PT951459E

PT951459E - Composição agregada aglutinada e aglutinantes para a mesma

Info

Publication number: PT951459E
Application number: PT97901371T
Authority: PT
Inventors: Jean Tremblay
Original assignee: Stellar Materials Inc
Priority date: 1997-01-08
Filing date: 1997-01-08
Publication date: 2006-11-30
Also published as: AU739430B2; DK0951459T3; ES2271964T3; AU1528597A; WO1998030513A1; EP0951459A4; CA2277188C; CA2277188A1; DE69736525T2; EP0951459A1; DE69736525D1; EP0951459B1

Description

ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ

DESCRIÇÃO "Composição agregada aglutinada e aglutinantes para a mesma"

Antecedentes do invento I. Campo do invento 0 invento presente refere-se a estruturas agregadas aglutinadas utilizadas em primeiro lugar para aplicações a altas temperaturas. Mais particularmente, o presente invento refere-se a materiais necessários para proteger tanques de armazenagem contendo metais quer ferrosos quer não ferrosos, vidro fundido, e ambientes de alta temperatura ao ar livre tais como caldeiras e fornalhas de todos os tipos. 0 presente invento refere-se ainda à composição para formar tais estruturas e aglutinantes para serem utilizados em tais composições. II. Descrição da arte anterior

Composições agregadas aglutinadas são uma classe de materiais bem conhecidos úteis para muitos propósitos. A classe inclui produtos tais como materiais para soalhos resistentes ao calor, materiais refractários para temperaturas elevadas, materiais de isolamento para temperaturas elevadas e materiais resistentes ao fogo. As composições agregadas aglutinadas compreendem geralmente um aglutinante adequado (um inerte que determina as caracteristicas estruturais das composições antes e depois de serem aquecidas) condicionado por um aglutinante tal como um cimento.

Os cimentos convencionais utilizados para agregados aglutinantes incluem cimentos de alumínio, cimentos hidráulicos, e cimentos Portland. Os cimentos hidráulicos são misturas de cal granulada fina, alumina, e sílica que estabilizam para um produto duro com a adição e mistura com água, a água combinando quimicamente com os constituintes do cimento para formar um hidrato. Os cimentos de Portland são particularmente cimentos hidráulicos compostos de cal, alumina, sílica, e óxido de ferro (como aluminoferrato 2 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ tetracálcico), aluminato tricálcico, silicato tricálcico, e silicato dicálcico. Os cimentos de Portland contêm geralmente menos que cinco por cento de alumina.

Os cimentos aluminosos, por outro lado, são cimentos hidráulicos que contêm pelo menos trinta a trinta e cinco por cento de alumina, que é normalmente aplicada pela inclusão de bauxite calcinada. 0 cimento ou aglutinante é seleccionado para conseguir a utilização particular para a qual a composição aglutinada será utilizada e para conseguir o agregado particular empregue, que é igualmente escolhido tendo em vista a utilização última da composição aglutinada.

Os sistemas aglutinantes baseados em fosfatos foram empregues, mas a utilização de tais sistemas inclui normalmente ácido fosfórico (ou um seu sal na presença de água) em combinação com um óxido de metal inorgânico tal como óxido de magnésio ou óxido de alumina. Podem ser formados dois tipos de produtos a partir de tais sistemas: alguns experimentando altas temperaturas ao mesmo tempo que estabilizam alcançando por último uma consistência elevada em p.s.i. e alcançando uma estabilização rápida do produto à temperatura ambiente (9,4°C a 29,4°C), e outros tendo uma estabilização controlada com aplicação de calor significativo (93,3°C a 260°C) para conduzir a uma certa estabilização final. Os principais inconvenientes destes sistemas são os baixos tempos de trabalho disponíveis para as formulações estabilizadas ao ambiente, que são tipicamente da ordem de um minuto. Se bem que seja preferível quando se trabalha com agregados aglutinados de qualquer tipo que a composição estabilize rapidamente, um tempo de trabalho de pelo menos três minutos e preferivelmente na gama de sete a dez minutos é mais desejável. Com estabilidade controlada o utilizador está extremamente limitado até quando os materiais podem ser utilizados. Ambas as composições são muito sensíveis a impurezas quando expostas a temperaturas acima de 1371,1°C. Isto limita a sua utilização quer do ponto de vista económico quer do ponto de vista prático. 3 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ

Sumário do invento

De acordo com um primeiro aspecto do presente invento é proporcionado um processo para a preparação de um revestimento de refractário num tanque de armazenagem em que o revestimento de refractário é não molhável por metais fundidos, compreendendo o processo os passos de: (i) preparar uma composição agregada aglutinável, compreendendo a dita composição agregada aglutinável: (a) um agregado seleccionado do grupo consistindo de areia, pedra, argila de silex, gravilha fina, agregado de sílica, cinza, pedra pomes, grânulos de vidro vulcânicos, mulcoa, cianite, mulite, cromite, bauxite, óxido de alumínio, óxido de silício, óxido de crómio, óxido de magnésio, óxido de ferro, perlite, vermiculite expandida, cal dolomítica, talco, cal, carbonato de cálcio e magnésio, alumina tabular, silicato de magnésio, zircónia, rocha de fosfato e suas misturas; e (b) um aglutinante compreendendo: um componente acídico fornecedor de fosfato, estando o dito componente numa fase líquida à temperatura e pressão ambientes; e - um componente seco compreendendo CaO, AI2O3, SÍO2, e Fe203; nas proporções adequadas para permitir trabalhar durante a mistura do aglutinante e do agregado e adequado para produzir uma estrutura rígida após a estabilização dos ditos agregado e aglutinante misturados; e (ii) aplicação da estrutura agregada aglutinável ao tanque de armazenagem para proporcionar uma revestimento de refractário não molhável para o tanque de armazenagem.

