BR112019015233B1

BR112019015233B1 - PROCESS FOR FORMING OR REPAIRING A STRUCTURE FOR USE IN HIGH TEMPERATURE APPLICATIONS

Info

Publication number: BR112019015233B1
Application number: BR112019015233-4A
Authority: BR
Inventors: Jens Decker
Original assignee: Stellar Materials Llc
Priority date: 2017-01-25
Filing date: 2018-01-25
Publication date: 2024-08-20

Abstract

Processos para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura podem incluir misturar um aditivo de nitrito de sódio (NaNO2) com um material refratário; e aplicar o material refratário numa superfície da estrutura.Processes for forming or repairing a structure for use in high-temperature applications may include mixing a sodium nitrite (NaNO2) additive with a refractory material; and applying the refractory material to a surface of the structure.

Description

Field of invention

[0001] A presente divulgação refere-se em geral a materiais refratários e processos para aplicar os materiais refratários numa superfície. Em particular, materiais refratários, sistemas e processos para seu uso aqui providos formam uma superfície monolítica útil num amplo arranjo se aplicações de alta temperatura.[0001] The present disclosure relates generally to refractory materials and processes for applying the refractory materials to a surface. In particular, the refractory materials, systems and processes for their use provided herein form a monolithic surface useful in a wide array of high temperature applications.

History

[0002] Recipientes de alta temperatura usados para metal fundido ou incineração de materiais são revestidos com materiais refratários para conter o calor do espaço interno ou conteúdo. Tais refratários não só serem capazes de resistir às tensões térmicas, mas também serem resistentes ao desgaste químico e físico.[0002] High temperature vessels used for molten metal or incineration of materials are lined with refractory materials to contain the heat of the internal space or contents. Such refractories are not only capable of withstanding thermal stresses, but are also resistant to chemical and physical wear.

[0003] Materiais refratários típicos são instalados como revestimentos de tijolos previamente queimados, moldados in situ como materiais monolíticos, ou são providos como formas pré-moldadas que foram queimadas antes da instalação. Materiais refratários monolíticos podem ser instalados com uma variedade de métodos de instalação tais como fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação ou gunite úmido. Para obter as características individuais da instalação, é necessário projetar as formulações de material para cada método de instalação específico. Por exemplo, os materiais de compactação exigem propriedades de flexibilidade e não quebra súbita, enquanto que os graus de fundição exigem um bom fluxo e alta quebra súbita. Como outro exemplo, o material refratário apropriado para pulverização seca contém usualmente materiais de partículas menos finas que graus de fundição. Material de partícula menos fina presente no material refratário reduz a área superficial da partícula que precisa ser molhada no bocal.[0003] Typical refractory materials are installed as pre-fired brick linings, cast in situ as monolithic materials, or are provided as pre-cast forms that have been fired prior to installation. Monolithic refractory materials can be installed with a variety of installation methods such as casting, pumping, dry pneumatic spraying, compaction or wet gunite. To achieve individual installation characteristics, it is necessary to design the material formulations for each specific installation method. For example, compaction materials require flexibility and no sudden breakage properties, while casting grades require good flow and high sudden breakage. As another example, refractory material suitable for dry spraying usually contains finer particle material than casting grades. Less fine particle material present in the refractory material reduces the particle surface area that needs to be wetted at the nozzle.

[0004] As propriedades de material necessárias para métodos de instalação individuais são ajustadas com aditivos tais como dispersantes que promovem fluxo e reduzem a demanda de água para misturas de bombeamento e refratárias. Outros aditivos como polissacarídeos e argilas promovem propriedades de não quebra súbita necessárias para misturas de compactação e misturas e pulverização pneumática a seco para permitir flexibilidade e baixo rebote. Para o processo de gunite úmido, um acelerador de assentamento é tipicamente adicionado no bocal para configuração instantânea quando o material atinge uma superfície. Todos estes diferentes aditivos tornam o design de material monolítico muito complexo.[0004] The material properties required for individual installation methods are tailored with additives such as dispersants that promote flow and reduce water demand for pumping and refractory mixes. Other additives such as polysaccharides and clays promote the non-sudden breakage properties required for compaction mixes and dry pneumatic spraying to allow flexibility and low rebound. For the wet gunite process, a setting accelerator is typically added at the nozzle for instantaneous setting when the material hits a surface. All of these different additives make monolithic material design very complex.

[0005] Além disso, devido aos diferentes requisitos de aplicação as instalações de campo geralmente exigem vários materiais diferentes no trabalho para diferentes situações de instalação. Por exemplo, massas de reparação de fornos, concretos de baixa demanda de água para impacto e áreas de alto desgaste, pulverização seca para seções de telhado e material de gunite úmido para seções de paredes maiores. Infelizmente, nem sempre é possível prever a abrangência do trabalho e as quantidades de material relacionadas até que se execute uma inspeção adequada, o que só é possível se o forno for resfriado e o andaime tiver sido instalado. Isso pode criar mais problemas porque a maioria dos materiais refratários tem prazos de fornecimento mais longos, exigindo muitas vezes quantidades excessivas de material sem conhecer a abrangência do trabalho e se as quantidades fornecidas são suficientes para as aplicações individuais.[0005] Furthermore, due to the different application requirements, field installations often require several different materials on the job for different installation situations. For example, kiln repair compounds, low water demand concretes for impact and high wear areas, dry spray for roof sections, and wet gunite material for larger wall sections. Unfortunately, it is not always possible to predict the scope of the job and the associated material quantities until a proper inspection has been performed, which is only possible once the kiln has cooled and the scaffolding has been installed. This can create further problems because most refractory materials have longer lead times, often requiring excessive quantities of material without knowing the scope of the job and whether the quantities supplied are sufficient for the individual applications.

Summary of the invention

[0006] Existem necessidades contínuas para melhorar os sistemas refratários e a aplicação do sistema refratário em que os sistemas refratários não requeiram numerosos materiais iniciais e procedimentos complexos de instalação, e possam ser prontamente aplicados usando vários métodos de aplicação.[0006] There are continuing needs to improve refractory systems and refractory system application where refractory systems do not require numerous starting materials and complex installation procedures, and can be readily applied using various application methods.

[0007] De acordo com uma ou mais incorporações, processos para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura incluem misturar um aditivo de nitrito de sódio (NaNO2) com um material refratário; e aplicar o material refratário numa superfície da estrutura.[0007] According to one or more embodiments, processes for forming or repairing a structure for use in high temperature applications include mixing a sodium nitrite (NaNO2) additive with a refractory material; and applying the refractory material to a surface of the structure.

[0008] Em uma ou mais incorporações desta divulgação, uma composição refratária inclui um material refratário de baixo teor de cimento e um aditivo de nitrito de sódio (NaNO2). O material refratário inclui entre 50 por cento em peso e 85 por cento em peso de alumina. O aditivo de nitrito de sódio, inclui uma solução de nitrito de sódio tendo de 1 por cento em peso a 8 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso total da solução de nitrito de sódio, e de 1 por cento em peso a 10 por cento em peso com base no peso total do material refratário. Opcionalmente, pode-se incorporar um dispersante na composição refratária. O dispersante é escolhido de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos.[0008] In one or more embodiments of this disclosure, a refractory composition includes a low cement refractory material and a sodium nitrite (NaNO2) additive. The refractory material includes between 50 weight percent and 85 weight percent alumina. The sodium nitrite additive includes a sodium nitrite solution having from 1 weight percent to 8 weight percent sodium nitrite based on the total weight of the sodium nitrite solution, and from 1 weight percent to 10 weight percent based on the total weight of the refractory material. Optionally, a dispersant may be incorporated into the refractory composition. The dispersant is selected from a phosphate, polycarboxylate, polyglycol ether, polyacrylate, and combinations thereof.

