A maioria das matérias-primas para materiais refratários são materiais de bismuto não plásticos, e é difícil processá-las em produtos semiacabados por conta própria. Portanto, é necessário utilizar um aglutinante externo, seja orgânico, inorgânico ou misto. As diversas matérias-primas refratárias especiais são submetidas a uma dosagem rigorosa e precisa para produzir uma pasta com distribuição uniforme de partículas e água, plasticidade adequada e facilidade de moldagem, resultando em produtos semiacabados. É fundamental adotar um processo de produção com alta eficiência, boa homogeneização e mistura adequada.
(1) Correspondência de partículas
O tarugo (lama) pode ser transformado em um produto com a maior densidade aparente selecionando-se uma composição de partículas adequada. Teoricamente, esferas de tamanho uniforme, com diferentes dimensões e materiais, foram testadas, e a densidade aparente foi praticamente a mesma. Em todos os casos, a porosidade foi de 38% ± 1%. Portanto, para uma esfera de tamanho uniforme, sua densidade aparente e porosidade são independentes do tamanho da esfera e das propriedades do material, e sempre se organizam em uma forma hexagonal com número de coordenação 8.
O método teórico de empilhamento de uma única partícula do mesmo tamanho apresenta uma forma cúbica, uma coluna oblíqua simples, uma coluna oblíqua composta, uma forma piramidal e um tetraedro. Os vários métodos de empilhamento de esferas do mesmo tamanho são mostrados na Figura 24. A relação entre o método de deposição de partículas individuais e a porosidade é mostrada na Tabela 2-26.
Para aumentar a densidade aparente do material e reduzir a porosidade, utiliza-se uma esfera de tamanho de partícula desigual, ou seja, adiciona-se um certo número de esferas pequenas à esfera grande para aumentar a composição da esfera, e a relação entre o volume ocupado pela esfera e a porosidade é mostrada na tabela 2-27.
Com os ingredientes do clínquer, as partículas grossas têm 4,5 mm, as partículas intermediárias têm 0,7 mm, as partículas finas têm 0,09 mm e a mudança na porosidade do clínquer é mostrada na Figura 2-5.
Conforme ilustrado na Figura 2-5, as partículas grossas representam de 55% a 65%, as partículas médias de 10% a 30% e o pó fino de 15% a 30%. A porosidade aparente pode ser reduzida para 15,5%. Naturalmente, os ingredientes de materiais refratários especiais podem ser ajustados adequadamente de acordo com as propriedades físicas e a granulometria dos materiais.
(2) Agente de ligação para produtos refratários especiais
Dependendo do tipo de material refratário especial e do método de moldagem, os aglutinantes que podem ser utilizados são:
(1) Método de rejuntamento, goma arábica, polivinil butiral, hidrazina metilcelulose, acrilato de sódio, alginato de sódio e similares.
(2) O método de compressão, incluindo os lubrificantes, glicóis,
Álcool polivinílico, metilcelulose, amido, dextrina, maltose e glicerina.
(3) Método de injeção de cera quente, os aglutinantes são: cera de parafina, cera de abelha, lubrificantes: ácido oleico, glicerina, ácido esteárico e similares.
(4) Método de moldagem, agente de ligação: metilcelulose, etilcelulose, acetato de celulose, polivinil butiral, álcool polivinílico, acrílico; plastificante: polietilenoglicol, dioctano, ácido fosfórico, peróxido de dibutilo, etc.; agente dispersante: glicerina, ácido oleico; solvente: etanol, acetona, tolueno e similares.
(5) Método de injeção, resina termoplástica polietileno, poliestireno, polipropileno, acetilcelulose, resina de propileno, etc., também pode ser endurecida pelo calor com resina fenólica; lubrificante: ácido esteárico.
(6) Método de prensagem isostática, álcool polivinílico, metilcelulose, utilizando líquido residual de polpa de sulfito, fosfato e outros sais inorgânicos na formação de grânulos.
(7) Método de prensagem, metilcelulose, dextrina, álcool polivinílico, resíduo líquido de polpa de sulfito, xarope ou vários sais inorgânicos; resíduo líquido de polpa de sulfito, metilcelulose, goma arábica, dextrina ou sais ácidos inorgânicos e inorgânicos, como ácido fosfórico ou fosfatos.
(3) Aditivos para produtos refratários especiais
Para melhorar certas propriedades de produtos refratários especiais, controlam-se a conversão da forma cristalina do artigo, reduz-se a temperatura de queima e adiciona-se uma pequena quantidade de aditivos à matéria-prima. Esses aditivos são principalmente óxidos metálicos, óxidos não metálicos, óxidos de metais de terras raras, fluoretos, boretos e fosfatos. Por exemplo, a adição de 1% a 3% de ácido bórico (H₂BO₃) ao γ-Al₂O₃ pode promover a conversão. A adição de 1% a 2% de TiO₂ ao Al₂O₃ pode reduzir significativamente a temperatura de queima (cerca de 1600 °C). A adição de TiO₂, Al₂O₃, ZnO₂ e V₂O₅ ao MgO promove o crescimento dos grãos de cristobalita e reduz a temperatura de queima do produto. A adição de CaO, MgO, Y2O3 e outros aditivos à matéria-prima ZrO2 pode resultar em uma solução sólida de zircônia cúbica que é estável desde a temperatura ambiente até 2000 °C após tratamento em alta temperatura.
