MATERIAL REFRACTARIO PARA HORNOS DE LA INDUSTRIA DEL CEMENTO Y SU UTILIZACION.

El material refractario para hornos de la industria del cemento y su utilización,

que constituye el objeto de esta patente, permite su empleo en el interior de los mencionados hornos para contrarestar la deformación térmica y fisico-química que sufren. Su composición se basa en una combinación de un porcentaje en peso mayor o igual a 10 de Andalucita (Al11SiO4), de un porcentaje mayor o igual a 10 de Carburo de Silicio (SiC), y de un porcentaje en peso mayor o igual a 5 de Arcilla. Asimismo, puede ser empleada la Caolinita ( Al4 [ (OH)8 (SiO4)4 ] en sustitución de la Andalucita en iguales proporciones. En su utilización, este material refractario puede ser dispuesto como recubrimiento en el interior de los hornos de cemento, en las zonas de calcinación (2), en la zona de seguridad (3), en la zona de salida (6) y en los enfriadores (7)

Material refractario para hornos de la industria del cemento y su utilización.

La invención que se protege en esta Patente, consiste en un material refractario para hornos de la industria del cemento y en su utilización.

Se trata, por tanto, de un material aplicable a los recubrimientos interiores de los hornos de la industria del cemento, así como a su distribución localizada en determinadas zonas del mismo en orden a su capacidad refractaria.

El uso de materiales refractarios es ampliamente conocido en la industria del cemento para el recubrimiento interior de los hornos que elaboran dicho producto, con objeto de soportar las altas temperaturas de trabajo, que alcanza en algunas zonas en torno a los 1.500 grados centígrados, y sus consiguientes reacciones físico-químicas. Sin embargo, las diversas composiciones de los materiales refractarios conllevan también distintos grados de dureza y resistencia a su deformación que es causada, entre otros factores, por las diferentes temperaturas de los hornos en zonas diferentes de un mismo horno. A tal efecto, con la presente invención se logra un material refractario de mayor dureza y resistencia a los ya empleados.

En la actualidad, ya se conocen y son utilizados diversos materiales refractarios; pero todos ellos presentan inconvenientes tanto operativos como funcionales, muy especialmente con respecto a su deformación progresiva por las altas temperaturas de los hornos, como por su desconchado y resquebrajamiento; con lo cual el uso de los medios ya desarrollados presentan siempre ciertas limitaciones frente a la invención que se presenta, en base a sus ventajas técnicas y económicas.

Así, son ya conocidos como materiales refractarios, la incorporación de crisoles para la fabricación de vidrio, la cal, la sílice, el cromo, la magnetita, el óxido de aluminio, y los vidrios silicoaluminosos (F.H. Norton, Refractarios, primera edición española de la editorial Blume del año 1972), o también las patentes japonesas nº JP11230679 sobre el juego de la porosidad en los ladrillos refractarios, la nº JP11130485 como paneles prefabricados, o la nº JP11201649 como texturas de vidrio, o también en relación a la disposición de formas de los materiales destaca la patente europea nº EP0911594 y la alemana DE19729582 de ladrillos prefabricados, todas ellas como anterioridades próximas a la invención que se presenta, pero genéricas e imprecisas con respecto a la misma y muchas veces destinadas a la industria del acero; invenciones todas de las que resultan composiciones químicas o formas o bien no aplicadas a la especificidad de la industria del cemento, o bien no detalladas e insuficientemente determinadas en relación a la que se describe.

La patente española de DIDIER-WERKE nº ES-A-8607892 es también una patente relacionada. Es ya conocido el uso de andalucita y de Carburo de Silicio en la patente española ES-A-8607892 (1984), pero el Carburo de Silicio solamente puede estar presente en un porcentaje en peso de 1-15 (preferiblemente de 2 a 10% en peso), lo que supone una limitación técnica. Y la Andalucita se usa en cantidades de 10% en peso o mayores. Y siempre añadiendo sulfato de bario y fluoruro de calcio para obtener Celsian durante la cocción. Así, en los hornos de cemento es necesario emplear el uso de Carburo de Silico en mayores cantidades, lo cual resuelve el problema técnico de la presente invención con la adición de arcilla.

Esta patente centra su invención en un material refractario destinado a hornos de metales fundidos, y no de cemento, y aunque incluye en su composición Carburo de Silicio y Andalucita, no contiene arcilla. Su formulación está basada en feldespato de bario y un ligante químico, lo cual impide aumentar el porcentaje de Carburo de Silicio en más de un 15% por incompatibilidad química.

En conclusión, ya que es necesario aumentar considerablemente los porcentajes de Carburo de Silicio, si queremos obtener un elevado choque térmico, gran resistencia a la abrasión y al ataque químico, cualidades imprescindibles para hacer frente adecuadamente a las agresiones continuadas a las que se ve sometido el material refractario en el horno de cemento; este aumento de Carburo de Silicio solo es posible si se emplea arcilla como ligante-fundente. Estas son las ventajas que muestra la invención que se solicita.

