ES2254991T3

ES2254991T3 - Materia prima de alto contenido en alumina, su proceso de preparacion y utilizacion de la misma.

Info

Publication number: ES2254991T3
Application number: ES04000229T
Authority: ES
Inventors: Reinhard Dipl.-Ing. Feige; Gerhard Dipl.-Ing. Merker; Jurgen Dipl.-Ing. Steyer
Original assignee: Aluminium Salzschalcke Aufbereitungs GmbH
Current assignee: Aluminium Salzschalcke Aufbereitungs GmbH
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2006-06-16
Anticipated expiration: 2024-01-08
Also published as: CA2454952A1; DE10300170B4; DE10300170A1; CA2454952C; ATE311346T1; DE10300170B9; DE502004000146D1; NO341528B1; US20040259718A1; NO20040064L; EP1440937B1; EP1440937A1; US7015167B2

Abstract

Materia prima de alto contenido en alúmina compuesta de (con referencia a las sustancias en seco): Al2O3 50 - 80 por ciento en peso MgO 2 - 15 por ciento en peso SiO2 1 - 15 por ciento en peso CaO 0, 5 - 20 por ciento en peso Fe2O3 0, 5 - 2 por ciento en peso Na2O 0, 5 - 2 por ciento en peso Al metálico 0, 1 - 2 por ciento en peso AIN 0, 1 - 1 por ciento en peso K2O 0, 1 - 1, 5por ciento en peso F 0, 1 - 2 por ciento en peso Cl 0, 1 - 0, 8por ciento en peso Resto total máx. 5 por ciento en peso Pérdida de ignición máx. 15 por ciento en peso y de los principales constituyentes minerales: Hidróxido de aluminio 20 - 60 por ciento en peso Corindón á-Al2O3 10 - 40 por ciento en peso Espinela MgAl2O4 5 - 40 por ciento en peso caracterizada por la presencia de hidróxido de aluminio en forma de monohidróxido de aluminio Al2O3xH2O y trihidróxido de aluminio Al2O3x3H2O en una relación de más de 0, 25 en peso.

Description

Materia prima de alto contenido en alúmina, su proceso de preparación y utilización de la misma.

La invención se refiere a una materia prima con un alto contenido en alúmina, del 50-80% de Al_{2}O_{3}, donde el Al_{2}O_{3} está presente como mineral en forma de corindón \alpha-Al_{2}O_{3}, espinela MgAl_{2}O_{4}, monohidróxido de aluminio Al_{2}O_{3} x H_{2}O y trihidróxido de aluminio Al_{2}O_{3} x 3H_{2}O y donde la proporción en peso de monohidróxido de aluminio con respecto al trihidróxido de aluminio es superior a 0,25. Además, la invención se refiere a un proceso para producir dicha materia prima de alto contenido en alúmina a partir de un producto de alúmina obtenido del procesamiento de escoria de sales de aluminio, así como a la utilización del mismo como vehículo de alúmina interactiva para la producción de productos cerámicos e ignífugos, cemento, materiales de construcción con agentes adherentes porosos, agentes de formación de escoria para la producción de hierro y acero, lana mineral y fibras cerámicas.

Las materias primas de alto contenido en alúmina, Al_{2}O_{3} del 50-80%, están disponibles bien sea en forma de materias primas naturales (como bauxita, silimanita, cianita y andalucita) o bien se sintetizan después del procesamiento químico de la bauxita en óxido de aluminio puro y sinterización y fusión posteriores (como mullita y espinela). Con el fin de preservar los recursos naturales, cada vez son más numerosos los esfuerzos para utilizar materias primas secundarias que, debido al procesamiento de sustancias residuales, se recuperan de los procesos de reciclaje.