(4) Método e equipamento para mistura
Método de mistura a seco
O misturador inclinado de forte contracorrente produzido pela Shandong Konyle tem um volume de 0,05 a 30 m³, adequado para misturar vários pós, grânulos, flocos e materiais de baixa viscosidade, e está equipado com um dispositivo de adição e pulverização de líquidos.
2. Método de mistura úmida
No método convencional de mistura úmida, os ingredientes de diversas matérias-primas são colocados em um misturador planetário equipado com um revestimento protetor para moagem fina. Após a formação da pasta, adicionam-se plastificantes e outros aditivos para ajustar a densidade da lama, e a mistura é homogeneizada em um misturador planetário de eixo vertical, sendo posteriormente granulada e seca em um secador de granulação por aspersão.
Misturador planetário
3. Método de composição de plástico
Para produzir um método de mistura altamente versátil para um produto refratário especial adequado para moldagem plástica ou moldagem por lodo, utiliza-se um misturador planetário. Diversas matérias-primas, aditivos, plastificantes, lubrificantes e água são misturados homogeneamente, seguidos de uma mistura intensiva em um misturador de alta eficiência para eliminar bolhas na lama. Para melhorar a plasticidade da lama, ela é misturada com material residual e submetida a uma segunda mistura em uma máquina de moldagem por lodo antes da moldagem. A Koneile produz misturadores potentes e de alta eficiência, como os mostrados abaixo:
Misturador eficiente e potente
Misturador de contracorrente
4. Método de mistura semi-seca
Adequado para métodos de mistura com menor umidade. O uso do método de mistura semisseca é necessário para produtos refratários especiais, moldados mecanicamente a partir de ingredientes granulares (ingredientes de três estágios: grosso, médio e fino). Os ingredientes são processados em um misturador de areia, um moinho úmido, um misturador planetário ou um misturador forçado.
O procedimento de mistura consiste em primeiro misturar a seco os grânulos de diferentes granulometrias, adicionar a solução aquosa contendo o aglutinante (inorgânico ou orgânico) e, em seguida, adicionar o pó fino misturado (incluindo o auxiliar de combustão, o agente de expansão e outros aditivos). A mistura deve ser homogeneizada. O tempo de mistura geralmente é de 20 a 30 minutos. A massa misturada deve evitar a segregação do tamanho das partículas e a água deve estar distribuída uniformemente. Se necessário, o material da massa deve ser devidamente contido durante a moldagem.
O teor de umidade da massa de moldagem por prensagem é controlado entre 2,5% e 4%; o teor de umidade da massa de moldagem por sopro é controlado entre 4,5% e 6,5%; e o teor de umidade da massa de moldagem por vibração é controlado entre 6% e 8%.
(1) Desempenho técnico da série CMP de misturadores planetários energeticamente eficientes produzidos pela Kone.
(2) Desempenho técnico do misturador de areia úmida
5. Método de mistura da lama
O método de mistura de lama é utilizado na produção de produtos cerâmicos refratários especiais, principalmente a lama para moldagem por injeção de gesso, moldagem por fundição e moldagem por injeção. O método de operação consiste em misturar diversas matérias-primas, agentes de reforço, agentes de suspensão, aditivos e de 30% a 40% de água limpa em um moinho de bolas (moinho de mistura) com revestimento resistente ao desgaste, e misturar e moer após um determinado período de tempo, transformando-se em uma lama para moldagem. No processo de fabricação da lama, é necessário controlar a densidade e o pH da lama de acordo com as características do material e os requisitos da própria moldagem por injeção.
Misturador potente de contracorrente
Os principais equipamentos utilizados no método de mistura de lama são um moinho de bolas, um compressor de ar, um removedor de ferro úmido, uma bomba de lama, um desaerador a vácuo e similares.
6. Método de mistura por aquecimento
Os aglutinantes à base de parafina e resina são substâncias sólidas (ou viscosas) à temperatura normal e não podem ser misturados à temperatura ambiente, devendo ser aquecidos e misturados.
A parafina é utilizada como aglutinante no processo de fundição sob pressão a quente. Como o ponto de fusão da parafina é de 60 a 80 °C, ela é aquecida a uma temperatura superior a 100 °C durante a mistura para obter uma boa fluidez. Em seguida, adiciona-se a matéria-prima em pó fino à parafina líquida e, após completa homogeneização, prepara-se o material. O bloco de cera é então moldado por fundição sob pressão a quente.
O principal equipamento de mistura para aquecer a mistura é um agitador aquecido.
Data da publicação: 20 de outubro de 2018