De acordo com um segundo aspecto do presente invento é proporcionado um processo para reparar estruturas agregadas para temperaturas elevadas compreendendo a aplicação a uma 4 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ estrutura agregada uma composição agregada aglutinável, compreendendo a dita composição agregada aglutinável: (i) um agregado seleccionado do grupo consistindo de areia, pedra, argila De silex, gravilha fina, agregado de sílica, cinza, pedra pomes, grânulos de vidro vulcânicos, mulcoa, cianite, mulite, cromite, bauxite, óxido de alumínio, óxido de silício, óxido de crómio, óxido de magnésio, óxido de ferro, perlite, vermiculite expandida, cal dolomítica, talco, cal, carbonato de cálcio e magnésio, alumina tabular, silicato de magnésio, zircónia, rocha de fosfato e suas misturas; e (ii) um aglutinante compreendendo: um componente acídico fornecedor de fosfato, estando o dito componente numa fase líquida à temperatura e pressão ambientes; e - um componente seco compreendendo CaO, AI2O3, S1O2, e Fe203; em proporções adequadas para permitir trabalhar durante a mistura do aglutinante e do agregado e adequado para produzir uma estrutura rígida após a estabilização dos ditos agregado e aglutinante misturados.

De acordo com um terceiro aspecto do presente invento é proporcionado um tanque de armazenagem com uma revestimento refractário que é não molhável por metais fundidos, em que a revestimento é composto de uma composição agregada aglutinante compreendendo: (a) um agregado seleccionado do grupo consistindo de areia, pedra, argila de silex, gravilha fina, agregado de sílica, cinza, pedra pomes, grânulos de vidro vulcânicos, mulcoa, cianite, mulite, cromite, bauxite, óxido de alumínio, óxido de silício, óxido de crómio, óxido de magnésio, óxido de ferro, perlite, vermiculite expandida, cal dolomítica, talco, cal, carbonato de cálcio e magnésio, alumina tabular, silicato de magnésio, zircónia, rocha de fosfato e suas misturas; e (b) um aglutinante compreendendo: 5 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ - um componente acídico fornecedor de fosfato, estando o dito componente numa fase líquida à temperatura e pressão ambientes; e a. um componente seco compreendendo CaO, Al203, S1O2, e Fe203; em proporções adequadas para permitir trabalhar durante a mistura do aglutinante e do agregado e adequado para produzir uma estrutura rígida após a estabilização dos ditos agregado e aglutinante misturados.

De acordo com um quarto aspecto do presente invento é proporcionada uma composição agregada de revestimento refractário aglutinável que é não molhável por metais fundidos, compreendendo a composição: (i) um agregado seleccionado do grupo consistindo de areia, pedra, argila de sílex, gravilha fina, agregado de sílica, cinza, pedra pomes, grânulos de vidro vulcânicos, mulcoa, cianite, mulite, cromite, bauxite, óxido de alumínio, óxido de silício, óxido de crómio, óxido de magnésio, óxido de ferro, perlite, vermiculite expandida, cal dolomítica, talco, cal, carbonato de cálcio e magnésio, alumina tabular, silicato de magnésio, zircónia, rocha de fosfato e suas misturas; e (ii) um aglutinante compreendendo: - um componente acídico fornecedor de fosfato, estando o dito componente numa fase líquida à temperatura e pressão ambientes; e - um componente seco compreendendo CaO, A1203, Si02, e Fe203; em proporções adequadas para permitir trabalhar durante a mistura do aglutinante e do agregado e adequado para produzir uma estrutura rígida após a estabilização dos ditos agregado e aglutinante misturados. A Requerente verificou que os problemas do controle da velocidade de estabilização da composição agregada, a sensibilidade da composição às impurezas e os custos adicionais associados com o proporcionar de uma variedade de 6 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ aglutinantes para agregados diferentes podem ser todos ultrapassados pela utilização de um sistema aglutinante compreendendo pelo menos um componente fornecedor de fosfato que está numa fase liquida à temperatura e pressão ambientes, e pelo menos um componente seco contendo um elemento seleccionado do grupo consistindo de elementos do Grupo IIA. Numa concretização, o componente seco compreende um componente fornecedor de cálcio, um componente fornecedor de magnésio, ou as suas misturas. 0 aglutinante pode, mas não tem de conter, um componente seco fornecedor de fosfato. Numa concretização, um componente seco fornecedor de fosfato e um componente fornecedor de cálcio são contidos preferivelmente num único material tal como um fosfato hidratado mono cálcico (CaH2P04H20) . Contudo, se bem que esses dois componentes estejam contidos num único material nesta concretização, é necessário um material adicional fornecedor de cálcio (tal como cimento de aluminato de cálcio, óxido de cálcio, ou as suas misturas).