Estas carencias se subsanan con la composición química de la invención - un neosilicato como la Andalucita Al₂SiO₅, un sólido cristalino como el Carburo de Silicio SiC, y una roca pelítica de silicatos hidroalumínicos como la arcilla - la cual supera las limitaciones antes citadas y acrecienta su operatividad y rendimiento, y además presenta en su aplicación unos elementos que favorecen significativamente su uso en los hornos de la industria de cemento.

Todo ello contribuye a dotar unos resultados en orden a la cualidad refractaria junto con su resistencia a las alteraciones de su forma donde se incorpora la invención (ya sea en configuraciones geométricas como los ladrillos o configuraciones sin forma como la argamasa) y su disposición dentro de los hornos, que no se dan en los medios ya conocidos.

Con referencia a la invención que se describe, se procede a una combinación de elementos químicos por razón de sus propiedades físicas - la Andalucita Al₂SiO₅ por su baja porosidad y baja conductividad térmica y su capacidad refractaria, el Carburo de Silicio SiC por su resistencia a la oxidación y a la abrasión y a la vez, ser altamente refractario, y la Arcilla por sus características plásticas -.

Esta combinación tripartita de compuestos sólidos cristalinos constituidos por silicio puede ser confeccionada con carácter variable en porcentajes en peso por cada sustancia, con el fin de buscar un mayor o menor grado de conductividad térmica según el destino y funciones del material refractario a lo largo del horno.

En suma, el resultado obtenido por la combinación de elementos permite obtener una ventaja técnica con un producto de mayor dureza y de mayor resistencia a la deformación por el calor del interior de los hornos en la producción del cemento y por las reacciones físico-químicas que sufre, y de la que derivan notables ventajas económicas, puesto que con la nueva invención se reduce el número de los ciclos de paradas de los hornos para su mantenimiento y su consiguiente restitución del material desgastado en cada periodo de trabajo, así como también conlleva además de las mencionadas mejoras técnica y económica, a una ventaja en el proceso productivo para los hornos más frecuentes y extendidos - los de tipo rotatorio - ya que la función del material distribuido en su interior para el avance del clínquer del cemento en fase de elaboración como son las llamadas retenciones y zonas perfiladas o los enfriadores satélites - con formas escalonadas y bocas de entrada elípticas, respectivamente - consiguen una mayor resistencia y dureza, y por tanto, una mayor eficacia al mantener su diseño.

Para una mejor comprensión de las características generales anteriormente mencionadas, se acompañan unos dibujos a la presente invención los cuales exponen como se especifica a continuación:

Figura 1: Proyección de perfil de un horno rotativo para la industria del cemento con enfriadores satélites, en un conjunto formado por un intercambiador de calor (1) y una zona de calcinación (2), zona de seguridad (3), zona de transición (4), zona de sinterización (5), zona de salida (6), enfriadores (7) cabeza de horno (8), y lanza quemador de llama (9).

Figura 2: Proyección de perfil de un horno rotativo para la industria del cemento con enfriadores de parrilla, en un conjunto formado por un intercambiador de calor (1) y una zona de calcinación (2), zona de seguridad (3), zona de transición (4), zona de sinterización (5), zona de salida (6), enfriadores (7), cabeza de horno (8) y lanza quemador de llama (9).

El material refractario puede ser realizado y dispuesto de la siguiente manera:

En relación a los componentes químicos, un porcentaje en peso de Andalucita Al₂SiO₅ entre un 10-80%, un porcentaje en peso de Carburo de Silicio SiC entre un 10-80% y un porcentaje en peso de arcilla entre un 10-15%.

Siendo preferente una composición media de los siguientes valores que se ilustran:

También puede ser empleada la Caolinita Al₂Si₂O₅(OH)₄...

1. Material refractario para hornos de la industria del cemento y su utilización para una resistencia a la deformación térmica y físico-química caracterizado porque su composición química comprende la combinación de un porcentaje en peso de Andalucita Al₂SiO₅ de 10-80%, de un porcentaje en peso de Carburo de Silicio SiC de 10-80%, y de un porcentaje en peso de Arcilla de 10-15%.

2. Material refractario para hornos de la industria del cemento y su utilización para una resistencia a la deformación térmica y físico-química caracterizado porque su composición química comprende la combinación de un porcentaje en peso de Caolinita Al₂Si₂O₅(OH)₄ de 10-80%, de un porcentaje en peso de Carburo de Silicio SiC de 10-80%, y de un porcentaje en peso de Arcilla de 10-15%.

3. Utilización del material refractario según la Reivindicación 1, o la Reivindicación 2, caracterizado porque se dispone en el recubrimiento interior de los hornos de la industria del cemento en las zonas de calcinación (2), en la zona de seguridad (3), en la zona de salida (6) y en los enfriadores (7).