La escoria de sales de aluminio se obtiene en forma de una sustancia residual al reciclar el aluminio metal. El fundido del metal está cubierto con una sal (por ejemplo, una mezcla de un 70% de NaCl, un 28% de KCl y un 2% de CaF_{2}) para reducir la oxidación del metal a un mínimo y acomodar las impurezas oxidadas en forma de escorias de sal. La escoria de sal contiene aproximadamente un 40-50% de sal, un 40-50% de óxidos y aproximadamente un 10% de aluminio metálico. Como el aluminio, en el proceso de fusión, no solamente reacciona con el oxígeno, sino también con el nitrógeno, una escoria de sal, además del óxido de aluminio, contiene también nitruro de
aluminio.

Para recuperar todos los constituyentes posibles, la escoria de sal se somete a una operación de procesamiento en la cual la mayoría del metal, después de triturarse la escoria de sal, puede ser recuperada. La escoria de sal se trata posteriormente con agua, en tal proceso la sal entra en la solución. Después de haber separado los constituyentes insolubles (en este caso denominados "producto de alúmina"), la sal se cristaliza por evaporación de la solución y a continuación puede utilizarse de nuevo como sal fundible.

El producto de alúmina contiene aproximadamente un 50-80% de Al_{2}O_{3}. Según Beckmann (Aluminium 67 [1991] pp.: 586-593), el Al_{2}O_{3}, mineralógicamente, está presente en forma de corindón \alpha-Al_{2}O_{3}, espinela MgAl_{2}O_{4}, y trihidroxi de aluminio \beta-Al_{2}O_{3} x 3H_{2}O (bayerita). La Al-trihidroxita se forma durante el procesamiento en húmedo de la escoria de sal como resultado de la reacción del agua con el aluminio o con el nitruro de aluminio de acuerdo con las siguientes ecuaciones:

2Al + 6H_{2}O = Al_{2}O_{3} x 3H_{2}O + 3H_{2}

2AIN + 6H_{2}O = Al_{2}O_{3} x 3H_{2}O + 2NH_{3}

Como el grado de trituración de la escoria de sal y el tiempo de reacción durante la ejecución de la operación de procesamiento en húmedo se establecen según las consideraciones económicamente óptimas, el contenido residual del metal de Al y del nitruro de Al, de hasta un 5%, permanecen en el producto de alúmina.

El producto de alúmina se extrae por lavado de la operación de procesamiento en húmedo en forma de una torta de filtro fangosa (principalmente con un contenido en humedad del 30-45% de agua, con una escasa capacidad de transmisión y de medición y un fuerte olor a amoníaco). La consistencia desfavorable y el contenido residual en metal de aluminio y nitruro de aluminio son muy desfavorables para la utilización del producto de alúmina, en especial cuando se produce materia prima sinterizada o fundida y demás materiales. Por tanto, durante el procesamiento posterior del producto de alúmina (mezcla con otras sustancias minerales, secado, calcinación, sinterización y fusión) surgen los siguientes problemas, en parte muy serios:

-: contaminación por el olor debido al amoníaco durante el manejo

-: fuerte reacción térmica durante la formación de gas (vapor de agua, H_{2}, NH_{3}) cuando se mezcla con cal quemada y cemento y, en consecuencia, falta de resistencia mecánica de los elementos formados (por ejemplo, gránulos y briquetas)

-: corrosión del equipo debido a la formación de gas

-: riesgo de explosión debido a la formación de gas

-: desarrollo de formaciones mecánicas y obstrucción en la maquinaria y en el equipo transportador

-: fluctuaciones de la temperatura local y sobrecalentamiento (que son difíciles de controlar) en los hornos rotativos utilizados para la sinterización, debido a las reacciones térmicas incontrolables del metal de aluminio y del nitruro de aluminio como resultado de la formación no deseada de fusiones, recubrimientos y gruesos

La DE-4319163 propone un material de relleno de grano fino para sólidos ligados con cemento, material de relleno que constituye un material residual de alto contenido en alímina (producto de alúmina) obtenido a partir del procesamiento de escoria de sal de la industria del aluminio y que, con referencia a la sustancia en seco con un contenido en Al_{2}O_{3} del 55-70%, un contenido en MgO del 7-10% y un contenido en SiO_{2} del 6-9%, comprende una pérdida de recocido del 7-11%. No se da ninguna información sobre el contenido en hidróxido de aluminio.