As características de consistência e dimensionais podem ser controladas variando selectivamente a concentração e a relação entre os componentes secos e húmidos. Com a variação da relação entre os componentes secos e húmidos, o invento permite a utilização de materiais de grau comercial ou preferivelmente agrícola tendo mais baixo custo que os constituintes altamente purificados actualmente necessários em outros sistemas. Este invento não tem como um requisito a utilização de componentes de grau técnico, em particular ácido fosfórico de grau técnico, tal como é necessário em outros sistemas. 0 invento é também dirigido apenas a uma mistura de componentes secos do aglutinante, em que o aglutinante é misturado com o agregado e o componente húmido fornecedor de fosfato numa localização distante ou onde é para ser formada a estrutura agregada aglutinada.

Uma base para a aglutinação num sistema preferido é entendido ser a mistura de um componente fornecedor de cálcio tal como um aluminato de cálcio com um constituinte fornecedor de fosfato tal como um ácido fosfórico diluído. 0 requerente verificou que a adição óptima de um componente 7 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ fornecedor de fosfato ao aglutinante básico não apenas aumenta o tempo de estabilização de um valor controlável, mas com a variação da percentagem da consistência dos fosfatos aquosos em relação à percentagem da consistência dos fosfatos secos, também altera as consistências e as caracteristicas refractárias das estruturas agregadas após elas serem aquecidas. 0 aglutinante do presente invento pode tipicamente ser empregue com uma variedade de estruturas agregadas, tais como estruturas refractárias, estruturas de isolamento para altas temperaturas, estruturas para a temperatura ambiente tais como aplicações para soalhos normais ou para estradas, estruturas resistentes ao fogo, bem como um material de reparação para utilização em estruturas para temperaturas altas e ambientais. Uma aplicação à temperatura ambiente particularmente útil envolve a utilização deste sistema para a contenção global e a neutralização de resíduos de líquidos perigosos, tais como desperdícios radioactivos. Por exemplo, o aglutinante do presente invento pode ser utilizado em conjunto com um agregado contendo fosfato para não só neutralizar o desperdício, mas também para o conter, quer com o endurecimento do resíduo propriamente dito quer com o "emparedamento" dele no interior. Deste modo, é evitada a infiltração ambiental do resíduo perigoso. 0 componente seco óptimo fornecedor de fosfato do presente invento contém também preferivelmente um componente fornecedor de cálcio num único material tal como fosfato mono cálcico, ao mesmo tempo que o componente húmido fornecedor de fosfato é tipicamente uma solução de ácido fosfórico, preferivelmente uma solução de grau agrícola. Numa concretização, é incluído no aglutinante um componente adicional fornecedor de cálcio, logo o componente adicional fornecedor de cálcio compreende normalmente quer um cimento de aluminato de cálcio de óxido de cálcio quer uma mistura desses materiais. A composição agregada seca de acordo com o presente invento compreende tipicamente entre cinquenta e noventa e cinco por cento em peso do agregado, um a vinte cinco por cento em peso de um componente seco contendo um elemento 8 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ seleccionado do grupo consistindo de elementos do Grupo IIA, e zero a cinquenta por cento em peso de um componente seco fornecedor de fosfato. Uma tal composição seco de agregado pode ser misturada com cerca de cinco a oitenta e cinco por cento em peso de um componente húmido fornecedor de fosfato, tal como uma solução de ácido fosfórico disponível comercialmente. 0 presente invento é assim não só dirigido à composição ou estrutura agregada aglutinada, mas é também dirigido a um aglutinante seco compreendendo uma mistura do componente seco de fosfato, do componente húmido de fosfato e o componente cálcio, e também a uma composição seca agregada útil para a formação de uma estrutura agregada após a adição de um componente húmido de fosfato. Nesta situação, a composição seca agregada compreende um agregado, um componente seco de fosfato opcional e um componente seco de cálcio e/ou magnésio. 0 invento é também dirigido a um processo para a formação de uma estrutura agregada aglutinada compreendendo os passos de misturar um componente húmido fornecedor de fosfato com uma composição seca de agregado, formando a mistura numa forma apropriada, e deixando a mistura estabilizar.

Tal como referido, as proporções especificas dos componentes óptimos para um propósito particular podem ser imediatamente seleccionados na base do ensaio e erro, mas em qualquer caso são seleccionados de modo a ser adequados para alcançar uma composição agregada aglutinada de consistência e utilidade adequadas após mistura e trabalho. É entendido, contudo, as relações húmido-para-seco são governadas pelos requisitos da estrutura da acabada, estrutura agregada curada. Geralmente uma relação húmido-para-seco mais baixa será esperado dar como resultado uma estrutura agregada aglutinada com consistência e estabilidade mais elevadas. A diluição do fosfato aquoso se bem que aumente a proporção do, por exemplo, fosfato e aluminato de cálcio secos, é esperado que produza materiais tendo consistências altas numa gama de temperaturas mais baixa (648,9°C a 1204,4°C), mas sofrendo falhas na estrutura acima dessa gama. O aumento do teor de fosfato no componente aquoso ao mesmo tempo que se diminuem simultaneamente as proporções de, por exemplo, fosfato e 9 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ aluminato de cálcio secos, é esperado produzir materiais tendo consistências altas numa gama de temperatura mais elevada (1204,4°C a 1704,4°C) e a simultaneamente estender o limite da falha de estrutura para uma temperatura mais elevada.