Detailed description of the invention

[0009] A seguinte descrição de aspectos particulares é meramente exemplar por natureza e não pretende limitar a abrangência da invenção, sua aplicação ou usos, os quais podem, evidentemente, variar. Provê-se a divulgação com relação às definições e terminologia aqui incluídas. Estas definições e terminologia não são concebidas para funcionar como uma limitação da abrangência ou prática da invenção, mas são apresentadas apenas para fins ilustrativos e descritivos. Embora os processos ou componentes sejam descritos como uma ordem de etapas individuais ou usando materiais específicos, considera-se que as etapas ou materiais aqui apresentados possam ser permutáveis, de tal modo que a descrição possa incluir múltiplas partes ou etapas dispostas de muitas maneiras como é prontamente apreciado por um perito na técnica.[0009] The following description of particular aspects is merely exemplary in nature and is not intended to limit the scope of the invention, its application or uses, which may, of course, vary. Disclosure is provided with respect to the definitions and terminology included herein. These definitions and terminology are not intended to operate as a limitation on the scope or practice of the invention, but are presented for illustrative and descriptive purposes only. Although the processes or components are described as an order of individual steps or using specific materials, it is contemplated that the steps or materials presented herein may be interchangeable, such that the description may include multiple parts or steps arranged in many ways as would be readily appreciated by one skilled in the art.

[0010] A terminologia aqui usada tem o propósito de descrever apenas incorporações particulares e não tem intenção de ser limitativa. Quando aqui usadas, as formas singulares “um”, “uma”, “o” e “a” pretendem incluir as formas plurais, incluindo “pelo menos um(a)”, salvo se o contexto indicar claramente o contrário. “Ou” significa “e/ou”. Quando aqui usado, o termo “e/ou” inclui qualquer uma e todas as combinações de um ou mais dos itens listados associados. Entender-se-á ainda que os termos “compreende” e/ou “compreendendo”, ou “inclui” e/ou “incluindo” quando usados neste pedido de patente, especificam a presença de características, regiões, inteiros, etapas, operações, elementos e/ou componentes declarados, mas não impede a presença ou adição de uma ou mais outras características, regiões, inteiros, etapas, operações, elementos componentes e/ou grupos dos mesmos. O termo “ou uma combinação dos mesmos” significa uma combinação incluindo pelo menos um dos elementos anteriores.[0010] The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting. When used herein, the singular forms “a,” “an,” “the,” and “the” are intended to include the plural forms, including “at least one,” unless the context clearly indicates otherwise. “Or” means “and/or.” When used herein, the term “and/or” includes any and all combinations of one or more of the associated listed items. It will further be understood that the terms “comprises” and/or “comprising,” or “includes” and/or “including,” when used in this patent application, specify the presence of stated features, regions, integers, steps, operations, elements, and/or components, but do not preclude the presence or addition of one or more other features, regions, integers, steps, operations, component elements, and/or groups thereof. The term “or a combination thereof” means a combination including at least one of the foregoing elements.

[0011] Salvo se indicado em contrário, todos os números expressando distância, tamanho ou outra dimensão que sejam modificados pelo termo “cerca de” ou “aproximado” ou “aproximadamente” quando usado no relatório descritivo e nas reivindicações, devem ser entendidos como variando do menor algarismo significativo. Adicionalmente, a divulgação de quaisquer faixas no relatório descritivo e nas reivindicações devem ser entendidas como incluindo a própria faixa e também qualquer coisa incluída dentro da faixa, bem como os pontos extremos dessa faixa. Salvo se indicado ao contrário, as propriedades numéricas mostradas no relatório descritivo e nas reivindicações são aproximações que podem variar dependendo das dependendo das propriedades desejadas que se espera obter em incorporações da presente divulgação. Não obstante os parâmetros e faixas numéricas que mostram a ampla abrangência da divulgação sejam aproximações, os valores numéricos mostrados nos exemplos específicos são relatados com a maior precisão possível.[0011] Unless otherwise indicated, all numbers expressing distance, size or other dimension that are modified by the term “about” or “approximate” or “approximately” when used in the specification and claims are to be understood as ranging to the lowest significant digit. Additionally, the disclosure of any ranges in the specification and claims are to be understood as including the range itself and also anything included within the range, as well as the extreme points of that range. Unless otherwise indicated, the numerical properties shown in the specification and claims are approximations that may vary depending on the desired properties expected to be obtained in embodiments of the present disclosure. Notwithstanding that the numerical parameters and ranges showing the broad scope of the disclosure are approximations, the numerical values shown in the specific examples are reported with the greatest possible precision.

[0012] Salvo disposição em contrário, todos os termos (incluindo termos técnicos e científicos) aqui usados têm o mesmo significado como comumente entendido por um perito na técnica ao qual esta divulgação pertence. Entender-se-á ainda que termos tais como aqueles definidos em dicionários comumente usados, devem ser interpretados como tendo um significado que seja consistente com o seu significado no contexto da técnica relevante e na presente divulgação, e não serão interpretados de uma forma idealizada ou sentido excessivamente formal, a menos que expressamente definido aqui.[0012] Unless otherwise specified, all terms (including technical and scientific terms) used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this disclosure belongs. It will further be understood that terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be construed as having a meaning that is consistent with their meaning in the context of the relevant art and in the present disclosure, and are not to be construed in an idealized or overly formal sense unless expressly defined herein.

[0013] Os materiais e processos desta divulgação incorporam um aditivo de nitrito de sódio num material refratário que permite as propriedades de instalação de um material refratário para múltiplos métodos de instalação, tais como fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação e gunite úmido. O aditivo de nitrito de sódio pode ser adicionado no sítio de aplicação de acordo com a abrangência do método de aplicação.[0013] The materials and processes of this disclosure incorporate a sodium nitrite additive into a refractory material that enables the installation properties of a refractory material for multiple installation methods, such as casting, pumping, dry pneumatic spraying, compaction, and wet gunite. The sodium nitrite additive may be added at the application site according to the scope of the application method.

[0014] Incorporações da divulgação incluem processos para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura. Em uma ou mais incorporações, o processo inclui misturar um aditivo de nitrito de sódio (NaNO2) com um material refratário e aplicar o material refratário numa superfície da estrutura, opcionalmente uma superfície de estrutura que se desvia da ou exclui a horizontal, como um piso, mas inclui um telhado ou outra estrutura saliente.[0014] Embodiments of the disclosure include processes for forming or repairing a structure for use in high temperature applications. In one or more embodiments, the process includes mixing a sodium nitrite (NaNO2) additive with a refractory material and applying the refractory material to a surface of the structure, optionally a surface of the structure that deviates from or excludes the horizontal, such as a floor, but includes a roof or other projecting structure.

[0015] O termo “material refratário” significa materiais, opcionalmente materiais não metálicos, tendo propriedades químicas e físicas que os tornam aplicáveis em estruturas, ou como componentes de sistemas que sejam expostos a ambientes acima de 538 °C (1.000 °F; 811 K), que estejam de acordo com a Terminologia Padrão Relativa a Refratários (Standard Terminology Relating to Refractories) ASTM C71 incorporada por referência nesta divulgação em sua totalidade.[0015] The term “refractory material” means materials, optionally non-metallic materials, having chemical and physical properties that make them applicable in structures, or as components of systems that are exposed to environments above 538 °C (1,000 °F; 811 K), that comply with Standard Terminology Relating to Refractories (ASTM C71) incorporated by reference in this disclosure in its entirety.

[0016] O termo “material refratário seco” exclui material que é um líquido quando em temperatura e pressão padrão (STP) (temperatura de (22,5 ± 2,5)°C e pressão de aproximadamente 1 atmosfera). Por exemplo, o peso total baseado no material refratário seco não inclui o peso de água ou solvente.[0016] The term “dry refractory material” excludes material that is a liquid when at standard temperature and pressure (STP) (temperature of (22.5 ± 2.5)°C and pressure of approximately 1 atmosphere). For example, the total weight based on dry refractory material does not include the weight of water or solvent.

[0017] Em uma ou mais incorporações, o material refratário inclui um componente agregado e um ligante. Em algumas incorporações do material refratário, o componente agregado está presente de 50 a 95 por cento em peso seco total. O componente agregado pode ser escolhido de, mas não se limita a: argila siliciosa refratária, dura, sem plasticidade, mulcoa, basalto, olivina, diatomita, vermiculita, perlita, molochita, gibbsita, cianita, mulita, cromita, alumina tabular, óxido de silício, sílica, bauxita calcinada, óxido de cromo, zircônia, rocha de fosfato e misturas dos mesmos. Além disso, o componente agregado pode incluir alumina e, opcionalmente, uma porcentagem em peso de alumina na composição final de 50 a 85. Os tamanhos de partículas do componente agregado podem variar de 0,1 a 1000 micra. Deve-se considerar que partículas de agregado podem estar numa variedade de formas incluindo esférica, poliédrica, irregular e combinações das mesmas.[0017] In one or more embodiments, the refractory material includes an aggregate component and a binder. In some embodiments of the refractory material, the aggregate component is present from 50 to 95 percent by total dry weight. The aggregate component may be selected from, but is not limited to: refractory, hard, non-plasticizing siliceous clay, mulcoa, basalt, olivine, diatomite, vermiculite, perlite, molochite, gibbsite, kyanite, mullite, chromite, tabular alumina, silicon oxide, silica, calcined bauxite, chromium oxide, zirconium, phosphate rock, and mixtures thereof. In addition, the aggregate component may include alumina and, optionally, a weight percentage of alumina in the final composition of from 50 to 85. Particle sizes of the aggregate component may range from 0.1 to 1000 microns. It should be considered that aggregate particles can be in a variety of shapes including spherical, polyhedral, irregular and combinations thereof.