La DE-4345368 describe un proceso para producir un clinker de cemento sinterizado de aluminio que contiene espinela en base a la misma sustancia residual que la que se describe en la DE-4319163, a temperaturas de sinterización en exceso de 1.100ºC.

La EP-0838443 se refiere a un proceso para utilizar sustancias residuales que contienen Al mediante la producción de cemento sinterizado de sulfoaluminato a partir de, por ejemplo, un residuo que queda después del procesamiento de la escoria de sal de aluminio y que contiene un 65,7% de Al_{2}O_{3}, un 10,1% de MgO, un 7,9% de SiO_{2} y un 7,3% de H_{2}O y en el cual el Al_{2}O_{3} está presente en las fases cristalinas del corindón \alpha-Al_{2}O_{3}, bayerita Al(OH)_{3} y espinela MgAl_{2}O_{4}. Las temperaturas de sinterización oscilan entre 1.150 y 1.300ºC (Ejemplos 1 y 2).

La EP-0881200 describe un revestimiento de suelo ignífugo para células de electrolisis de aluminio en forma de un apisonamiento monolítico de elementos secos y calcinados formados (gránulos, briquetas, piedras) basado en un polvo de alto contenido en alúmina obtenido a partir de desechos de procesamiento y escoria de sal de la industria del aluminio, que contiene un 40-90% de Al_{2}O_{3}, un 4-20% de MgO, un 0,5-15% de SiO_{2}, un 0,1-25% de Al (metálico) y máx. un 10% de pérdidas de recocido. El polvo, en forma de fases cristalinas, contiene corindón \alpha-Al_{2}O_{3}, espinela MgOxAl_{2}O_{3} y espato flúor CaF_{2}. No se menciona el hidróxido de aluminio.

La EP-1036044 protege un proceso para producir fibras sintéticas de vidrio (fibras de roca, lana mineral) en las cuales un 2-20% en peso de los sólidos minerales son desechos minerales con un contenido en halógeno de al menos el 2% en peso, tal como el residuo de alúmina obtenido del procesamiento de desechos de aluminio y escoria de sal de aluminio, con contenidos del 0,5-10% en peso de Al-metal, el 50-90% en peso de Al_{2}O_{3} y hasta el 5% en peso de flúor u otros halógenos. La publicación no contiene ninguna información sobre el contenido en hidróxido de aluminio.

La EP-1180504 se refiere a un aditivo de porosidad y de aceleración de solidificación para materiales de construcción con agentes aglutinantes en forma de un polvo de alto contenido en alúmina que contiene un 50-90% de Al_{2}O_{3}, hasta un 10% de Al (metálico) y los principales constituyentes minerales en forma de corindón (\alpha-Al_{2}O_{3}) y espinela (MgOxAl_{2}O_{3}) donde las partículas de aluminio metálico están envueltas por modificaciones minerales de transición de trihidróxido de aluminio (Al_{2}O_{3}x3H_{2}O) a \alpha-óxido de aluminio. Tal como se explica en la descripción del proceso de producción del polvo, se somete una sustancia residual de alto contenido en alúmina, obtenida a partir del procesamiento de la escoria de sal de aluminio, a un secado rápido a la temperaturas del gas de combustión de 400 a 500ºC y posteriormente se calcinan parcialmente a temperaturas de hasta 400 a 500ºC.

Según C. Misra (Industrial Alumina Chemicals, American Chemical Society 1986, página 76), la deshidratación térmica rápida del trihidróxido de aluminio no resulta en una transformación en monohidróxido de aluminio, sino en una transformación directa en la modificación de transición \rho-Al_{2}O_{3}, \eta-Al_{2}O_{3} (a partir de 400ºC) y \theta-Al_{2}O_{3} (a partir de 750ºC). El corindón \alpha-Al_{2}O_{3} se forma a partir de 1.200ºC.

