GRÁNULOS DE MATERIAL REFRACTARIO PARA ARTÍCULOS MOLDEADOS REFRACTARIO Y PROCEDIMIENTO PARA SU FABRICACIÓN.

Gránulos de material refractario para artículos moldeados refractario y procedimiento para su fabricación La invención se refiere a un material refractario para artículos moldeados refractarios así como a un procedimiento para la fabricación del material refractario y de los artículos moldeados a partir de este último. Como material refractario se entiende a continuación el portador del carácter refractario y por tanto habitualmente también el componente principal de un artículo moldeado refractario o de masas refractarias. Este material refractario puede ser en general una sustancia refractaria mineral, formada por un óxido metálico, por ejemplo MgO, Al2O3, doloma o similar. A continuación se denominan elastificantes los minerales, que tienen un carácter refractario intrínseco relativamente elevado, pero con una dilatación a la temperatura diferente de la del material refractario, y que por microfisuración y otros efectos conducen a un aumento de la resistencia a los cambios de temperatura de una mezcla con respecto al material refractario puro. Los artículos moldeados refractarios, en especial los materiales refractarios básicos, basados en magnesia y doloma, se emplean como material de revestimiento de hornos y recipientes en todos los procesos realizados a temperaturas elevadas con ataque de escorias básicas, p.ej. en la fabricación del cemento, de cal, de dolomita, de hierro y de acero, así como en la fabricación de materiales no férreos y en la industria del vidrio. A pesar de tener un carácter refractario fuerte y buena resistencia química, estos materiales o artículos moldeados presentan una gran fragilidad, es decir, un módulo de elasticidad elevado. En relación con esto se ha constatado que los artículos moldeados basados en magnesia fundida son mucho más frágiles (quebradizos) que los artículos moldeados basados en magnesia sinterizada. Pero, por naturaleza, la magnesia fundida tiene una resistencia mucho más elevada al ataque termoquímico que la magnesia sinterizada. Por lo tanto sería deseable utilizar magnesia fundida o artículos moldeados o masas basadas en magnesia fundida en aquellos sectores, en los que tiene lugar un ataque termoquímico, en especial un ataque de escorias básicas de baja viscosidad. Tal es el caso de los hornos tubulares giratorios de la fabricación de cemento. Pero justamente en los hornos tubulares giratorios de cemento existe una notable carga mecánica sobre el forro refractario, de modo que los artículos moldeados conocidos, basados en magnesia fundida, no pueden utilizarse con éxito en tales instalaciones de combustión, porque su fragilidad no tolera las tensiones aplicadas, en especial las tensiones radiales. Las piezas moldeadas basadas en magnesia fundida propiamente dichas son inferiores a las piezas moldeadas basadas en magnesia sinterizada en dichas instalaciones de combustión, cuando se realiza la elastificación de la pieza moldeada. Para la elastificación, es decir, para mejorar la resistencia a los cambios de temperatura (TWB) de materiales refractarios básicos se han adoptado en el pasado numerosas medidas. Por ejemplo, Harders/Kienow en su obra, Feuerfestkunde, Herstellung, Eigenschaften und Verwendung feuerfester Baustoffe, editorial Springer, 1960, capítulo 5.5, página 755, proponen mezclar los materiales refractarios básicos con minerales de cromo, definiendo en especial la cantidad de mineral de cromo y la fracción granulométrica óptima del mineral de cromo. Para conseguir una resistencia suficiente a los cambios de temperatura se necesitan cantidades de mineral de cromo comprendidas entre el 15 y el 30 % en peso. W. Späth ha explicado el efecto elastificante, es decir, la disminución del módulo de E del mineral de cromo como componente de resistencia a los cambios de temperatura en su artículo Zur Temperaturwechselbeständigkeit feuerfester Stoffe, Radex-Rundschau, años 1960-1961, página 673-688, Österreichisch- Amerikanische Magnesitaktiengesellschaft, Radenthein/Kärnten (= Sociedad anónima austríaco-americana de la magnesita, Radenthein/Carintia), por las tensiones originadas en la estructura debidas a los diferentes coeficientes de dilatación térmica entre la magnesia y el mineral de cromo. Sin embargo, los inconvenientes determinantes del uso del mineral de cromo como mejorador de la resistencia a los cambios de temperatura estriban en que, cuando se produce un cambio en la atmósfera del horno, tienen lugar fatigas del material y en que por oxidación, con intervención de los álcalis, el óxido de cromo existente en forma trivalente en el mineral de cromo se convierte en el óxido de cromo hexavalente, que es tóxico, con todos los problemas asociados que esto conlleva desde los puntos de vista de la higiene laboral y de la técnica de vertido de residuos. También es conocida por el documento AT-PS 158 208 la adición de polvo de tierra arcillosa (alúmina), polvo de corindón y polvo de aluminio a los ladrillos (piedras) de magnesia para mejorar la resistencia a los cambios de temperatura, con lo cual durante la cochura del mineral se forma la espinela in situ. La espinela de aluminio-magnesio que se forma están concentrada en la matriz y en parte no ha reaccionado por completo, de modo que cuando estos ladrillos sufren el ataque de las escorias resulta destruida con preferencia la matriz, que es decisiva para la resistencia. Por otro lado, esta espinela de magnesio-aluminio presenta un coeficiente de dilatación térmica distinto al de la magnesia pura, por este motivo se producen también tensiones en la estructura y, por tanto, microfisuras. 