Descrição detalhada da concretização preferida do presente invento

Um melhor entendimento do presente invento será agora feito com referência aos exemplos detalhados seguintes dentro do âmbito das reivindicações anexas. Uma estrutura agregada aglutinada de acordo com o presente invento é geralmente formada pela mistura de um componente fornecedor de fosfato que está numa fase liquida à temperatura e pressão ambientes, com uma mistura de componentes secos constituída previamente incluindo um agregado, e um componente contendo um elemento seleccionado do grupo consistindo de elementos do Grupo IIA, preferivelmente um componente fornecedor de -cálcio ou -magnésio ou uma sua mistura. Numa concretização, é utilizado cimento de aluminato de cálcio. Finalmente, pode ser adicionado opcionalmente um componente fornecedor de fosfato aos componentes secos. As proporções desses componentes em várias composições são estabelecidas nos exemplos seguintes. O componente húmido fornecedor de fosfato é preferivelmente uma solução diluída de ácido fosfórico de grau agrícola, se bem que também possam ser utilizados graus comerciais, industriais e técnicos. O componente húmido fornecedor de fosfato é adicionado numa quantidade adequada para tornar a mistura trabalhável e ainda também adequada para proporcionar um teor em fosfato suficiente para permitir uma estabilização rápida, na ordem dos 8 a 30 minutos a 21,1°C. Um agregado pode ser imediatamente formado a partir de lotes de trinta e três quilos do agregado e da mistura do componente seco, misturados com uma quantidade adequada de solução de ácido fosfórico.

Um componente húmido fornecedor de fosfato especialmente útil para agregados de isolamento refractário ou para temperaturas elevadas é mostrado nos exemplos e foi preparado com uma diluição 1:1 a 4:1 (água : ácido) de TG-434, um ácido 10 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ orto-fosfórico de H3P04 disponível na Texas Gulf Chemical Co, Raleigh, N.C.. Uma composição típica para o TG-434 é: H3PO4 77,73% Sólidos 0,1%

Ferro como Fe203 1,3%

Alumínio como AI2O3 0, 6% qualquer composição que contém fosfato solúvel que é capaz de proporcionar a estabilidade dimensional e estrutural à estrutura agregada aglutinada quando exposta a altas temperaturas de até 1871,1°C. O componente seco opcional fornecedor de fosfato pode ser qualquer material contendo um fosfato solúvel em água numa concentração adequada para reagir com o componente fornecedor de -cálcio ou -magnésio para proporcionar uma ligação adequada à estrutura agregada. 0 componente seco fornecedor de fosfato preferido é o fosfato mono cálcico ou triplo superfosfato de fórmula Ca(H2PO4)2H20 vendido como C-38 na Texas Gulf Chemical Co, Raleigh, N.C. uma composição típica do C-38 é: P2O5 67,1% Cálcio, como CaO 20,9% Compostos de flúor como F 1,7% AI2O3 0,4% Si02 1,7% F Q2O3 1,8% MgO 2,0% S04 3, 0% A vantagem de utilizar um fosfato mono cálcico é combinar quer um componente fornecedor de fosfato quer um componente fornecedor de cálcio num único material. O C-38 é um sólido granular, inodoro, cinzento tendo um peso específico entre 1,1 e 1,2 e possuindo um ponto de fusão de 110 °C. Uma suspensão de 1% em água tem um pH de entre cerca de 2,5 a 2,8. O componente adicional fornecedor de cálcio ou magnésio pode ser qualquer material capaz de fornecer o suplemento de 11 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ cálcio ou magnésio para reagir com os componentes de fosfato de modo a proporcionar a ligação adequada na estrutura agregada. Os cimentos de aluminato de cálcio tais como Secar, Lumnite, Refcon CaO A1203, CaO Al203Fe203, CaO Al203Si02, ou CaO A1203 S04 são materiais preferidos , bem como cimentos de aluminato de cálcio de trabalho prolongado (para prolongar quer o tempo de trabalho quer o tempo de estabilização) e óxidos de magnésio. Um material adicional fornecedor de cálcio particularmente preferido é o cimento de aluminato de cálcio vendido sob o nome de Refcon (marca registada) pela Lehigh Cement Company em Allentown, Pennsylvania. 0 Refcon é formado por fritagem de uma mistura sólida em peletes, de bauxite e de carbonato de cálcio.

Uma composição típica compreende: 57,40% 1,20% 34,20% 5, 70% 0,36% A1203 & Ti02

Ferro total como Fe203

CaO

Si02 S03 0 Refcon tem tipicamente uma densidade a granel de cerca de 1500 kg/m3 e um peso específico de 3,02. Ele possui uma superfície específica de Blaine de 3300 cm2/g. Ele tem uma resistência à compressão de um dia de 44,82 mega pascal quando medida pelo A.S.T.M. C-109. Um componente contendo magnésio preferido é o Mag-Chem 10-40, um composto contendo principalmente MgO.