[0018] Em uma ou mais incorporações, o material refratário pode incluir um material refratário de baixo teor de cimento. O termo “baixo teor de cimento” significa um material contendo óxido de cálcio de pelo menos 0,2% em peso, mas tendo menos que 2,5% em peso do mesmo. Opcionalmente, o material refratário pode incluir mulita, óxido de alumínio, cimento de aluminato de cálcio, alumina calcinada, alumina reativa, microssílica, poli(glicol etilênico) e combinações dos mesmos. Opcionalmente, o material refratário pode compreender de 50,0 a 75,0 por cento em peso de mulita baseado na quantidade total de material refratário seco, no qual a mulita inclui de 50,0 a 65,0 por cento em peso de óxido de alumínio. Opcionalmente, o material refratário pode incluir: de 3,0 a 10,0 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio; de 10,0 a 25,0 por cento em peso de alumina calcinada; de 4,0 a 15,0 por cento em peso de microssílica; e de 0,1 a 2,0 por cento em peso de poli(glicol etilênico) baseado na quantidade total de material refratário seco. Opcionalmente, o material refratário pode compreender de 2,0 a 5,0 por cento em peso de alumina reativa baseado na quantidade total de material refratário seco.[0018] In one or more embodiments, the refractory material may include a low cement content refractory material. The term “low cement content” means a material containing at least 0.2 weight percent calcium oxide, but having less than 2.5 weight percent thereof. Optionally, the refractory material may include mullite, aluminum oxide, calcium aluminate cement, calcined alumina, reactive alumina, microsilica, poly(ethylene glycol), and combinations thereof. Optionally, the refractory material may comprise from 50.0 to 75.0 weight percent mullite based on the total amount of dry refractory material, in which the mullite includes from 50.0 to 65.0 weight percent aluminum oxide. Optionally, the refractory material may include: from 3.0 to 10.0 weight percent calcium aluminate cement; from 10.0 to 25.0 weight percent calcined alumina; from 4.0 to 15.0 weight percent microsilica; and from 0.1 to 2.0 weight percent poly(ethylene glycol) based on the total amount of dry refractory material. Optionally, the refractory material may comprise from 2.0 to 5.0 weight percent reactive alumina based on the total amount of dry refractory material.

[0019] Exemplos ilustrativos de tais materiais refratários incluem aqueles formados de alumina e um componente a base de cimento tal como aluminato de cálcio. Além disso, uma incorporação ilustrativa de um refratário de baixo teor de cimento pode ser um refratário a base de alumina que inclui: 70 por cento em peso de mulita (por exemplo, agregado de Mulcoa 60) de malha 4 a malha 325 (58,6% em peso de Al2O3); 5 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71); 6 por cento em peso de microssílica (por exemplo, Elkem 966); 15 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis); 0,08 por cento em peso de poli(glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis).[0019] Illustrative examples of such refractory materials include those formed from alumina and a cement-based component such as calcium aluminate. Additionally, an illustrative embodiment of a low cement content refractory may be an alumina-based refractory that includes: 70 weight percent mullite (e.g., Mulcoa 60 aggregate) of 4 mesh to 325 mesh (58.6 weight percent Al2O3); 5 weight percent calcium aluminate cement (e.g., Secar 71); 6 weight percent microsilica (e.g., Elkem 966); 15 weight percent calcined alumina (e.g., from Almatis); 0.08 weight percent poly(ethylene glycol); and 3.92 weight percent reactive alumina (e.g., from Almatis).

[0020] Em algumas incorporações, o material refratário pode incluir ainda um dispersante. O dispersante pode ser escolhido de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, material a base de poliacrilato ou qualquer combinação dos mesmos. Exemplos ilustrativos de materiais com um dispersante a base de fosfato estão descritos na patente U.S. n° 7.503.974 e no pedido de patente U.S. n° 13/577.305 (publicado também como US 2012/0304904), e aqui incorporados por referência. Outros materiais também podem ser usados tal como uma variedade de materiais obteníveis comercialmente de Stellar Materials, Inc., Boca Raton., FL, ilustrativamente Thermbond 7004 e Thermblock 85. Exemplos ilustrativos de materiais e métodos para sua produção podem ser encontrados nas patentes U.S. n°s 6.447.596 e 5.888.292, e aqui incorporadas por referência.[0020] In some embodiments, the refractory material may further include a dispersant. The dispersant may be selected from a phosphate, polycarboxylate, polyglycol ether, polyacrylate-based material, or any combination thereof. Illustrative examples of materials with a phosphate-based dispersant are described in U.S. Patent No. 7,503,974 and U.S. Patent Application No. 13/577,305 (also published as U.S. 2012/0304904), and incorporated herein by reference. Other materials may also be used such as a variety of materials commercially obtainable from Stellar Materials, Inc., Boca Raton, FL, illustratively Thermbond 7004 and Thermblock 85. Illustrative examples of materials and methods for their production can be found in U.S. Patent Nos. 6,447,596 and 5,888,292, and incorporated herein by reference.

[0021] O dispersante pode ser misturado com o material refratário opcionalmente numa concentração global de 1,0 por cento em peso a 10,0 por cento em peso baseada no peso total da matéria seca, ou qualquer valor ou faixa entre os valores mencionados. Opcionalmente, o dispersante pode ser misturado com o material refratário seco numa concentração global de 3,0 por cento em peso a 7,0 por cento em peso, ou qualquer valor ou faixa entre os valores mencionados. Opcionalmente, o dispersante pode ser misturado com o material refratário seco numa concentração global em porcentagem em peso de 1,0, 1,5, 2,0, 2,5, 3,0, 3,5, 4,0, 4,5, 5,0, 5,5, 6,0, 6,5, 7,0, 7,5, 8,0, 8,5, 9,0, 9,5 ou 10,0.[0021] The dispersant may be mixed with the refractory material optionally at an overall concentration of 1.0 weight percent to 10.0 weight percent based on the total weight of the dry matter, or any value or range between the stated values. Optionally, the dispersant may be mixed with the dry refractory material at an overall concentration of 3.0 weight percent to 7.0 weight percent, or any value or range between the stated values. Optionally, the dispersant may be mixed with the dry refractory material at an overall weight percent concentration of 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0, 8.5, 9.0, 9.5 or 10.0.

[0022] Em incorporações, o aditivo de nitrito de sódio está presente numa solução de nitrito de sódio. A solução de nitrito de sódio pode incluir nitrito de sódio dissolvido num solvente apropriado, opcionalmente água, opcionalmente numa razão de 50 g a 800 g de nitrito de sódio em pó por 10.000 g de água. Nesta divulgação, o termo “água” pode incluir, mas não se limita a água deionizada, água purificada, água de nascente, água salobra ou água obtenível de plantas de tratamento de água. A água pode conter traços de cálcio, sódio, fluoreto e outros íons regularmente encontrados em água potável.[0022] In embodiments, the sodium nitrite additive is present in a sodium nitrite solution. The sodium nitrite solution may include sodium nitrite dissolved in a suitable solvent, optionally water, optionally in a ratio of 50 g to 800 g of sodium nitrite powder per 10,000 g of water. In this disclosure, the term “water” may include, but is not limited to, deionized water, purified water, spring water, brackish water, or water obtainable from water treatment plants. The water may contain trace amounts of calcium, sodium, fluoride, and other ions regularly found in drinking water.