La US-5045506 describe la utilización de los productos de alúmina obtenidos a partir del procesamiento de desechos del aluminio y de la escoria de sal de aluminio para producir lana mineral, donde (reivindicación 6) el producto de alúmina obtenido a partir del procesamiento de escoria de sal se calienta (calcinado) durante un tiempo lo suficientemente largo como para permitir que el hidróxido de aluminio existente pueda transformarse en óxido de aluminio.

La US 5424260 propone un producto de alúmina NMP obtenido a partir del procesamiento de la escoria de sal de aluminio y su utilización para producir fibras cerámicas. El producto de alúmina NMP contiene un 40,75% en peso de Al_{2}O_{3}, un 5-20% en peso de MgO, un 2-15% en peso de SiO_{2} con una pérdida de recocido de aproximadamente el 20% en peso (columna 5, líneas 57-68). No se da ninguna información sobre el hidróxido de aluminio.

La US-6238633 reivindica un proceso para producir un agente de formación de escoria de aluminato de calcio sinterizado para la producción de acero, basado en un producto no metálico NMP (columna 5, línea 44 y siguientes) compuesto de un 40-75% en peso de Al_{2}O_{3}, un 0-20% en peso de MgO, un 2-15% en peso de SiO_{2}, menos de un 1% de metal de aluminio y menos de un 1% de nitruro de aluminio con una pérdida de recocido del 5-35% en peso a 1.400ºC. No se da ninguna información clara sobre el contenido en hidróxido de aluminio; existe solamente una descripción de una "fase amorfa del precursor de alúmina" y de una "fase hidratada amorfa" que, durante la calcinación, se transforma en corindón (columna 6, líneas 39-48). Después de la mezcla en CaO o en los vehículos de CaO (hidróxido de calcio o carbonato de calcio), se forman gránulos o extrudados y se calientan a temperaturas que oscilan entre 1.093 y 1.193ºC. Un producto de aluminato de calcio producido de acuerdo con este proceso tiene un punto de fusión de 1.360ºC (columna 12, líneas 6-8). El NMP se produce a partir de la escoria de sal de aluminio y reducción al contenido de metal de aluminio y nitruro de aluminio durante el proceso de sinterización del aluminato de calcio, reducción que se logra por clasificación precisa y ayuda a evitar la formación de costras y aglomerados (columna 11, líneas 46-49). El inconveniente de este proceso es que el metal de aluminio y el nitruro de aluminio mecánicamente separados ya no están disponibles para la formación de óxido de aluminio, lo que significa que el contenido en Al_{2}O_{3}, si se trata del vehículo de alúmina, se reduce, que se necesitan en total más vehículos de alúmina en la mezcla y que, debido a las impurezas contenidas en el NMP, el grado de pureza, y por tanto la calidad del aluminato de calcio, se ven afectados de forma adversa.

El objeto de la presente invención consiste en utilizar el producto de alúmina -que se obtiene a partir del procesamiento de escoria de sal de la industria del aluminio y cuya utilidad directa se encuentra afectada de forma adversa debido al alto contenido residual en Al-metal, Al-nitruro, amoníaco y humedad- para recuperar una materia prima de alto contenido en alúmina y que se adapte mejor para producir productos obtenidos por sinterización o fusión (productos cerámicos e ignífugos, cemento, agentes de formación de escoria de aluminato de calcio para la producción de hierro y acero, lana mineral y fibras cerámicas) y que, de forma más particular, comprenda mejores propiedades de sinterización. Además, el objeto de la invención consiste en producir un material de construcción de endurecimiento rápido con un alto grado de porosidad sin que sea necesaria una calcinación parcial del producto de alúmina en el rango de temperaturas de 400-1.000ºC (como en la EP-1180504).