Deve ser notado que quando é utilizado o fosfato mono cálcico como uma fonte única quer para o composto seco fornecedor de fosfato quer de cálcio, parece que é necessário incluir o material fornecedor de cálcio adicional mencionado acima para alcançar a aglutinação adequada para proporcionar a estabilidade dimensional e estrutural da estrutura agregada aglutinada quando exposta a temperaturas elevadas de até 1871,1°C.

Como pode ser visto das composições desses materiais, o presente invento é vantajoso em que ele permite satisfatoriamente que estruturas agregadas aglutinadas a ser 12 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ formadas rapidamente (8 a 30 minutos) com tempo de trabalho adequado (10 minutos ou mais a 21,1°C) e ser capaz de suportar temperaturas de até 1871,1°C utilizando materiais de grau comercial e agrícola, incluindo particularmente um ácido fosfórico tal como TG-434, preferivelmente diluído. O invento é também vantajoso em que o aglutinante que incorpora os materiais preferidos descritos acima pode ser utilizado com uma variedade de agregados para propósitos estruturais diferentes. O aglutinante do presente invento pode ser empregue com agregados refractários, agregados para arranjo de refractários, agregados de isolamento para altas temperaturas, e agregados para a temperatura ambiente utilizados em aplicações para o ambiente.

Por exemplo, agregados típicos úteis para a formação de estrutura agregada aglutinada de acordo com o presente invento incluem pelo menos um dos seguintes: argila de sílex, mulcoa, cianite, mulite, cromite, alumina tabular, óxido de silício, sílica, bauxite calcinada, óxido de crómio, zircónia, rocha de fosfato, e suas misturas. É entendido que é necessária alguma quantidade apreciável de material contendo alumínio para qualquer estrutura agregada refractária de modo a alcançar a adequada aglutinação e mater a estabilidade dimensional e estrutural quando exposto a temperaturas elevadas.

Os agregados refractários preferidos incluem argila de sílex; Mulcoa 47, 50, 60, 70, e 90; cianite, mulites, minério de crómio; bauxite; alumina tubular; e suas misturas. À medida que aumenta a temperatura entendida a ser utilizada pelos refractários, o teor em alumínio do agregado geralmente também aumenta.

Um agregado útil no presente invento para ser utilizado como isolamento expansível para altas temperaturas pode ser seleccionado a partir de pelo menos um de: areia de sílica #140, mulite #200, cianite #325, alumina tubular #200, cal dolomítica, e talco. Um agregado preferido para isolamento expansível compreende uma mistura de areia de sílica #140, cal dolomítica, e talco. O talco controla a dimensão das bolhas de dióxido de carbono libertados durante a expansão e 13 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ por isso permite que os poros no isolamento expandido sejam de dimensão uniforme. Um agregado particularmente útil para uma aplicação à temperatura ambiente envolvendo a utilização deste sistema para conter/solidificar/neutralizar material de desperdício em líquido (i.e., material de desperdício radioactivo) é agregados contendo fosfato, preferivelmente rocha de fosfato (vendida como C-31 Phos-Rock pela Texas Gulf Chemical Co.). A composição química destes agregados é bem conhecida para os peritos nesta arte. A mulcoa, a argila de sílex, e as cianites são compreendidas de, na maior parte, óxido de alumínio (III), dióxido de sílica (isto é, tetróxido de silício) . 0 minério de crómio é compreendido de, na maior parte, óxido de crómio (III), óxido de alumínio, e óxido de magnésio. A alumina tubular é compreendida substancialmente de óxido de alumínio (III) puro. A areia branca é compreendida de, na maior parte, dióxido de silício. A cal consiste na maior parte de óxido de cálcio. A cal dolomítica branca é uma mistura de cal e dolomite (bicarbonato de cálcio e magnésio). 0 talco é um silicato de magnésio hidratado natural foliado.

Esta lista de agregados que podem ser aglutinados pelo aglutinante do presente invento não é entendida para ser uma lista exaustiva de agregados úteis no presente invento, mas representam os testes e as conclusões trazidas aqui pela sua utilização. Devido à versatilidade do sistema de aglutinante, é esperado que muitos outros agregados podem ser aglutinados pelo sistema de aglutinante do presente invento e ser utilizados para formar estruturas agregadas aglutinadas úteis. Que agregado utilizar será escolhido de acordo com as necessidades da utilização final da estrutura aglutinada e a pureza necessária do produto.

Tal como mostrado nos exemplos seguintes, pode ser formada uma composição seca agregada de acordo com o presente invento a partir de uma mistura de cerca de 50-95 por cento em peso de um agregado adequado, 1-20 por cento em peso de um componente seco fornecedor de cálcio e/ou magnésio, e 0-50 por cento em peso de um componente seco fornecedor de fosfato; e numa concretização, a partir de uma mistura 14 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ incluindo 1-30 por cento em peso de um material único proporcionando ambos os componentes fornecedores de fosfato e cálcio, bem como um componente adicional de cálcio.

