La mayoría de las materias primas para materiales refractarios son materiales de bismuto no plásticos, y resulta difícil procesarlos directamente para obtener productos semiacabados. Por lo tanto, es necesario utilizar un aglutinante orgánico externo, un aglutinante inorgánico o un aglutinante mixto. Las diversas materias primas refractarias especiales se someten a una dosificación estricta y precisa para obtener un material de lodo con distribución uniforme de partículas y agua, cierta plasticidad y fácil moldeo, así como productos semiacabados. Es necesario adoptar un proceso de producción de alta eficiencia, con un buen efecto de mezclado y una mezcla adecuada.
(1) Emparejamiento de partículas
Mediante una composición de partículas adecuada, se puede obtener un producto con la mayor densidad aparente posible a partir de la masa de arcilla (barro). Teóricamente, se probó una esfera de un solo tamaño, de diferentes diámetros y materiales, y la densidad aparente fue prácticamente la misma. En cualquier caso, la porosidad fue del 38 % ± 1 %. Por lo tanto, para una esfera de un solo tamaño, su densidad aparente y porosidad son independientes del tamaño y de las propiedades del material, y siempre se apilan en forma hexagonal con un número de coordinación de 8.
El método de apilamiento teórico de una partícula individual del mismo tamaño incluye un cubo, una columna oblicua simple, una columna oblicua compuesta, una forma piramidal y un tetraedro. Los diversos métodos de apilamiento de esferas del mismo tamaño se muestran en la Figura 24. La relación entre el método de deposición de partículas individuales y la porosidad se muestra en la Tabla 2-26.
Para aumentar la densidad aparente del material y reducir la porosidad, se utiliza una esfera de tamaño de partícula desigual, es decir, se añade un cierto número de esferas pequeñas a la esfera grande para aumentar la composición de la esfera, y la relación entre el volumen ocupado por la esfera y la porosidad se muestra en la tabla 2-27.
Con los ingredientes del clínker, las partículas gruesas son de 4,5 mm, las partículas intermedias son de 0,7 mm, las partículas finas son de 0,09 mm, y el cambio de la porosidad del clínker se muestra en la Figura 2-5.
Según la Figura 2-5, las partículas gruesas representan entre el 55 % y el 65 %, las partículas medianas entre el 10 % y el 30 %, y el polvo fino entre el 15 % y el 30 %. La porosidad aparente puede reducirse al 15,5 %. Por supuesto, la composición de los materiales refractarios especiales puede ajustarse adecuadamente según las propiedades físicas y la forma de las partículas.
(2) Agente adhesivo para productos refractarios especiales
Dependiendo del tipo de material refractario especial y del método de moldeo, los aglutinantes que se pueden utilizar son:
(1) Método de inyección, goma arábiga, polivinil butiral, hidrazina metilcelulosa, acrilato de sodio, alginato de sodio y similares.
(2) El método de compresión, incluidos los lubricantes, glicoles,
Alcohol polivinílico, metilcelulosa, almidón, dextrina, maltosa y glicerina.
(3) Método de inyección de cera caliente, los aglutinantes son: cera de parafina, cera de abejas, lubricantes: ácido oleico, glicerina, ácido esteárico y similares.
(4) Método de moldeo, agente aglutinante: metilcelulosa, etilcelulosa, acetato de celulosa, polivinil butiral, alcohol polivinílico, acrílico; plastificante: polietilenglicol, ácido dioctano fosfórico, peróxido de dibutilo, etc.; agente dispersante: glicerina, ácido oleico; disolvente: etanol, acetona, tolueno y similares.
(5) Método de inyección, resina termoplástica polietileno, poliestireno, polipropileno, acetilcelulosa, resina de propileno, etc., también puede calentar resina fenólica dura; lubricante: ácido esteárico.
(6) Método de prensado isostático, alcohol polivinílico, metilcelulosa, utilizando líquido residual de pulpa de sulfito, fosfato y otras sales inorgánicas para la formación de pellets.
(7) Método de prensado, metilcelulosa, dextrina, alcohol polivinílico, líquido residual de pulpa de sulfito, jarabe o diversas sales inorgánicas; líquido residual de pulpa de sulfito, metilcelulosa, goma arábiga, dextrina o sales de ácidos inorgánicos e inorgánicos, como ácido fosfórico o fosfatos.
(3) Aditivos para productos refractarios especiales
Para mejorar ciertas propiedades de los productos refractarios especiales, se controla la conversión de la forma cristalina del artículo, se reduce la temperatura de cocción y se añade una pequeña cantidad de aditivos a la mezcla. Estos aditivos son principalmente óxidos metálicos, óxidos no metálicos, óxidos de metales de tierras raras, fluoruros, boruros y fosfatos. Por ejemplo, añadir entre un 1 % y un 3 % de ácido bórico (H2BO3) al γ-Al2O3 puede promover la conversión. La adición de entre un 1 % y un 2 % de TiO2 al Al2O3 puede reducir considerablemente la temperatura de cocción (aproximadamente 1600 °C). La adición de TiO2, Al2O3, ZiO2 y V2O5 al MgO promueve el crecimiento de los granos de cristobalita y disminuye la temperatura de cocción del producto. La adición de CaO, MgO, Y2O3 y otros aditivos a la materia prima de ZrO2 permite obtener una solución sólida de zirconia cúbica que es estable desde la temperatura ambiente hasta los 2000 °C después de un tratamiento a alta temperatura.