[0023] Em algumas incorporações, a solução de nitrito de sódio antes de misturar com o material refratário pode incluir de aproximadamente 0,10 a aproximadamente 40,0 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso total da solução (isto é, nitrito de sódio e água). Opcionalmente, a solução de nitrito de sódio pode incluir de 0,1 a 8,0 por cento em peso baseado no peso total da solução. Opcionalmente, a solução de nitrito de sódio pode incluir de aproximadamente 1,0 por cento em peso a 8,0 por cento em peso baseado no peso total da solução. Todos os valores individuais e subfaixas englobadas por “de 0,1 a 40,0 por cento em peso” estão aqui divulgados como incorporações separadas.[0023] In some embodiments, the sodium nitrite solution prior to mixing with the refractory material may include from approximately 0.10 to approximately 40.0 weight percent sodium nitrite based on the total weight of the solution (i.e., sodium nitrite and water). Optionally, the sodium nitrite solution may include from 0.1 to 8.0 weight percent based on the total weight of the solution. Optionally, the sodium nitrite solution may include from approximately 1.0 weight percent to 8.0 weight percent based on the total weight of the solution. All individual values and subranges encompassed by “from 0.1 to 40.0 weight percent” are disclosed herein as separate embodiments.

[0024] Em alguns aspectos, a solução de nitrito de sódio é depois misturada com um material refratário ou antes ou no ponto de aplicação do material refratário numa superfície de estrutura. A quantidade de aditivo de nitrito de sódio misturado com o material refratário durante a aplicação é, opcionalmente, de 0,01 a 4,0 por cento em peso, opcionalmente de 0,1 a 3,0 por cento em peso, opcionalmente de 0,3 a 2,5 por cento em peso em relação ao peso total combinado de nitrito de sódio/refratário. Em alguns aspectos, a quantidade de nitrito de sódio na mistura final é de 0,1 a 1,0 por cento em peso baseada no peso combinado de material seco e solução de nitrito de sódio. Em alguns aspectos, tal como quando o material refratário é aplicado por processos tal como gunite, a quantidade final de nitrato de sódio é de 1,0 por cento em peso a 3,0 por cento em peso, opcionalmente de 1,5 por cento em peso a 2,0 por cento em peso. Em outros aspectos, tal como quando o aditivo de nitrito de sódio é misturado com o material refratário para aplicações tais como compactação ou pulverização, a quantidade final de nitrito de sódio pode ser de 0,05 a aproximadamente 1,0 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso combinado de material refratário seco e da solução de nitrito de sódio.[0024] In some aspects, the sodium nitrite solution is then mixed with a refractory material either prior to or at the point of application of the refractory material to a structure surface. The amount of sodium nitrite additive mixed with the refractory material during application is optionally from 0.01 to 4.0 weight percent, optionally from 0.1 to 3.0 weight percent, optionally from 0.3 to 2.5 weight percent relative to the total combined weight of sodium nitrite/refractory. In some aspects, the amount of sodium nitrite in the final mixture is from 0.1 to 1.0 weight percent based on the combined weight of dry material and sodium nitrite solution. In some aspects, such as when the refractory material is applied by processes such as gunite, the final amount of sodium nitrate is from 1.0 weight percent to 3.0 weight percent, optionally from 1.5 weight percent to 2.0 weight percent. In other aspects, such as when the sodium nitrite additive is mixed with the refractory material for applications such as compaction or pulverization, the final amount of sodium nitrite can be from 0.05 to approximately 1.0 weight percent sodium nitrite based on the combined weight of the dry refractory material and the sodium nitrite solution.

[0025] Em uma ou mais incorporações do processo para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura, a água ou solvente no material refratário em aplicação numa superfície é de 1 por cento em peso a 10 por cento em peso baseado no peso total do material refratário. Opcionalmente, o material refratário inclui baixas adições de água. O termo “baixas adições de água” significa que há de 1,0 a 6,0 por cento em peso de água baseado no peso total do material refratário. Em algumas incorporações, a quantidade de água no material refratário é menor que 10 por cento em peso baseada no peso total do material refratário, opcionalmente menor que 6 por cento em peso de água. Todos os valores individuais e subfaixas englobadas por “de 1,0 a 10,0 por cento em peso” estão aqui divulgados como incorporações separadas.[0025] In one or more embodiments of the process for forming or repairing a structure for use in high temperature applications, the water or solvent in the refractory material being applied to a surface is from 1 weight percent to 10 weight percent based on the total weight of the refractory material. Optionally, the refractory material includes low additions of water. The term “low additions of water” means that there is from 1.0 to 6.0 weight percent water based on the total weight of the refractory material. In some embodiments, the amount of water in the refractory material is less than 10 weight percent based on the total weight of the refractory material, optionally less than 6 weight percent water. All individual values and subranges encompassed by “from 1.0 to 10.0 weight percent” are disclosed herein as separate embodiments.

[0026] Em uma ou mais incorporações, quando o material refratário é aplicado por processos de compactação como um exemplo, a quantidade de água no material refratário é menor que 6,0 por cento em peso baseada no peso total do material refratário. Ao contrário dos materiais de moldagem convencionais, a mistura pode ser feita com baixas adições de água. Baixas adições de água diminuem a alta retração de secagem em um valor maior ou igual a cerca de 1% com materiais de moldagem plásticos ligados com fosfato. A retração de secagem da mistura de compactação de grau fusível usando a solução de nitrito de sódio é menor que 0,1%. Sem intenção de ficar vinculado à teoria, acredita-se que as baixas adições de água diminuem ou impedem o craqueamento após a queima ou até mesmo rachaduras abertas na temperatura operacional.[0026] In one or more embodiments, when the refractory material is applied by compaction processes as an example, the amount of water in the refractory material is less than 6.0 weight percent based on the total weight of the refractory material. Unlike conventional molding materials, the mix can be made with low water additions. Low water additions decrease high drying shrinkage by an amount greater than or equal to about 1% with phosphate-bonded plastic molding materials. Drying shrinkage of the fusible grade compaction mix using sodium nitrite solution is less than 0.1%. Without intending to be bound by theory, it is believed that low water additions decrease or prevent post-firing cracking or even open cracking at operating temperature.

[0027] Descobriu-se que quando a solução de nitrito de sódio contiver uma quantidade menor de nitrito de sódio (menos que 10 por cento em peso), e a solução de nitrito de sódio for misturada com um material refratário de baixo teor de cimento que inclui também um dispersante, o dispersante será ativado após 2 a 3 minutos de misturação. A solução de nitrito de sódio transforma o material refratário num material flexível sem colapso sem ajustagem adicional. O material refratário permanece flexível por mais 30 a 60 minutos até lentamente ocorrer o endurecimento.[0027] It has been found that when the sodium nitrite solution contains a minor amount of sodium nitrite (less than 10 weight percent), and the sodium nitrite solution is mixed with a low cement content refractory material that also includes a dispersant, the dispersant will be activated after 2 to 3 minutes of mixing. The sodium nitrite solution transforms the refractory material into a flexible material without collapse without further adjustment. The refractory material remains flexible for an additional 30 to 60 minutes until slowly hardening occurs.

[0028] Em incorporações do processo formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura, o material refratário pode ser aplicado numa superfície da estrutura. A superfície da estrutura pode ser a parede interna de um alto-forno, forno de calcinação, incinerador ou reator, e pode incluir cerâmica, metal ou madeira. Em uma ou mais incorporações, o método para aplicar material refratário pode incluir fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação e gunite úmido.[0028] In embodiments of the process of forming or repairing a structure for use in high temperature applications, the refractory material may be applied to a surface of the structure. The surface of the structure may be the inner wall of a blast furnace, calcination kiln, incinerator, or reactor, and may include ceramic, metal, or wood. In one or more embodiments, the method for applying refractory material may include casting, pumping, dry pneumatic spraying, compaction, and wet guniting.

[0029] Em uma ou mais incorporações, o material refratário seco é pré-misturado durante 5 a 30 ou durante 2 a 10 minutos, depois a solução de nitrito de sódio é vertida lentamente no material seco enquanto o misturador está funcionando. Mistura-se o material refratário e a solução de nitrito de sódio 5 minutos antes de se aplicar o material refratário na superfície da estrutura. Em algumas incorporações, o nitrito de sódio seco é pré-misturado com o material refratário seco, e depois se adiciona água ao material refratário seco. Quando se mistura o material refratário seco com a água, aplica-se o material refratário na superfície da estrutura.[0029] In one or more embodiments, the dry refractory material is premixed for 5 to 30 or for 2 to 10 minutes, then the sodium nitrite solution is slowly poured into the dry material while the mixer is running. The refractory material and sodium nitrite solution are mixed for 5 minutes before applying the refractory material to the surface of the structure. In some embodiments, the dry sodium nitrite is premixed with the dry refractory material, and then water is added to the dry refractory material. When the dry refractory material is mixed with the water, the refractory material is applied to the surface of the structure.