Por isso, dependendo do tipo de estrutura agregada aglutinada que é desejada, desde cerca de 5-85 por cento em peso de um componente húmido fornecedor de fosfato é misturado com a composição seca agregada. Para uma estrutura refractária, será utilizado tipicamente entre 10 e 30 por cento em peso do componente húmido. Contudo, se é desejado que os materiais misturados sejam expansíveis ou bombeados no local de utilização (por exemplo, se eles são utilizados como um isolamento expansível ou um isolamento bombeável para altas temperaturas) será utilizado mais do componente húmido, por exemplo, preferível entre 30 e 60 por cento em peso. A Tabela I ilustra os Exemplos #1 até #15 que definem composições refractárias que caem dentro do âmbito do presente invento. A Tabela II ilustra as análises químicas dos vários componentes. A resistência à compressão (psi) e a variação linear por reaquecimento foram medidas de acordo com os standards A.S.T.M. prevalentes. (Por exemplo, A.S.T.M. C-133-84 - Resistência ao Esmagamento a Frio e Módulos de Rotura de Formas e Tijolos Refractários e A.S.T.M. C-113-74 -Variação em Tijolo Refractário por Reaquecimento). Foram preparadas amostras para tais testes vertendo incrementos de 2,5 kg do agregado misturado e da mistura de aglutinante num volume adequado de solução aquosa de fosfato e mexidas à mão com uma espátula de duas polegadas até que a mistura está completamente molhada (tipicamente durante aproximadamente um minuto) e depositando depois a mistura em moldes aproximadamente dimensionados. 15 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ Η < 1-4 Η m < Η a quhsxs * 1 !Ti Γ í ϊ> t H I ΠΓ 1 yvrníWáxa ι r 1 í I 1 V* íto"LíW})c-3 1 * ι ΓΤΤ í 'í UiTtsWara l 1 1 ΓΊ l i ti c; * » τι ΓΤ Y § » &*n^xí « s 1 1 1 I 8 V 'V* «0·ωιΝϊ>2 * " V3 O . s Ί TTH r 1 ..............*v iOWiWS * < Ui * n ss is s ι </ í ❖"rJW-Wí 5 ÍO Ui τι rn 1 1 V S ίϊΙΛΝΏΪΞ 5 * *\J s 1 1 I ! V I > 1 „ 1 SE „ ££ i 13 l í § 1 Çl1'ΐΜΐΧΐ O u. T~IFT Y S 5tf*tóft3x3 * » 1 PT 1 £ .** \ CrTtittSSO 1 * π n í | i Λ S s S * s 1 i 8 S 5 ? ,, s I 1 ! 1 Ϊ 1 a Ϊ 5 1 s I . s siisísiMIllills iSgáSiSSSliliiils .... , 9 δ \ > ífl r 5533 sggê

16 EP 0 951 459 /PT TABELA I (cont. íi-OlcWSxS ft s •a 1Λ O «9 *í «n . Ui 1 *> Φ V) O 3 * a n 9 yc o P» 9 o <v <ó ífk 0\0*X;0 s Ui 'Δ O s *» ía » 00 V <o PH o V Or pi 9 g Λ 9 o <ò Sl -VWUS 4» f*-. ÍV 5™- i4> •PT ό pt 1 fv tfi «0 <*» <o <5 1 C4 ílCt Pí Λ Oi 5 <* tn ri 9 8 «Ò ri ff» ss 3 a© 'r X g «> S «O <n V <N <V tV fw (ΪΙ 3 O Pí «è ÍLOlíWíSía . . . >s Pi i» v> » w <N <r» o o p* o <v ώ Íl-01<4a3X5 Pi s Vi i© o ev 05 o V» iç> 4} <s> •V V5 Pi s s jí S r» 9 O o Vi 9 # 8 s S 9 o Pí ώ t ► sTsAvaiírs to 4J0 <£► 8 8 o <& (3 v| * Ui <o >v €* Ú) IV 05 » 5 g v 9 UI cv 9 vi *À ih ovwinj: f» 0» ÇJ tS *v 1 8 1 3 1NÍ ·*» «V rv (Λ 1 V> <0 SOÍ4MI5K3 tv u O ÍV ¢9 3 a t» ΰ Λ $ tif]<awx3 <0 O o co u. «t> *·. a O Ui 8> Si Ml rt O 1 qi O § co f* — Síí «V f-. r> 9 írt 4¾ K 9 3 cb 9 O o ioirfwws Λ ca <v 1Λ ci S 0\iH3CO co O Q < D Sf •â P> •éâ Pi ÍN N X CD •V ta ;(v co r> 5 5 vi Ϊ « 0Ί»ίΝ.?Υ3 S O 3 c» rv Pi 3 Pi P*. vO ΊΟ I <» íO 1 iô @ 4¾ 1 »* vU tn 9 <3» <v tfi ώ ^oiiiwíxa i tn s tft Ói 5¾ ei r5 i co Pt í1"* S 9 S 9 § 9 a« S 9 Λ fli iOíeWTO i V 1"» O ê «O 1 » o» r-v ··* s V» s 1,1 ............ "TI ; ^(«tars 1 « tú p·* iO « $ Oi #v 3 •as- 1 9 (V vr 9 & ÕO 9 v> c6 c P> s <v ce & <v 1» V K o 3 & 9 1 I «i g S u. <c O í* X LU s s ? 5 i/5 Uj <c 3 5 » r> s s «v W rt N TV -*r 3 vi o* X 1P s s s <5 < o < ω -< <5 < «5 <'i Ui ia « <n s 1 '«» r> K (N tr 4a p> vi Oi 3 5 f < 6 $ <_ íÁ iU tw 5 Mí í -Ç § 1 o § (VI O ç> Γ4 pm 8 s i I Pí 8 Λ 2 ti 1 1 fv '% ÍN 8 N ?v 1 I*i 17 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ

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Pode ser visto a partir dos exemplos na Tabela I que o sistema aglutinante do presente invento é útil para a formação de uma variedade de diferentes materiais refractários para diferentes utilizações a partir de um único sistema aglutinante. As proporções na tabela são ajustáveis para optimizar as estruturas agregadas resultantes, despendendo da utilização desejada. 0 presente invento proporciona assim um processo para a formação de um agregado aglutinado, bem como proporciona um sistema aglutinante para tais estruturas agregadas, uma composição seca agregada incorporando os constituintes secos do sistema aglutinante, e uma mistura de constituintes secos necessários no fabrico do sistema aglutinante. 0 presente invento é vantajoso sobre sistemas aglutinantes anteriores no que os constituintes do sistema aglutinante podem ser materiais de grau comercial ou agrícola, que não foram altamente refinados ou purificados. Os componentes secos do aglutinante permitem a utilização de soluções aquosas de fosfato significativamente mais baratas, e ainda proporcionar uma estrutura agregada aglutinada que é significativamente melhor em aplicações refractárias que é actualmente apreciada por outras estruturas agregadas aglutinadas conhecidas para aplicações equivalentes.

Para além disso, o presente invento reduz com vantagem o custo de proporcionar uma variedade de estruturas agregadas, porque pode ser utilizado um único sistema aglutinante para ligar uma grande variedade de agregados. 0 invento reduz o custo de fornecer, fabricar, ou guardar em armazém constituintes de aglutinante diferentes.

Com a composição agregada refractária do presente invento utilizando sílica e outros agregados refractários facilmente disponíveis, as estruturas agregadas resultantes possuem características refractárias significativamente melhoradas em relação a estruturas da arte anterior no que as estruturas resultantes são menos susceptíveis ao choque térmico, e em muitos casos as estruturas não precisam de ser pré secas ou pré queimadas após a sua estabilização inicial antes de serem utilizadas a altas temperaturas. Mais ainda, no testes de campo, as estruturas resultantes provaram ser 19 ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ extremamente não molháveis a uma variedade de metais fundidos (quer ferrosos quer não ferrosos) proporcionando assim o utilizador final com um revestimento refractária de baixa manutenção ao longo da sua vida útil.

Para além disso, a utilização de cálcio (quer só quer em combinação com magnésio) como o aglutinante bivalente permite que as caracteristicas refractárias sejam dependentes da proporção e concentração dos componentes fornecedores de fosfato húmidos e secos, especificamente uma selecção da gama de temperatura em que são obtidas as caracteristicas refractárias opcionais. Tal selectividade está ausente em sistemas à base de mono fosfato de aluminio e fosfato de magnésio.