2 Una mejora considerable tanto de la resistencia a los cambios de temperatura como de la resistencia química de los ladrillos de magnesia se logró después de adicionar la espinela de magnesio y aluminio sintetizada previamente, en forma de espinela sinterizada o de fusión, situándose las cantidades añadidas entre el 15 y el 25 % en peso. Después de esta adición, el módulo de elasticidad se puede reducir aprox. a 20 kN/mm 2 . Pero los inconvenientes siguen consistiendo en que este componente espinela es susceptible de reaccionar con las escorias y por ello tiene lugar un desgaste en la zona de la matriz de espinela, que a fin de cuentas conduce a la degradación acelerada del material refractario. Por el documento DE 35 27 789 A1 se conoce un artículo moleado de cerámica grosera, que presenta un sistema de microfisuras repartido de modo sustancialmente homogéneo en la estructura del artículo moldeado. Este documento se basa en la constatación de que puede conseguirse un módulo E menor y al mismo tiene una resistencia mayor contra el ataque de las escorias incorporando a la estructura de la pieza moldeada con distribución homogénea un formador de microfisuras de diámetro mayor, que el existen por ejemplo en el caso de los materiales densos, de óxidos cerámicos para altas temperaturas, con lo cual el mecanismo el mecanismo se basa ya sea en que este formador durante el proceso de cochura o de la cochura sinterizada del mineral desencadena una expansión de las partículas en cuestión, es decir, una reacción con aumento de volumen, que provoca que en las partículas contiguas distintas se forme un sistema de microfisuras, ya sea en que se produce una fuerte contracción de la fracción de polvo de mineral, que a su vez conduce al sistema de microfisuras descrito en las demás partículas de la mezcla. De este modo, la magnesia pura y la tierra arcillosa se mezclan en una proporción estequiométrica, equivalente a la espinela de aluminato de magnesio y se moldean formando partículas de mezcla, que después se añaden a la mezcla básica de la magnesia sinterizada. Estos artículos moldeados refractarios han dado buenos resultados. En especial cuando se emplean en agregados que sufren esfuerzos mecánicos elevados con un fuerte ataque de escorias básicas, por ejemplo en los hornos giratorios de la industria cementera, entonces tiene lugar también un rápido desgaste en estos artículos moldeados. Alper y col. describen en High Temperature Oxides, 1 de enero de 1970, Academic Press, Nueva York y Londres, página 209 y páginas de 218 a 221, materiales refractarios de espinela de óxido de magnesio colados en estado fundido. Los productos refractarios colados en estado fundido se fabrican mezclando las materias primas, fundiéndolas en un horno con arco eléctrico, colando la mezcla en un molde de placas de grafito y dejándola enfriar. Después se extraen estos llamados lingotes y se pueden aserrar en diversas formas y tamaños. En la patente US 3 140 955 A se describe una magnesia fundida que contiene alúmina. Los datos de formación o de presencia de espinelas en un gránulo de material refractario con MgO no se facilitan en la patente US 3 140 955 A. En US 3 391 011 A se describe un producto, formado por MgO con cantidades menores... [Seguir leyendo]

1. Gránulos de material refractario fraccionados y triturados a partir de magnesia fundida y solidificada como principal componente de MgO refractario para la fabricación de productos refractarios, en especial para la fabricación de artículos moldeados refractarios, dichos gránulos de material refractario presentan cristales del componente principal refractario de óxidos metálicos minerales y en cuyos cristales y en los confines de los gránulos se han formado deposiciones de espinela de un elastificante de la fórmula general A 2+ B 3+ 2O4 de los elementos A 2+ Fe, Mg y B 3+ = Al y dichos gránulos de material refractario contienen del 2 al 25 por ciento en peso del elastificante. 2. Gránulos de material refractario según la reivindicación 1, caracterizados porque el componente principal es la periclasa. 3. Gránulos de material refractario según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizados porque el elastificante es una espinela pleonástica de la fórmula general (Fe, Mg)Al2O4. 4. Gránulos de material refractario según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizados porque el elastificante es una espinela de MgAl. 5. Procedimiento para la fabricación de los gránulos de material refractario según una o varias de las reivindicaciones de 1 a 4, caracterizado por los siguientes pasos de proceso: (a) la fusión conjunta de una mezcla del componente principal MgO óxido metálico refractario o una materia prima habitual del componente principal y una espinela de la fórmula A 2+ B 3+ 2O4 de los óxidos formados con los elementos A 2+ = Fe, Mg y B 3+ = Al o un material de partida habitual de los óxidos, dicha mezcla contiene el formador de espinela que se ha añadido o dosificado en una cantidad tal que se supere su solubilidad en la mezcla y, al enfriar la masa fundida, se formen zonas de desagregación de las espinelas elastificantes de la fórmula general A 2+ B 3+ 2O4, estas zonas están repartidas de modo puntual y relativamente homogéneo en los gránulos del material refractario, (b) la trituración y el fraccionamiento del producto de la masa fundida. 6. Procedimiento según la reivindicación 5, caracterizado porque como minerales formadores de espinelas se emplean los óxidos de los elementos Fe, Mg y Al. 7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 5 ó 6, caracterizado porque como formadores de espinela se emplean óxidos metálicos, que en el material refractario forman una espinela pleonástica saturada de MgO de la fórmula general (Fe,Mg)(Al)2O3. 8 ES 2 366 184 T3 9 ES 2 366 184 T3 ES 2 366 184 T3 11