[0030] Em algumas incorporações, tal como quando o material refratário é aplicado por processo de pulverização pneumática, uma porcentagem da solução de nitrito de sódio ou água pode ser adicionada a um misturador para pré- umidificação. A água ou a solução de nitrito de sódio restante pode ser adicionada no bocal. Em algumas incorporações, de 25% a 75% da quantidade total da solução de nitrito de sódio pode ser adicionada para pré-umidificação antes de carregar o material numa massa de gunite e 25% a 75% da quantidade total da solução de nitrito de sódio é adicionada no bocal. A pré-umidificação pode ser benéfica em casos de pulverização em espaço confinado. Opcionalmente, 100% da solução de nitrito de sódio é incorporada no material refratário no bocal.[0030] In some embodiments, such as when the refractory material is applied by a pneumatic spraying process, a percentage of the sodium nitrite solution or water may be added to a mixer for pre-wetting. The remaining water or sodium nitrite solution may be added at the nozzle. In some embodiments, 25% to 75% of the total amount of the sodium nitrite solution may be added for pre-wetting prior to loading the material into a gunite mass and 25% to 75% of the total amount of the sodium nitrite solution is added at the nozzle. Pre-wetting may be beneficial in cases of confined space spraying. Optionally, 100% of the sodium nitrite solution is incorporated into the refractory material at the nozzle.

[0031] Aplicações de pulverização pneumática a seco criam mais poeira que processos de aplicação úmidos, que historicamente impedem o uso de material refratário de partículas finas. Em uma ou mais incorporações, quando o material refratário é aplicado em aplicações de pulverização pneumática a seco, o uso de solução de nitrito de sódio promove umedecimento no bocal levando a baixo nível de poeira durante a pulverização. Assim, o material refratário como usado nos materiais ou processos providos pode conter um teor de pó fino aproximadamente menor que 45 micra em tamanho de partícula, que é mais fino que misturas de pulverização de baixo teor de cimento convencionais. Sem a intenção de estar ligado por teoria, acredita-se que a solução de nitrito de sódio diminui a quantidade de poeira que pode ocorrer quando o material refratário é aplicado na superfície da estrutura.[0031] Dry pneumatic spray applications create more dust than wet application processes, which historically preclude the use of fine particle refractory material. In one or more embodiments, when the refractory material is applied in dry pneumatic spray applications, the use of sodium nitrite solution promotes wetting at the nozzle leading to low dust levels during spraying. Thus, the refractory material as used in the provided materials or processes may contain a fine dust content of approximately less than 45 microns in particle size, which is finer than conventional low cement spray mixes. Without intending to be bound by theory, it is believed that the sodium nitrite solution decreases the amount of dust that may occur when the refractory material is applied to the surface of the structure.

[0032] Além disso, quanto o material refratário compreende ainda um dispersante, a porcentagem em peso de água diminui comparada com a porcentagem em peso de água em processos de aplicação de refratário que não utilizam o aditivo de nitrito de sódio. O material refratário parece úmido na superfície da estrutura, mas ele não desmorona devido à reação de aditivo de nitrito de sódio. Sem a intenção de estar ligado por teoria, acredita-se que o aditivo de nitrito de sódio compensa a atividade do dispersante. Isto permite baixas taxas de rebote porque agregados maiores se incorporarão no substrato úmido. Seções transversais cortadas de painéis de teste pulverizados e queimados mostram a mesma distribuição de tamanho de grão que os materiais fundidos. Não há perda óbvia de componentes de grão do rebote.[0032] Furthermore, when the refractory material further comprises a dispersant, the weight percentage of water decreases compared to the weight percentage of water in refractory application processes that do not utilize the sodium nitrite additive. The refractory material appears wet on the surface of the structure, but it does not collapse due to the reaction of the sodium nitrite additive. Without intending to be bound by theory, it is believed that the sodium nitrite additive compensates for the activity of the dispersant. This allows for low rebound rates because larger aggregates will embed in the wet substrate. Cross sections cut from sprayed and fired test panels show the same grain size distribution as the cast materials. There is no obvious loss of grain components from the rebound.

[0033] Vários aspectos da presente invenção são ilustrados pelos seguintes exemplos não limitativos. Os exemplos são para fins ilustrativos e não são uma limitação em qualquer prática da presente invenção. Entender-se-á que variações e modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e abrangência da invenção. Os reagentes aqui ilustrados são obteníveis comercialmente, e uma pessoa com experiência na técnica compreende prontamente onde obter tais reagentes.[0033] Various aspects of the present invention are illustrated by the following non-limiting examples. The examples are for illustrative purposes and are not a limitation on any practice of the present invention. It will be understood that variations and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention. The reagents illustrated herein are commercially obtainable, and one skilled in the art readily understands where to obtain such reagents.

Exemplary aspects

[0034] Deve-se entender agora que os vários aspectos do processo para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura são descritos e tais aspectos podem ser utilizados em conjunto com vários outros aspectos.[0034] It should now be understood that the various aspects of the process for forming or repairing a structure for use in high temperature applications are described and such aspects may be used in conjunction with various other aspects.

[0035] Num primeiro aspecto, a divulgação provê um processo para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura. O processo inclui misturar um aditivo de nitrito de sódio (NaNO2) com um material refratário; e aplicar o material refratário numa superfície da estrutura.[0035] In a first aspect, the disclosure provides a process for forming or repairing a structure for use in high temperature applications. The process includes mixing a sodium nitrite (NaNO2) additive with a refractory material; and applying the refractory material to a surface of the structure.

[0036] Num segundo aspecto, a divulgação provê o processo do primeiro aspecto no qual o aditivo de nitrito de sódio compreende uma solução de nitrito de sódio com 1,0 por cento em peso a 8,0 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso total da solução.[0036] In a second aspect, the disclosure provides the process of the first aspect in which the sodium nitrite additive comprises a sodium nitrite solution having 1.0 weight percent to 8.0 weight percent sodium nitrite based on the total weight of the solution.

[0037] Num terceiro aspecto, a divulgação provê o processo do segundo aspecto, no qual a solução de nitrito de sódio é uma solução aquosa.[0037] In a third aspect, the disclosure provides the process of the second aspect, in which the sodium nitrite solution is an aqueous solution.

[0038] Num quarto aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao terceiro aspecto, no qual o aditivo de nitrito de sódio (NaNO2) é misturado com o material refratário cinco minutos antes de aplicar o material refratário na superfície da estrutura.[0038] In a fourth aspect, the disclosure provides the process as defined by any one of the first to third aspects, in which the sodium nitrite (NaNO2) additive is mixed with the refractory material five minutes prior to applying the refractory material to the surface of the structure.

[0039] Num quinto aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao quarto aspecto, no qual o material refratário compreende um material refratário de baixo teor de cimento tendo menos que 2,5 por cento em peso de óxido de cálcio.[0039] In a fifth aspect, the disclosure provides the process as defined by any one of the first to fourth aspects, in which the refractory material comprises a low cement refractory material having less than 2.5 weight percent calcium oxide.

[0040] Num sexto aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao quinto aspecto, no qual o material refratário compreende métodos de fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação ou gunite úmido.[0040] In a sixth aspect, the disclosure provides the process as defined by any one of the first to fifth aspects, in which the refractory material comprises methods of casting, pumping, dry pneumatic spraying, compaction or wet gunite.

[0041] Num sétimo aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao sexto aspecto, no qual o material refratário compreende alumina.[0041] In a seventh aspect, the disclosure provides the process as defined by any one of the first to sixth aspects, in which the refractory material comprises alumina.

[0042] Num oitavo aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao sétimo aspecto, no qual o material refratário compreende ainda um dispersante selecionado do grupo consistindo de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos.[0042] In an eighth aspect, the disclosure provides the process as defined by any one of the first to seventh aspects, in which the refractory material further comprises a dispersant selected from the group consisting of a phosphate, polycarboxylate, polyglycol ether, polyacrylate, and combinations thereof.