Se alcanza el objetivo haciendo que un producto de alúmina (con un contenido en Al-trihidróxido, Al-metal y Al-nitruro) recuperado del procesamiento de escoria de sal de aluminio sea compactado hasta tal punto que la progresión de la reacción exotérmica del Al-metal y Al-nitruro residuales con la humedad del agua para formar otro hidróxido de aluminio tenga una influencia favorable y que, debido a la liberación de calor, se mantengan calientes y húmedos, condiciones hidrotérmicas bajo las cuales el Al-trihidróxido (bayerita) puede transformarse en Al-monohidróxido (boehmita), que contiene menos agua de cristalización. En base a un producto de alúmina húmedo es así posible transformar el Al-metal y Al-nitruro residuales en hidróxido de aluminio sin tener que aceptar una reducción en el contenido total de Al_{2}O_{3} (por contraste con la US-6238633). Debido a la evaporación de la humedad del agua amoniacal, se reduce también el olor a amoníaco.

Las ventajas de la Boehmita Al-monohidróxido en comparación con la Bayerita Al-trihidróxido durante la sinterización o fusión consisten en un contenido más bajo de agua de cristalización, un rango más amplio de temperaturas de separación del agua de cristalización y una densidad cristalina más alta. Para garantizar que las ventajas del contenido en boehmita surten efecto claramente, la cantidad de Al-monohidrato tiene que ascender al menos hasta el 20% de las fases de Al-hidróxido, es decir que la proporción Boehmita/Bayerita debe ser superior a 20:80 = 0,25. La proporción de fases se determina por difracción de rayos X y comparando los picos de intensidad de la boehmita (d = 6,11 \ring{A}) y Bayerita (d = 4,72 \ring{A}). Si se encuentra que la boehmita es de cristales finos a coloidales, ha tenido lugar una ampliación máxima en el rango de d = 6,11 \ring{A}.

La Tabla muestra las propiedades de las dos fases de hidróxido de aluminio cuando se comparan:

	Al-trihidróxido	Al-monohidróxido
Fórmula	Al_{2}O_{3}x3H_{2}O ó Al(OH)_{3}	Al_{2}O_{3}xH_{2}O ó AlOOH
Fase mineral	Bayerita	Boehmita
Contenido en Al_{2}O_{3}, %	65,4	85,0
Pérdida de recocido (agua de cristalización), %	34,6	15,0
Separación del agua de cristalización, ºC	200-400	400-700
Densidad teórica, g/cm^{3}	2,53	3,01
Densidad bruta (excl. el agua de cristalización), g/cm^{3}	1,65	2,56

Según C. Misra (Industrial Alumina Chemicals, American Chemical Society 1986, página 17), la conversión hidrotérmica de Al-trihidróxido en Boehmita requiere temperaturas en exceso de 150ºC. Como regla, para establecer las condiciones hidrotérmicas, es necesario proporcionar un recipiente a presión, cerrado, caliente (autoclave).

La materia prima de alto contenido en alúmina puede formarse porque, después de haber secado el producto de alúmina hasta una humedad residual inferior al 5%, tienen lugar una compactación y trituración en un molino vibratorio. El polvo así recuperado es particularmente adecuado para la producción de materiales de construcción que contienen agente aglutinantes (por ejemplo espuma mineral basada en vidrio de agua alcalina).

Además, la materia prima de alto contenido en alúmina puede producirse porque el producto de alúmina está compactado en una mezcla con otros productos minerales adecuados que, preferentemente, comprenden igualmente un tamaño de partícula inferior a 500 \mum para al menos un 90% en peso. Dichas sustancias minerales pueden ser de cal quemada, cal hidratada, cemento (cemento Portland, cemento de aluminato), piedra de cal en polvo, vehículos de óxido de hierro y vehículos de óxido de silicio (arcilla, arena, piritas tostadas, hematita, lodo rojo, cenizas volantes). Por medio de estos elementos es posible formar mezclas que, según la composición necesaria, pueden utilizarse para la producción de productos cerámicos e ignífugos, cemento, agentes de formación de escoria para la producción de hierro y acero, lana mineral y fibras cerámicas.

