pripreme prema jednom od zahteva od 9 do 18, u kojem se tokom navedene etape mešanja, od 50 do 85% težine faze čestica silicijum dioksida i od 50 do 15% težine vezivne faze, u odnosu na ukupnu težinu mešavine, stavlja u rezervoar za mešanje.

20. Postupak pripreme prema jednom od zahteva od 9 do 19, u kojem navedena vezivna faza sadrži najmanje jedan od elemenata ili jedinjenja izabranih u grupi koju čine CaO, MgO, xCaO.yMgO gde x i y predstavljaju masene udele gde je x+y ≤ 100.

21. Postupak pripreme prema jednom od zahteva od 9 do 20, u kojem navedena vezivna faza sadrži najmanje MgO, eventualno iz mešanog oksida xCaO.yMgO gde x i y predstavljaju masene udele gde je x+y ≤ 100.

Izdaje i štampa: Zavod za intelektualnu svojinu, Beograd, Kneginje Ljubice 5