[0043] Num nono aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do primeiro ao oitavo aspecto, no qual o processo compreende ainda adicionar um dispersante ao material refratário antes de adicionar o aditivo de nitrito de sódio (NaNO2), sendo que a quantidade de dispersante é de 0,08 por cento em peso a 1,0 por cento em peso baseada no peso total do material refratário.[0043] In a ninth aspect, the disclosure provides the process as defined by any one of the first to eighth aspects, in which the process further comprises adding a dispersant to the refractory material prior to adding the sodium nitrite (NaNO2) additive, wherein the amount of dispersant is from 0.08 weight percent to 1.0 weight percent based on the total weight of the refractory material.

[0044] Num décimo aspecto, misturar uma solução de nitrito de sódio com um material refratário, a solução de nitrito de sódio compreendendo de 0,01 por cento em peso a 8,0 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso total da solução; sendo que o aditivo é misturado numa porcentagem em peso de 1,0 por cento em peso a 10,0 por cento em peso de nitrito de sódio baseado no peso combinado do material refratário seco e da solução de nitrito de sódio; e aplicar o material refratário na superfície da estrutura.[0044] In a tenth aspect, mixing a sodium nitrite solution with a refractory material, the sodium nitrite solution comprising from 0.01 weight percent to 8.0 weight percent sodium nitrite based on the total weight of the solution; wherein the additive is mixed in a weight percentage of from 1.0 weight percent to 10.0 weight percent sodium nitrite based on the combined weight of the dry refractory material and the sodium nitrite solution; and applying the refractory material to the surface of the structure.

[0045] Num décimo-primeiro aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido no décimo aspecto, no qual a aplicação do material refratário compreende métodos de fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação ou gunite úmido.[0045] In an eleventh aspect, the disclosure provides the process as defined in the tenth aspect, in which the application of the refractory material comprises methods of casting, pumping, dry pneumatic spraying, compaction or wet gunite.

[0046] Num décimo-segundo aspecto, a divulgação provê o método de acordo com o décimo aspecto ou o décimo-primeiro aspecto, no qual o material refratário compreende menos que 2,5 por cento em peso de óxido de cálcio.[0046] In a twelfth aspect, the disclosure provides the method according to the tenth aspect or the eleventh aspect, in which the refractory material comprises less than 2.5 weight percent calcium oxide.

[0047] Num décimo-terceiro aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do décimo ao décimo-segundo aspecto, no qual o material refratário compreende alumina.[0047] In a thirteenth aspect, the disclosure provides the process as defined by any one of the tenth to twelfth aspects, in which the refractory material comprises alumina.

[0048] Num décimo-quarto aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do décimo ao décimo-terceiro aspecto, no qual o material refratário compreende um dispersante selecionado do grupo consistindo de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos.[0048] In a fourteenth aspect, the disclosure provides the process as defined by any one of the tenth to thirteenth aspects, in which the refractory material comprises a dispersant selected from the group consisting of a phosphate, polycarboxylate, polyglycol ether, polyacrylate, and combinations thereof.

[0049] Num décimo-quinto aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do décimo ao décimo-quarto aspecto, no qual o dispersante está presente no material refratário antes da adição do aditivo de nitrito de sódio numa quantidade de 0,08 a 1,0 por cento em peso baseado no peso do material refratário seco.[0049] In a fifteenth aspect, the disclosure provides the process as defined by any one of the tenth to fourteenth aspects, in which the dispersant is present in the refractory material prior to the addition of the sodium nitrite additive in an amount of 0.08 to 1.0 weight percent based on the weight of the dry refractory material.

[0050] Num décimo-sexto aspecto, um processo para formar ou reparar uma estrutura para uso em aplicações de alta temperatura inclui: misturar um aditivo de nitrito de sódio com um material refratário, o aditivo de nitrito de sódio compreendendo nitrito de sódio em pó e água, sendo que a quantidade de nitrito de sódio em pó é de 1,0 por cento em peso a 40 por cento em peso do peso total da solução de nitrito de sódio e de 0,10 por cento em peso a 10 por cento em peso baseado no peso combinado do material refratário seco e do aditivo de nitrito de sódio; e aplicar o material refratário numa superfície da estrutura por métodos de fundição, bombeamento, pulverização pneumática a seco, compactação ou gunite úmido; o material refratário compreendendo um dispersante selecionado do grupo consistindo de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos; o material refratário compreendendo entre 50 por cento em peso e 85 por cento em peso de alumina.[0050] In a sixteenth aspect, a process for forming or repairing a structure for use in high temperature applications includes: mixing a sodium nitrite additive with a refractory material, the sodium nitrite additive comprising powdered sodium nitrite and water, wherein the amount of powdered sodium nitrite is from 1.0 weight percent to 40 weight percent of the total weight of the sodium nitrite solution and from 0.10 weight percent to 10 weight percent based on the combined weight of the dry refractory material and the sodium nitrite additive; and applying the refractory material to a surface of the structure by methods of casting, pumping, dry pneumatic spraying, compacting or wet guniting; the refractory material comprising a dispersant selected from the group consisting of a phosphate, polycarboxylate, polyglycol ether, polyacrylate, and combinations thereof; the refractory material comprising between 50 weight percent and 85 weight percent alumina.

[0051] Num décimo-sétimo aspecto, a divulgação provê um processo conforme definido pelo décimo-sexto aspecto, no qual o dispersante está presente numa quantidade de 0,08 por cento em peso a 1,0 por cento em peso ou numa quantidade de 0,08 por cento em peso a 0,1 por cento em peso.[0051] In a seventeenth aspect, the disclosure provides a process as defined by the sixteenth aspect, in which the dispersant is present in an amount of 0.08 weight percent to 1.0 weight percent or in an amount of 0.08 weight percent to 0.1 weight percent.

[0052] Num décimo-oitavo aspecto, a divulgação provê um aspecto de acordo com o décimo-sexto aspecto ou de acordo com o décimo-sétimo aspecto, no qual a mistura compreende ainda baixas adições de água.[0052] In an eighteenth aspect, the disclosure provides an aspect according to the sixteenth aspect or according to the seventeenth aspect, in which the mixture further comprises low additions of water.

[0053] Num décimo-nono aspecto, a divulgação provê o processo conforme definido por qualquer um do décimo-sexto ao décimo-oitavo aspecto, no qual o material refratário compreende menos que 2,5 por cento em peso de óxido de cálcio.[0053] In a nineteenth aspect, the disclosure provides the process as defined by any one of the sixteenth to eighteenth aspects, in which the refractory material comprises less than 2.5 weight percent calcium oxide.

[0054] Num vigésimo aspecto, a divulgação provê uma composição refratária que inclui um material refratário de baixo teor de cimento, sendo que o material refratário de baixo teor de cimento compreende de 50 por cento em peso a 85 por cento em peso de alumina; um aditivo de nitrito de sódio, sendo que o aditivo de nitrito de sódio compreende uma solução de nitrito de sódio tendo de 1 por cento em peso a 8 por cento em peso de nitrito de sódio (NaNO2) baseado no peso total da solução de nitrito de sódio e de 1 por cento em peso a 10 por cento em peso com base no peso total do material refratário; e opcionalmente, um dispersante escolhido de um fosfato, policarboxilato, poliglicol éter, poliacrilato e combinações dos mesmos.[0054] In a twentieth aspect, the disclosure provides a refractory composition that includes a low cement refractory material, the low cement refractory material comprising from 50 weight percent to 85 weight percent alumina; a sodium nitrite additive, the sodium nitrite additive comprising a sodium nitrite solution having from 1 weight percent to 8 weight percent sodium nitrite (NaNO2) based on the total weight of the sodium nitrite solution and from 1 weight percent to 10 weight percent based on the total weight of the refractory material; and optionally, a dispersant selected from a phosphate, polycarboxylate, polyglycol ether, polyacrylate, and combinations thereof.