Ejemplo 1

En los siguientes ejemplos se utilizó un producto de alúmina con una consistencia fangosa, un olor a amoníaco pronunciado, una humedad del 35% en peso, un tamaño de partícula inferior a 0,5 mm para el 90% en peso, una composición química (con referencia a una sustancia en seco, en % en peso):

Al_{2}O_{3}	61
Al-metal	2,4
AlN	1,1
SiO_{2}	7,0
MgO	7,7
CaO	3,1
Fe_{2}O_{3}	1,4
F	1,5
Cl	0,3
Pérdida de recocido a 600ºC	11,6
Residuo	2,9

y con los principales constituyentes minerales:

Bayerita Al_{2}O_{3}x3H_{2}O	33,5% en peso
Espinela MgAl_{2}O_{4}	27,5% en peso
Corindón \alpha-Al_{2}O_{3}	19,3% en peso

El contenido en principales constituyentes minerales se calculó como sigue en base a la composición química:

Bayerita =	\begin{minipage}[t]{137mm} pérdida de recocido a 600^{o}C x 100/34,5 (contenido en agua de cristalización de la bayerita 34,6%).\end{minipage}
Espinela =	MgO x 100 / 28 (contenido en MgO de la espinela = 28%).
Corindón =	Al_{2}O_{3} + MgO + pérdida de recocido a 600ºC -bayerita- espinela

El producto tenía una densidad neta (densidad teórica) de 2,95 g/cm^{3} y una densidad aparente de 1,65 g/cm^{3} (con referencia a la sustancia en seco: 1,07 g/cm^{3}).

Ejemplo 2

El producto de alúmina según el Ejemplo 1 se mezcló con un 10% en peso de CaO (cal quemada) en un mezclador forzoso y se compactó en el proceso, en condiciones hidrotérmicas identificables por el desarrollo de vapor de agua que tenía lugar en la mezcla. Después de 10 minutos aproximadamente, fue posible medir en la mezcla un incremento de temperatura de hasta más de 70ºC. A los 60 minutos, la nueva materia prima de alto contenido en alúmina ya no tenía ningún olor apreciable a amoníaco, poseía una humedad del 10%, un contenido en aluminio del 0,5% y un contenido en AIN del 0,3%. La proporción de Al-monohidróxido con respecto a Al-trihidróxido, determinada por difracción de rayos X y por comparación de los picos de intensidad de la boehmita (d = 6,11 \ring{A}) y de la bayerita (d = 4,72 \ring{A}), ascendía a 0,6.

A partir de este ejemplo y otras pruebas se puede deducir que el grado de formación de boehmita como función de la densidad compactada, tamaño del lecho, duración del tratamiento, temperatura ambiente y capacidad de reacción exotérmica de un elemento de mezcla con la humedad del agua puede controlarse desde el producto alúmina. Mientras, por ejemplo, el CaO reacciona de manera fuertemente exotérmica a hidróxido de calcio, la reacción será más débil cuando se añade cemento (cemento Portland, cemento de aluminato). Las mezclas en seco en las cuales tiene lugar solamente un enlace físico de la humedad del agua por humectación de la superficie de las partículas, por ejemplo, cal hidratada seca, piedra de cal en polvo, vehículos de óxido de hierro y vehículos de óxido de silicio (arcilla, arena, piritas tostadas, hematita, lodo rojo, cenizas volantes), contribuirá al menos a mejorar la consistencia del producto de alúmina.

Ejemplo 3

Para producir un aluminato de calcio sinterizado (como agente de formación de escoria para la producción de acero) con los principales componentes de CaO (aprox. un 40% en peso) y Al_{2}O_{3} (aprox. un 45% en peso), el producto de alúmina según el Ejemplo 1 y la materia prima de alto contenido en alúmina según el Ejemplo 2 fueron mezclados con piedra de cal en polvo, que tenía la composición siguiente:

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CaO	54,2% en peso
CO_{2}	43,1% en peso
SiO_{2}	1,2% en peso
Al_{2}O_{3}	0,5% en peso
Fe_{2}O_{3}	0,4% en peso

en las proporciones respectivas de cantidad y se formaron en gránulos de aproximadamente 10 mm de diámetro. Los gránulos fueron sinterizados en un horno de mufla de laboratorio eléctricamente calentado a 900 hasta 1.300ºC durante un tiempo de funcionamiento de 30 minutos.

