La mayoría de las materias primas para materiales refractarios son materiales de bismuto no plásticos, lo que dificulta su procesamiento para la obtención de semielaborados. Por lo tanto, es necesario utilizar un aglutinante externo, ya sea orgánico, inorgánico o mixto. Las diversas materias primas refractarias especiales se someten a una dosificación estricta y precisa para obtener un lodo con distribución uniforme de partículas y agua, plasticidad adecuada y fácil moldeo, así como semielaborados. Es fundamental adoptar un proceso de producción de alta eficiencia, con una mezcla óptima y un buen efecto de homogeneización.
(1) Emparejamiento de partículas
El lodo puede transformarse en un producto con la mayor densidad aparente seleccionando una composición de partículas adecuada. Teóricamente, se probó una esfera de un solo tamaño con diferentes diámetros y materiales, y la densidad aparente fue prácticamente la misma. En todos los casos, 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 de la esfera y de las propiedades del material, y siempre se apilan en forma hexagonal con un número de coordinación de 8.
El método teórico de apilamiento de una sola partícula del mismo tamaño presenta una forma cúbica, 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 las figuras 2 a 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 de los materiales.
(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, butiral de polivinilo, hidrazina, metilcelulosa, acrilato de sodio, alginato de sodio y similares.
(2) El método de exprimido, 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 colada, agente aglutinante: metilcelulosa, etilcelulosa, acetato de celulosa, butiral de polivinilo, alcohol polivinílico, acrílico; plastificante: polietilenglicol, ácido fosfórico de dioctano, 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 se 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 al formar gránulos.
(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 ácidas inorgánicas e inorgánicas, como ácido fosfórico o fosfatos.
(3) Aditivos para productos refractarios especiales
Para mejorar ciertas propiedades de productos refractarios especiales, se controla la conversión de la forma cristalina, se reduce la temperatura de cocción y se añade una pequeña cantidad de aditivos a la pasta. Estos aditivos son principalmente óxidos metálicos, óxidos no metálicos, óxidos de tierras raras, fluoruros, boruros y fosfatos. Por ejemplo, la adición de 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, ZnO₂ 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 puede convertirla en una solución sólida de zirconia cúbica que es estable desde la temperatura ambiente hasta 2000 °C después de un tratamiento a alta temperatura.
(4) Método y equipo para la mezcla
método de mezcla en seco
La mezcladora de contracorriente inclinada de alta potencia 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 diversas materias primas se colocan en una mezcladora planetaria equipada con un revestimiento protector para molienda fina. Una vez preparada la pasta, se añade un plastificante y otros aditivos para ajustar la densidad del lodo. La mezcla se homogeneiza en una mezcladora planetaria de eje vertical y, posteriormente, se granula y seca en un secador por granulación por aspersión.
Mezclador planetario
3. Método de composición de plásticos
Para producir un método de composición altamente versátil para una pieza en bruto refractaria especial, apta para el moldeo por plástico o por lodos, se utiliza un método en el que diversas materias primas, aditivos, plastificantes, lubricantes y agua se mezclan minuciosamente en una mezcladora planetaria. Posteriormente, se mezclan nuevamente en una mezcladora intensiva de alta eficiencia para eliminar las burbujas de la pasta. Para mejorar la plasticidad de la pasta, esta se mezcla con material residual y se somete a un segundo mezclado en una máquina de arcilla antes del moldeo. Koneile fabrica mezcladoras 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 mezclado con baja humedad. El método de mezclado semihúmedo es necesario para productos refractarios especiales conformados mecánicamente con ingredientes granulares (gruesos, medios y finos en tres etapas). La mezcla de los ingredientes se realiza en una mezcladora de arena, un molino húmedo, una mezcladora planetaria o una mezcladora de flujo forzado.
El procedimiento de mezclado consiste en mezclar en seco los distintos granulados, añadir la solución acuosa que contiene el aglutinante (inorgánico u orgánico) y, a continuación, el polvo fino mezclado (que incluye el agente expansor, el aditivo y otros aditivos). La mezcla debe realizarse completamente. El tiempo de mezclado suele ser de 20 a 30 minutos. La mezcla debe evitar la segregación de partículas por tamaño y el agua debe estar distribuida uniformemente. Si es necesario, el material mezclado debe quedar atrapado durante el moldeo.
El contenido de humedad del lodo del producto prensado se controla entre el 2,5% y el 4%; el contenido de humedad del producto moldeado a partir 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 energéticamente eficientes producidos por Kone.
(2) Rendimiento técnico de la mezcladora de arena húmeda
5. Método de mezcla de barro
El método de mezcla de lodos se utiliza para la producción de productos cerámicos refractarios especiales, en particular para la preparación de lodos para moldeo por inyección de yeso, colada y moldeo por inyección. El proceso consiste en mezclar diversas materias primas, agentes de refuerzo, 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 moler la mezcla durante un tiempo determinado hasta obtener una pasta de moldeo. Durante la preparación del lodo, es necesario controlar su densidad y pH según las características del material y los requisitos específicos del moldeo.
Mezclador potente a contracorriente
El equipo principal utilizado en el método de mezcla de lodos incluye un molino de bolas, un compresor de aire, un sistema de eliminación de hierro húmedo, una bomba de lodos, un desaireador de vacío, etc.
6. Método de mezcla por calentamiento
Los aglutinantes a base de parafina y resina son sustancias sólidas (o viscosas) a temperatura normal y no se pueden mezclar a temperatura ambiente, sino que deben calentarse y mezclarse.
La parafina se utiliza como aglutinante en el proceso de fundición en caliente. Dado que su punto de fusión oscila entre 60 y 80 °C, durante la mezcla se calienta a más de 100 °C para lograr una buena fluidez. Posteriormente, 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