Examples Example 1: Formation of a refractory material and application

[0055] Misturou-se 60% de um refratário fusível a base de alumina com 5% de cimento de aluminato de cálcio e um dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de poli(glicol etilênico)), 70 por cento em peso de mulita (por exemplo, agregado Mulcoa 60) malha 4 a malha 325 (58,6% em peso de Al2O3), 5 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 6 por cento em peso de microssílica (por exemplo, Elkem 966), 15 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis), 0,08 por cento em peso de poli(glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis) para formar o material refratário seco. Misturou-se o material refratário seco com 2,8% de solução de nitrato de sódio numa quantidade de 5,5 por cento em peso (baseado no peso combinado do material refratário seco e da solução de nitrito de sódio. Após misturar o material por 5 minutos, o material foi batido com um martelo pneumático sem assentamento. O tempo de trabalho foi de 30 minutos, o tempo de ajuste em torno de 3 horas. A força final de esmagamento a frio após queima a 815,55 °C (1500 °F) foi de 124,10 MPa (18000 psi), a perda de abrasão de acordo com ASTM C 704 foi de 4,5 cm3 e a retração de menos que 0,1%.[0055] 60 percent of an alumina-based fusible refractory was mixed with 5 percent calcium aluminate cement and a polyglycol-based dispersant (0.1 weight percent or 0.08 weight percent poly(ethylene glycol)), 70 weight percent mullite (e.g., Mulcoa 60 aggregate) 4 mesh to 325 mesh (58.6 weight percent Al2O3), 5 weight percent calcium aluminate cement (e.g., Secar 71), 6 weight percent microsilica (e.g., Elkem 966), 15 weight percent calcined alumina (e.g., from Almatis), 0.08 weight percent poly(ethylene glycol), and 3.92 weight percent reactive alumina (e.g., from Almatis) to form the dry refractory material. The dry refractory material was mixed with 2.8% sodium nitrate solution in an amount of 5.5 weight percent (based on the combined weight of the dry refractory material and sodium nitrite solution). After mixing the material for 5 minutes, the material was hammered with a pneumatic hammer without settling. The working time was 30 minutes, the setting time about 3 hours. The ultimate cold crushing strength after firing at 815.55°C (1500°F) was 124.10 MPa (18000 psi), the abrasion loss according to ASTM C 704 was 4.5 cm3 , and the shrinkage was less than 0.1%.

Example 2: Formation of pneumatic dry repair compound and application

[0056] Amassou-se 60% de um refratário a base de alumina com 5% de cimento de aluminato de cálcio e um dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de poli(glicol etilênico)), 70 por cento em peso de mulita (por exemplo, agregado Mulcoa 60) malha 4 a malha 325 (58,6% em peso de Al2O3), 5 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 6 por cento em peso de microssílica (por exemplo, Elkem 966), 15 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis), 0,08 por cento em peso de poli(glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis) com uma máquina de amassar concreto de bojo rotatório pneumático numa taxa de 1133,8 kg (2500 libras) por hora. No bocal, adicionou-se 2,8 por cento em peso de solução de nitrito de sódio com uma bomba de alta pressão em 1,37 MPa (200 psi), para uma quantidade final de 5,5 por cento em peso de solução de nitrito de sódio (baseado no peso combinado do refratário seco e da solução de nitrito de sódio). O rebote global foi menor que 10%. A força final de esmagamento a frio após queima a 815,55 °C (1500 °F) foi de 82,73 MPa (12000 psi), a perda de abrasão de acordo com ASTM C 704 foi de 7 cm3 e a retração foi menor que 0,15%.[0056] 60 percent of an alumina-based refractory with 5 percent calcium aluminate cement and a polyglycol-based dispersant (0.1 weight percent or 0.08 weight percent poly(ethylene glycol)), 70 weight percent mullite (e.g., Mulcoa 60 aggregate) 4 mesh to 325 mesh (58.6 weight percent Al2O3), 5 weight percent calcium aluminate cement (e.g., Secar 71), 6 weight percent microsilica (e.g., Elkem 966), 15 weight percent calcined alumina (e.g., from Almatis), 0.08 weight percent poly(ethylene glycol), and 3.92 weight percent reactive alumina (e.g., from Almatis) was mixed with a bowl concrete mixing machine. pneumatic rotary at a rate of 2500 lb (1133.8 kg) per hour. At the nozzle, 2.8 weight percent sodium nitrite solution was added with a high-pressure pump at 200 psi (1.37 MPa) for a final amount of 5.5 weight percent sodium nitrite solution (based on the combined weight of dry refractory and sodium nitrite solution). Overall rebound was less than 10%. Ultimate cold crush strength after firing at 1500 °F (815.55 °C) was 12000 psi (82.73 MPa), abrasion loss according to ASTM C 704 was 7 cm3, and shrinkage was less than 0.15%.

[0057] O mesmo material refratário pode ser misturado com nitrito de sódio sem água regular para propósitos de fundição e bombeamento em taxas entre 4,5% e 5,5% dependendo da situação de instalação e das propriedades desejadas.[0057] The same refractory material can be mixed with regular waterless sodium nitrite for casting and pumping purposes at rates between 4.5% and 5.5% depending on the installation situation and desired properties.

Example 3: Formation of compaction material and application

[0058] Misturou-se 82% de um refratário fusível a base de alumina com 2% de cimento de aluminato de cálcio e um dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de poli(glicol etilênico)), 77 por cento em peso de bauxita malha 3 a malha 325 (85% em peso de Al2O3), 2 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 5 por cento em peso de microssílica (por exemplo, Elkem 966), 12 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis), 0,06 por cento em peso de poli(glicol etilênico), e 3,94 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis) para formar o material refratário seco. Misturou-se o material refratário seco com 2,8% de solução de nitrato de sódio para uma quantidade final de 4,3 por cento em peso de solução de nitrito de sódio (baseado no peso combinado do material refratário seco e da solução de nitrito de sódio. Após misturar o material por 5 minutos, o material foi batido com um martelo pneumático sem assentamento.[0058] 82 percent of an alumina-based fusible refractory was mixed with 2 percent calcium aluminate cement and a polyglycol-based dispersant (0.1 weight percent or 0.08 weight percent poly(ethylene glycol)), 77 weight percent 3 mesh to 325 mesh bauxite (85 weight percent Al2O3), 2 weight percent calcium aluminate cement (e.g., Secar 71), 5 weight percent microsilica (e.g., Elkem 966), 12 weight percent calcined alumina (e.g., from Almatis), 0.06 weight percent poly(ethylene glycol), and 3.94 weight percent reactive alumina (e.g., from Almatis) to form the dry refractory material. The dry refractory material was mixed with 2.8 percent sodium nitrate solution to a final quantity of 4.3 weight percent sodium nitrite solution (based on the combined weight of the dry refractory material and sodium nitrite solution). After mixing the material for 5 minutes, the material was struck with a pneumatic hammer without settling.

Example 4: Formation of compaction material and application

[0059] Misturou-se um refratário fusível a base de carbeto de silício com 5% de cimento de aluminato de cálcio e um dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de poli(glicol etilênico)), 72 por cento em peso do carbeto de silício malha 4 a malha 325 (98% em peso de SiC, Electro Abrasives), 5 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 7 por cento em peso de microssílica (por exemplo, Elkem 966), 12 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis), 0,08 por cento em peso de poli(glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis) para formar o material refratário seco. Misturou-se o material refratário seco com 5% de solução de nitrato de sódio para uma quantidade final de 4,3 por cento em peso de solução de nitrito de sódio (baseado no peso combinado do material refratário seco e da solução de nitrito de sódio. Após misturar o material por 5 minutos, o material foi batido com um martelo pneumático sem assentamento.[0059] A silicon carbide-based fusible refractory was mixed with 5 percent calcium aluminate cement and a polyglycol-based dispersant (0.1 wt. % or 0.08 wt. % poly(ethylene glycol)), 72 weight percent 4 mesh to 325 mesh silicon carbide (98 wt. % SiC, Electro Abrasives), 5 weight percent calcium aluminate cement (e.g., Secar 71), 7 weight percent microsilica (e.g., Elkem 966), 12 weight percent calcined alumina (e.g., from Almatis), 0.08 weight percent poly(ethylene glycol), and 3.92 weight percent reactive alumina (e.g., from Almatis) to form the dry refractory material. The dry refractory material was mixed with 5% sodium nitrate solution to a final quantity of 4.3 weight percent sodium nitrite solution (based on the combined weight of the dry refractory material and sodium nitrite solution). After mixing the material for 5 minutes, the material was hammered with a pneumatic hammer without settling.