Por lo que al contenido de la fase mineral 12CaOx7Al_{2}O_{3} (determinado por difracción de rayos X, valores dados en % en peso) se refiere, se obtuvieron, como función de la temperatura de sinterización:

Temperatura ºC	900	1.000	1.100	1.200
Producto de alúmina (Ejemplo 1)	21	31	34	40
Materia prima de alto contenido en alúmina (Ejemplo 2)	41	44	48	48

Por tanto, cuando se utilizó la materia prima de alto contenido en alúmina según el Ejemplo 2, la formación de aluminato de calcio 12CaOx7Al_{2}O_{3} estaba ya terminada a 1.100ºC, mientras que cuando se utilizó el producto de alúmina según el Ejemplo 1, la reacción seguía siendo incompleta a 1.200ºC.

Un agente de formación de escoria debe tener el punto de fusión más bajo posible. El punto de fusión del aluminato de calcio que, cuando se utilizó la materia prima de alto contenido en alúmina según el Ejemplo 2 se sinterizó a 1.100ºC, ascendió hasta 1.290ºC solamente (medido según DIN 51070 por medio de un microscopio térmico como temperatura de "semi-esfera") mientras que para el agente de formación de escoria de aluminato de calcio sinterizado según la US-6238633 a 1.093-1.193ºC se da un punto de fusión de 1.360ºC.

A partir del comportamiento de la reacción mejorada de la materia prima de alto contenido en alúmina según el Ejemplo 2 durante la producción de aluminato de calcio sinterizado, se puede deducir que aun con distintos productos sinterizados (como los productos cerámicos e ignífugos) o productos fundidos cuya mezcla bruta, hasta el punto de fusión, pasa por una fase de sinterización (lana mineral, fibras cerámicas), tendrá mejores propiedades de sinterización que el producto de alúmina según el Ejemplo 1 o según la US-6238633.

Ejemplo 4

Con el propósito de producir un material de construcción poroso, un producto de alúmina según el Ejemplo 1 con un 2,4% de Al-metal se secó primero hasta un contenido en humedad del 4% en peso, y posteriormente, una cantidad de 30 g del mismo fue triturado en un molino vibratorio (molino vibratorio de discos de laboratorio) durante 10 minutos. La temperatura del contenido del molino se mantuvo a T = 85ºC. La nueva materia prima producida de esta forma contenía monohidróxido de aluminio (boehmita) y trihidróxido de aluminio (bayerita) en una proporción en peso de 1,9. El contenido en Al-metal ascendía al 1,4% en peso.

La nueva materia prima, junto con el vidrio en agua alcalina, en una proporción de 30 g con respecto a 25 g y a temperatura ambiente, se colocó en un vaso de plástico con pico con un diámetro de 5 cm y una altura de 10 cm y se mezcló para formar una pulpa mediante agitación breve (aprox. durante 1 minuto) con una cuchara. Después de 5 minutos aproximadamente, se formó gas en la pulpa, formación de gas que condujo a la formación de espuma y a un aumento en volumen; al mismo tiempo, se calentó y endureció la masa. Se registraron el incremento en volumen (medido según la altura de la masa celular) y el tiempo de reacción. El incremento en volumen terminó ascendiendo a aprox. el 450%. La solidificación dentro de un elemento mecánicamente estable tuvo lugar a los 10 minutos aproximadamente.

Claims

1. Materia prima de alto contenido en alúmina compuesta de (con referencia a las sustancias en seco):

Al_{2}O_{3} 50 - 80 por ciento en peso MgO 2 - 15 por ciento en peso SiO_{2} 1 - 15 por ciento en peso CaO 0,5 - 20 por ciento en peso Fe_{2}O_{3} 0,5 - 2 por ciento en peso Na_{2}O 0,5 - 2 por ciento en peso Al metálico 0,1 - 2 por ciento en peso AIN 0,1 - 1 por ciento en peso K_{2}O 0,1 - 1,5 por ciento en peso F 0,1 - 2 por ciento en peso Cl 0,1 - 0,8 por ciento en peso Resto total máx. 5 por ciento en peso Pérdida de ignición máx. 15 por ciento en peso