(4) Método y equipo para mezclar
Método de mezcla en seco
La mezcladora de contracorriente fuerte inclinada fabricada por Shandong Konyle tiene un volumen de 0,05 a 30 m³, es adecuada para mezclar diversos polvos, gránulos, escamas y materiales de baja viscosidad, y está equipada con un dispositivo de adición y pulverización de líquidos.
2. Método de mezcla húmeda
En el método convencional de mezcla húmeda, los ingredientes de las distintas materias primas se colocan en una mezcladora planetaria equipada con un revestimiento protector para una molienda fina. Una vez formada la pulpa, se añaden un plastificante y otros aditivos para ajustar la densidad del lodo, y la mezcla se homogeneiza en una mezcladora planetaria de eje vertical. Posteriormente, se granula y se seca en un secador de granulación por pulverización.
Mezclador planetario
3. Método de composición plástica
Para producir un método de composición altamente versátil para un producto refractario especial apto para moldeo plástico o moldeo por inyección, se utiliza un mezclador planetario. En este método, diversas materias primas, aditivos, plastificantes, lubricantes y agua se mezclan minuciosamente, y luego se mezclan en un mezclador intensivo de alta eficiencia para eliminar las burbujas. Para mejorar la plasticidad del lodo, este se mezcla con material residual y se somete a una segunda mezcla en la máquina de arcilla antes del moldeo. Koneile fabrica mezcladores potentes y de alta eficiencia, como se muestra a continuación:
Mezclador eficiente y potente
Mezclador a contracorriente
4. Método de mezcla semiseca
Adecuado para métodos de mezcla con menor humedad. El uso del método de mezcla semiseca es necesario para los productos refractarios especiales formados mecánicamente a partir de ingredientes granulares (ingredientes gruesos, medianos y finos en tres etapas). Los ingredientes se procesan en una mezcladora de arena, un molino húmedo, una mezcladora planetaria o una mezcladora forzada.
El procedimiento de mezclado consiste en mezclar primero en seco los distintos granulados, añadir la solución acuosa que contiene el aglutinante (inorgánico u orgánico) y agregar el polvo fino mezclado (que incluye el agente de combustión, el agente de expansión y otros aditivos). El tiempo de mezclado suele ser de 20 a 30 minutos. La mezcla debe evitar la segregación por tamaño de partícula y el agua debe distribuirse uniformemente. Si es necesario, el material de la mezcla debe quedar bien sujeto durante el moldeo.
El contenido de humedad del producto conformado por prensado se controla entre el 2,5 % y el 4 %; el contenido de humedad del producto moldeado con forma de lodo se controla entre el 4,5 % y el 6,5 %; y el contenido de humedad del producto moldeado por vibración se controla entre el 6 % y el 8 %.
(1) Rendimiento técnico de la serie CMP de mezcladores planetarios de alta eficiencia energética producidos por Kone.
(2) Rendimiento técnico de la mezcladora de arena húmeda
5. Método de mezcla de lodo
El método de mezcla de lodo se utiliza para la producción de productos cerámicos refractarios especiales, en particular la lechada de lodo para moldeo por inyección de yeso, moldeo por fundición y moldeo por inyección. El método de operación consiste en mezclar diversas materias primas, agentes reforzantes, agentes de suspensión, aditivos y entre un 30 % y un 40 % de agua limpia en un molino de bolas (molino mezclador) con revestimiento resistente al desgaste, y mezclar y moler durante un cierto período de tiempo para obtener una lechada de lodo para moldeo. Durante el proceso de elaboración del lodo, es necesario controlar la densidad y el pH del mismo según las características del material y los requisitos del propio moldeo.
Mezclador potente a contracorriente
El equipo principal utilizado en el método de mezcla de lodo es un molino de bolas, un compresor de aire, un sistema de eliminación de hierro húmedo, una bomba de lodo, un desaireador al vacío, etc.
6. Método de mezcla por calentamiento
Los aglutinantes a base de parafina y resina son sustancias sólidas (o viscosas) a temperatura ambiente, por lo que no se pueden mezclar y deben calentarse antes de mezclarlos.
La parafina se utiliza como aglutinante en el proceso de fundición en caliente. Dado que su punto de fusión es de 60 a 80 °C, se calienta a más de 100 °C durante la mezcla, lo que le confiere una buena fluidez. A continuación, se añade la materia prima en polvo fino a la parafina líquida y, tras una mezcla homogénea, se obtiene el material. La torta de cera se forma mediante fundición en caliente.
El principal equipo de mezcla para calentar la mezcla es un agitador calefactado.
Fecha de publicación: 20 de octubre de 2018