Example 5: Formation of compaction material and application

[0060] Misturou-se 50% de um refratário fusível a base de alumina com 20% de adições de carbeto de silício e 5% de cimento de aluminato de cálcio e um dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de poli(glicol etilênico)), 53 por cento em peso de mulita (por exemplo, agregado Mulcoa 40) malha 4 a malha 325 (58,6% em peso de Al2O3), 20 por cento em peso de SiC (98% de SiC Electro Abrasives) < malha 35, 5 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 6 por cento em peso de microssílica (por exemplo, Elkem 966), 15 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis), 0,08 por cento em peso de poli(glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis) com 2,8% de solução de nitrato de sódio para uma quantidade final de 5,5 por cento em peso de solução de nitrito de sódio para refratário. Após misturar o material por 5 minutos, o material foi batido com um martelo pneumático sem assentamento.[0060] A 50 percent alumina-based fusible refractory with 20 percent silicon carbide and 5 percent calcium aluminate cement additions and a polyglycol-based dispersant (0.1 wt. percent or 0.08 wt. percent poly(ethylene glycol)), 53 weight percent mullite (e.g., Mulcoa 40 aggregate) 4 mesh to 325 mesh (58.6 wt. percent Al2O3), 20 weight percent SiC (98% SiC Electro Abrasives) <35 mesh, 5 weight percent calcium aluminate cement (e.g., Secar 71), 6 weight percent microsilica (e.g., Elkem 966), 15 weight percent calcined alumina (e.g., Almatis), 0.08 weight percent poly(ethylene glycol), and 3.92 weight percent reactive alumina (e.g., from Almatis) with 2.8 weight percent sodium nitrate solution to a final quantity of 5.5 weight percent sodium nitrite solution for refractory. After mixing the material for 5 minutes, the material was struck with a pneumatic hammer without settling.

Example 6: Formation of compaction material and application

[0061] Misturou-se 60% de refratário fusível a base de carbeto de silício com 0,2% de óxido de cálcio e um dispersante a base de poliglicol (0,1% em peso ou 0,08% em peso de poli(glicol etilênico)), 70 por cento em peso de mulita (por exemplo, agregado Mulcoa 60) malha 4 a malha 325 (58,6% em peso de Al2O3), 0,6 por cento em peso de cimento de aluminato de cálcio (por exemplo, Secar 71), 6 por cento em peso de microssílica (por exemplo, Elkem 966), 15 por cento em peso de alumina calcinada (por exemplo, de Almatis), 3% de alumina hidratável (Dynabond Aluchem), 0,08 por cento em peso de poli(glicol etilênico), e 3,92 por cento em peso de alumina reativa (por exemplo, de Almatis) para formar o material refratário seco. Misturou-se o material refratário seco com 2,8% de solução de nitrato de sódio para uma quantidade final de 5,5 por cento em peso de solução de nitrito de sódio para refratário. Após misturar o material por 5 minutos, o material foi batido com um martelo pneumático sem assentamento.[0061] 60 percent silicon carbide-based fusible refractory was mixed with 0.2 percent calcium oxide and a polyglycol-based dispersant (0.1 weight percent or 0.08 weight percent poly(ethylene glycol)), 70 weight percent mullite (e.g., Mulcoa 60 aggregate) 4 mesh to 325 mesh (58.6 weight percent Al2O3), 0.6 weight percent calcium aluminate cement (e.g., Secar 71), 6 weight percent microsilica (e.g., Elkem 966), 15 weight percent calcined alumina (e.g., Almatis), 3 weight percent hydratable alumina (Dynabond Aluchem), 0.08 weight percent poly(ethylene glycol), and 3.92 weight percent alumina reactive (e.g., from Almatis) to form the dry refractory material. The dry refractory material was mixed with 2.8 percent sodium nitrate solution to a final amount of 5.5 percent by weight of sodium nitrite solution for refractory. After mixing the material for 5 minutes, the material was struck with a pneumatic hammer without settling.

[0062] Várias modificações da presente invenção, além daquelas aqui mostradas e descritas, tornar-se-ão óbvias para os especialistas na técnica a partir da descrição acima. Tais modificações também têm a intenção de cair dentro dos limites da abrangência das reivindicações anexas.[0062] Various modifications of the present invention, in addition to those shown and described herein, will become obvious to those skilled in the art from the above description. Such modifications are also intended to fall within the scope of the appended claims.

[0063] Entenda-se que todos os reagentes são obteníveis por fontes conhecidas na técnica, a menos que especificado de outro modo.[0063] It is understood that all reagents are obtainable from sources known in the art, unless otherwise specified.

[0064] As patentes e publicações mencionadas no relatório descritivo são indicativas dos níveis dos especialistas na técnica aos quais a invenção pertence. Estas patentes e publicações são aqui incorporadas por referência na mesma extensão como se cada patente ou publicação individual fosse especificamente e individualmente incorporada aqui por referência.[0064] The patents and publications mentioned in the specification are indicative of the levels of those skilled in the art to which the invention belongs. These patents and publications are incorporated herein by reference to the same extent as if each individual patent or publication were specifically and individually incorporated herein by reference.

Claims

1. A process for forming or repairing a structure for use in high temperature applications, comprising: - mixing a sodium nitrite solution with a refractory material to form a refractory mixture, the sodium nitrite solution comprising from 0.01 weight percent to 10.0 weight percent sodium nitrite based on the weight of the solution, wherein the sodium nitrite solution is mixed in a weight percentage of from 0.01 weight percent to 4.0 weight percent sodium nitrite based on the combined weight of dry refractory material and sodium nitrite solution; and - applying the refractory material to a surface of the structure; wherein the refractory mixture further comprises a dispersant selected from the group consisting of: a phosphate, polycarboxylate, polyglycol ether, polyacrylate, and combinations thereof.

2. Process, according to claim 1, characterized by the fact that the application of the refractory mixture comprises methods of casting, pumping, dry pneumatic spraying, compaction or wet gunite.

3. The process of claim 1, wherein the refractory material comprises less than 2.5 weight percent calcium oxide, and the refractory material comprises from 4.0 to 15.0 weight percent microsilica based on a total weight of the refractory material.

4. Process according to claim 1, characterized in that the refractory material comprises alumina.

5. The process of claim 1, wherein the dispersant is present in the refractory material prior to the addition of the sodium nitrite additive in an amount of 0.08 to 1.0 weight percent based on a total weight of the refractory material.

6. Process according to claim 1, characterized in that the sodium nitrite solution is an aqueous solution.

7. The process of claim 1, wherein the sodium nitrite additive is mixed with the refractory material within five minutes prior to applying the refractory mixture to the surface of the structure.

8. The process of claim 1, wherein the refractory material comprises a low cement refractory material having less than 2.5 weight percent calcium oxide.

9. The process of claim 1, wherein the sodium nitrite additive consists of sodium nitrite and water.

10. The process of claim 1, wherein the refractory mixture exhibits a drying shrinkage of less than 0.1%.

11. A process for forming or repairing a structure for use in high temperature applications, comprising: - mixing a sodium nitrite additive with a refractory material to form a refractory mixture, the sodium nitrite additive comprising powdered sodium nitrite and water, wherein the amount of powdered sodium nitrite is from 1.0 weight percent to 8.0 weight percent of the total weight of the sodium nitrite additive and from 0.10 weight percent to 10.0 weight percent based on the combined weight of the dry refractory material and the sodium nitrite additive; and - applying the refractory mixture to a surface of the structure by methods of casting, pumping, dry pneumatic spraying, compaction or wet gunite, or combinations thereof; - the refractory material comprising a dispersant selected from the group consisting of a phosphate, polycarboxylate, polyglycol ether, polyacrylate, and combinations thereof; - the refractory material comprising between 50 percent by weight and 85 percent by weight of alumina.

12. The process of claim 11, wherein the dispersant is in the refractory material in an amount of 0.08 weight percent to 1.0 weight percent based on a total weight of the refractory material.

13. Process according to claim 11, characterized in that the mixture also comprises low additions of water.

14. The process of claim 11, wherein the refractory material comprises less than 2.5 weight percent calcium oxide, and the refractory material comprises from 4.0 to 15.0 weight percent microsilica based on a total weight of the refractory material.

15. The process of claim 11, wherein the dispersant is present in the refractory material in an amount of from 0.08 wt.% to 0.1 wt.% based on a total weight of the refractory material.