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y de los principales constituyentes minerales:

Hidróxido de aluminio 20 - 60 por ciento en peso Corindón \alpha-Al_{2}O_{3} 10 - 40 por ciento en peso Espinela MgAl_{2}O_{4} 5 - 40 por ciento en peso

caracterizada por la presencia de hidróxido de aluminio en forma de monohidróxido de aluminio Al_{2}O_{3}xH_{2}O y trihidróxido de aluminio Al_{2}O_{3}x3H_{2}O en una relación de más de 0,25 en peso.

2. Materia prima de alto contenido en alúmina según la reivindicación 1, caracterizada porque el monohidróxido de aluminio tiene la modificación cristalina Boehmita.

3. Método para fabricar materia prima de alto contenido en alúmina según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque se produce un producto de alúmina a partir del reciclaje de escoria de sal de aluminio compuesta de (con referencia a las sustancias en seco):

Al_{2}O_{3} 50 - 80 por ciento en peso MgO 2 - 15 por ciento en peso SiO_{2} 1 - 15 por ciento en peso Al metálico 1 - 15 por ciento en peso CaO 0,5 - 5 por ciento en peso Fe_{2}O_{3} 0,5 - 2 por ciento en peso Na_{2}O 0,5 - 2 por ciento en peso AIN 0,1 - 2 por ciento en peso K_{2}O 0,1 - 1,5 por ciento en peso F 0,1 - 2 por ciento en peso Cl 0,1 - 0,8 por ciento en peso Resto total máx. 5 por ciento en peso Pérdida de ignición máx. 15 por ciento en peso

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y de los principales constituyentes minerales:

Hidróxido de aluminio Al_{2}O_{3}x3H_{2}O 20 - 60 por ciento en peso Corindón \alpha-Al_{2}O_{3} 10 - 40 por ciento en peso Espinela MgAl_{2}O_{4} 5 - 40 por ciento en peso

con un tamaño de partícula inferior a 500 \mum para más del 90 por ciento en peso, con una humedad de agua del producto superior al 25 por ciento en peso, mecánicamente compactado hasta una densidad de registro superior a 1,1 g/cm^{3} (sobre una base en seco) y en condiciones de humedad caliente hasta hidrotérmica, tratado a temperaturas de al menos 70ºC hasta que el trihidróxido de aluminio Al_{2}O_{3}x3H_{2}O se transforme en monohidróxido de aluminio Al_{2}O_{3}xH_{2}O y la proporción en peso del monohidróxido de aluminio con respecto al trihidróxido de aluminio será superior a 0,25.

4. Método para fabricar materia prima de alto contenido en alúmina según la reivindicación 3, caracterizado porque hasta el 20 por ciento en peso de óxido de calcio con un tamaño de partícula inferior a 500 \mum para más del 90 por ciento en peso es añadido al producto del alúmina antes del proceso mecánico de compactación.

5. Método para fabricar materia prima de alto contenido en alúmina según las reivindicaciones 3 a 4, caracterizado porque el producto de alúmina se seca hasta una humedad residual inferior al 5 por ciento en peso y luego se compacta mecánicamente y se tritura simultáneamente en un molino vibratorio.

6. Utilización de una materia prima de alto contenido en alúmina según una de las reivindicaciones anteriores como vehículo de alúmina activa sinterizada para fabricar productos cerámicos e ignífugos, cemento, material aglutinante poroso para la construcción, constituyentes formadores de escoria para la producción de hierro y acero, lana mineral y fibras cerámicas.

7. Utilización de una materia prima de alto contenido en elúmina según una de las reivindicaciones 1 a 5 en mezcla con vehículos de óxido de calcio (tales como cal, piedra de cal, yeso, anhidrita, dolomita, cemento), vehículos de óxido de hierro (tales como piritas tostadas, hematita, lodo rojo) y vehículos de óxido de silicio (tales como arcilla, arena, cenizas volantes).