Lisboa,

Claims

ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ 1/5 REIVINDICAÇÕES 1. Processo para preparação de um revestimento refractário num tanque de armazenagem em que o revestimento refractário é não molhável para metais fundidos, em que o processo compreende os passos de: (i) preparar uma composição agregada aglutinável, em que a dita composição agregada aglutinável compreende: (a) um agregado seleccionado do grupo consistindo de areia, pedra, argila de silex, gravilha fina, agregado de sílica, cinza, pedra pomes, grânulos de vidro vulcânicos, mulcoa, cianite, mulite, cromite, bauxite, óxido de alumínio, óxido de silício, óxido de crómio, óxido de magnésio, óxido de ferro, perlite, vermiculite expandida, cal dolomítica, talco, cal, carbonato de cálcio e magnésio, alumina tabular, silicato de magnésio, zircónia, rocha de fosfato, e suas misturas; e (b) um aglutinante compreendendo: - um componente acídico fornecedor de fosfato, estando o dito componente numa fase líquida à temperatura e pressão ambientes; e b. um componente seco compreendendo CaO, A1203, SiC>2, e Fe203; em proporções adequadas para permitir trabalhar durante a mistura do aglutinante e do agregado, e adequado para produzir uma estrutura rígida após a estabilização dos ditos agregado e aglutinante misturados; e (ii) aplicação da estrutura agregada aglutinável ao tanque de armazenagem, para proporcionar uma revestimento de refractário não molhável para o tanque de armazenagem.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o passo (i) (b) compreende ainda o passo de determinar se um componente seco fornecedor de fosfato adicional é necessário para prolongar o tempo de estabilização de uma quantidade controlável. ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ 2/5
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, em que o passo (i) (b) compreende ainda o passo de variar a consistência em percentagem da solução aquosa de fosfato em relação à consistência em percentagem dos fosfatos secos de modo a alterar a consistência e as caracteristicas refractárias da estrutura agregada após aquecimento.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, em que o passo (i) (b) compreende ainda o passo de seleccionar uma relação necessária do componente húmido do aglutinante em relação ao componente seco, de modo a alcançar as necessidades estruturais da estrutura agregada quando curada.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o revestimento refractário é não molhável quer para metais ferrosos quer não ferrosos.
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, em que o tanque de armazenagem é um tanque de armazenagem, para conter vidro fundido.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o tanque de armazenagem é uma caldeira ou uma fornalha.
8. Processo para reparar estruturas agregadas de temperaturas elevadas, que compreende a aplicação a uma estrutura agregada de uma composição agregada aglutinável, compreendendo a dita composição agregada aglutinável: (i) um agregado seleccionado do grupo consistindo de areia, pedra, argila de silex, gravilha fina, agregado de sílica, cinza, pedra pomes, grânulos de vidro vulcânicos, mulcoa, cianite, mulite, cromite, bauxite, óxido de alumínio, óxido de silício, óxido de crómio, óxido de magnésio, óxido de ferro, perlite, vermiculite expandida, cal dolomítica, talco, cal, carbonato de cálcio e magnésio, alumina tabular, silicato de magnésio, zircónia, rocha de fosfato, e suas misturas; e (ii) um aglutinante compreendendo: ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ 3/5 um componente acídico fornecedor de fosfato, estando o dito componente numa fase líquida à temperatura e pressão ambientes; e - um componente seco compreendendo CaO, A1203, Si02, e Fe203; em proporções adequadas para permitir trabalhar durante a mistura do aglutinante e do agregado, e adequado para produzir uma estrutura rígida após a estabilização dos ditos agregado e aglutinante misturados.
9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o aglutinante da composição compreende ainda um componente seco fornecedor de fosfato.
10. Processo de acordo com a reivindicação 9, em que o componente seco fornecedor de fosfato está presente no aglutinante numa quantidade de 0 a 50 por cento em peso.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o componente acídico fornecedor de fosfato compreende um ácido fosfórico.
12. Processo de acordo com a reivindicação 11, em que o ácido fosfórico está presente numa quantidade de 5 a 85 por cento em peso.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado por a dita fase líquida que compreende o dito ácido fosfórico compreender também S04.
14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o agregado está presente numa quantidade de 50 a 95 por cento em peso.
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a estrutura agregada é seleccionada do grupo que consiste de revestimentos refractários, estruturas de isolamento para temperaturas elevadas, e estruturas resistentes ao fogo. ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ 4/5
16. Tanque de armazenagem com um revestimento de refractário que é não molhável por metais fundidos, em que o revestimento é composto de uma composição agregada aglutinada compreendendo: (a) um agregado seleccionado do grupo consistindo de areia, pedra, argila de silex, gravilha fina, agregado de silica, cinza, pedra pomes, grânulos de vidro vulcânicos, mulcoa, cianite, mulite, cromite, bauxite, óxido de alumínio, óxido de silício, óxido de crómio, óxido de magnésio, óxido de ferro, perlite, vermiculite expandida, cal dolomítica, talco, cal, carbonato de cálcio e magnésio, alumina tabular, silicato de magnésio, zircónia, rocha de fosfato, e suas misturas; e (b) um aglutinante compreendendo: um componente acídico fornecedor de fosfato, estando o dito componente numa fase líquida à temperatura e pressão ambientes; e c) um componente seco compreendendo CaO, A1203, Si02, e Fe203; nas proporções adequadas para permitir trabalhar durante a mistura do aglutinante e do agregado, e adequado para produzir uma estrutura rígida após a estabilização dos ditos agregado e aglutinante misturados.
17. Tanque de armazenagem de acordo com a reivindicação 16, em que o aglutinante da composição compreende ainda um componente seco fornecedor de fosfato.
18. Tanque de armazenagem de acordo com a reivindicação 17, em que o componente seco fornecedor de fosfato está presente numa quantidade de 0 a 50 por cento em peso.
19. Composição agregada de revestimento refractário aglutinável que é não molhável por metais fundidos, compreendendo a composição: (i) um agregado seleccionado do grupo consistindo de areia, pedra, argila de silex, gravilha fina, agregado ΕΡ Ο 951 459 /ΡΤ 5/5 de sílica, cinza, pedra pomes, grânulos de vidro vulcânicos, mulcoa, cianite, mulite, cromite, bauxite, óxido de alumínio, óxido de silício, óxido de crómio, óxido de magnésio, óxido de ferro, perlite, vermiculite expandida, cal dolomítica, talco, cal, carbonato de cálcio e magnésio, alumina tabular, silicato de magnésio, zircónia, rocha de fosfato, e suas misturas; e (ii) um aglutinante compreendendo: um componente acídico fornecedor de fosfato, estando o dito componente numa fase líquida à temperatura e pressão ambientes; e - um componente seco compreendendo CaO, A1203, SÍO2, e Fe203; em proporções adequadas para permitir trabalhar durante a mistura do aglutinante e do agregado, e adequado para produzir uma estrutura rígida após a estabilização dos ditos agregado e aglutinante misturados. Lisboa,