COMPOSICIÓN DE CERÁMICA ORDINARIA, REFRACTARIA, ASÍ COMO PRODUCTO REFRACTARIO OBTENIDO A PARTIR DE LA MISMA.

Composición de cerámica ordinaria, refractaria, que presenta de manera predominante a) como mínimo,

un componente principal básico, mineral, refractario, granular, que comprende un material refractario basado en MgO, o MgO y CaO, basado en, como mínimo, un material de base refractario básico y b) como mínimo, un aditivo elastificante basado en MgO, mineral, refractario, granular. b1) en forma de un material de forsterita, que consiste en el material forsterita, o que contiene predominantemente este material con la siguiente distribución de tamaños de partículas: O bien 1-6 mm 50 a 100, en especial 70 a 80% en peso 0,25-1 mm 0 a 50, en especial 20 a 30% en peso b2) en forma de cuerpos pequeños conformados que tienen un tamaño de partículas de 0,3 a 8 mm, comprendiendo solamente las materias primas para formación in situ de forsterita, o un material de forsterita que contiene de forma predominante el mineral de forsterita, en el que los cuerpos pequeños conformados consisten, sustancialmente, en una mezcla de los materiales en polvo de, como mínimo, un componente MgO y, como mínimo, un componente de SiO

Composición de cerámica ordinaria, refractaria, así como producto refractario obtenido a partir de la misma La invención se refiere a una composición de cerámica ordinaria, refractaria, que presenta, de forma predominante, como mínimo, un material principal básico, mineral, granular, refractario (a continuación designado también como “resistor”) de un material básico refractario que se basa en un producto básico refractario de MgO o MgO y CaO y, como mínimo, un aditivo elastificante, granular, mineral, refractario (a continuación designado también como “elastificante”) . La invención se refiere además a la utilización para la composición.

Una composición cerámica ordinaria refractaria es una mezcla de la que se pueden obtener productos refractarios de cerámica ordinaria, por ejemplo, cuerpos conformados, con o sin cocción, o recubrimientos refractarios monolíticos, por ejemplo, de hornos industriales o recipientes metalúrgicos.

Granular significa, en este sector, una banda relativamente amplia de granos, por ejemplo, un componente principal o un elastificante con una proporción de granos groseros < 15 mm, por ejemplo, entre 1 y 8 mm en cantidades de, por ejemplo, 20 a 50% en peso, una proporción de granos medios, por ejemplo, entre 0, 25 y 1 mm en cantidades de, por ejemplo, 10 a 30% en peso, y una proporción de granos finos, por ejemplo, < 0, 25% en cantidades de, por ejemplo, 20 a 60% en peso.

Un componente refractario principal es el material de la composición que está contenido en la misma en una cantidad suficiente para garantizar las características refractarias deseadas de un producto fabricado a base de dicha composición. Habitualmente, para ello, una composición refractaria contiene por encima de 60% en peso del componente principal.

El componente principal está constituido, como mínimo, por un componente refractario y/o, como mínimo, un material refractario que se basa en un componente refractario, de manera que un material comprende básicamente una unión de un componente con otros componentes (Gerald Routschka, Taschenbuch &quot;Feuerfeste Werkstoffe&quot;, 3ra edición, Vulkan-Verlag, Essen, páginas. 1 - 10) .

Los elastificantes son materiales granulares refractarios, minerales, que se basan principalmente en uniones de componentes, que en la composición están contenidos habitualmente en cantidades de 3 a 30% en peso, referido a la suma de elastificante y componente principal. Provocan habitualmente una llamada formación de micro-grietas en la matriz, o bien la estructura de un producto refractario constituido a base de dicha composición; por ejemplo, un cuerpo conformado o un recubrimiento monolítico, parcialmente también después de una reacción superficial entre el material del componente principal y el material del elastificante a temperaturas elevadas y enfriamiento, a causa de los diferentes coeficientes de dilatación. Esta elastificación reduce el módulo de elasticidad (módulo E) y el módulo de tracción (módulo G) , y por lo tanto, la fragilidad del producto cerámico y aumenta la resistencia a los cambios de temperatura, o bien la resistencia al choque producido por la temperatura.

Para componentes principales básicos, tales como óxido magnésico o dolomía magnésica, o dolomía, se utilizan elastificantes cuyos coeficientes de dilatación con la temperatura se encuentran sustancialmente por encima o por debajo del correspondiente al componente principal. Por ejemplo, se utilizan como elastificante mineral de cromo, espinela de tipo Hercinita, óxido de circonio, pleonasia, espinela MA, aluminato hexa-cálcico (CA6) y Smirgel (DE 35 27 789 A1, DE 102 59 826 B4, DE 101 17 026 B4, DE 101 17 028 B4) .

Básicamente, los elastificantes o las fases de reacción entre elastificante y componente principal reducen la resistencia química, en especial, la resistencia del producto refractario contra fases de fusión mineral, que actúan sobre dichos productos en los hornos industriales o recipientes metalúrgicos. Además, una reducción eventualmente deseada del módulo E o G a valores predeterminados puede tener lugar solamente mediante la cantidad añadida del elastificante y, aún en este caso, para un control solamente grosero, porque la formación de microgrietas en la estructura deben estar distribuidas de manera regular, y deben encontrarse próximas entre sí, y esto solamente se puede garantizar mediante cantidades de adición suficientes de elastificante.

En especial, existe la necesidad de composiciones refractarias básicas, a partir de las cuales se pueden conseguir productos refractarios, o bien que constituyen materiales refractarios in situ que presenten una resistencia mejor contra fases de fusión silíceas en hornos rotativos de cemento u hornos de cal, por ejemplo, en hornos verticales de cal, que se produce por el material en calcinación, por ejemplo, la materia prima del clinker de cemento y, en especial, en partes de hornos rotativos garantizan, además, la constitución de depósitos deseada y duradera sobre el recubrimiento refractario. Además, los recubrimientos refractarios deben tener una buena resistencia a los cambios de temperatura, o bien una buena resistencia al choque térmico. Estos problemas se describen, por ejemplo, en el documento WO 2004079284 A1, en especial, en las páginas 1 a 3, párrafo 2, cuya materia se debe considerar como parte añadida a la materia que se da a conocer actualmente en esta descripción.

Las características deseadas con respecto a la elastificación y a la constitución de depósitos, tampoco se pueden garantizar de manera satisfactoria son los productos refractarios descritos en el documento WO 2005085155 A1, que son elastificados con portadores de SiO2 y en los que ya en el transcurso de las primeras elevaciones de temperatura se generan micro-grietas para temperaturas relativamente bajas, en las que se produce un aumento de volumen de SiO2; ya que esta formación adelantada de grietas es difícilmente controlable y las micro-grietas pueden desaparecer nuevamente a elevadas temperaturas por reacciones que generan minerales, por lo que se pierde nuevamente su efecto deseado.

El documento WO 2005/08515 A1 describe una composición cerámica para aplicaciones refractarias que comprende expresamente espinela. No se dan a conocer aditivos elastificantes en forma de un material de forsterita, o una mezcla que forma un material de forsterita. Tampoco fomenta la constitución de forsterita, ya que el portador de SiO2, facilitado como material refractario, debe permanecer como componente individual.

El documento DE 1 162 256 C describe un procedimiento para la fabricación de un material de unión refractario mediante la transformación de SiO2 y MgO en forsterita bien cristalizada. En esta unión cerámica cristalizada no se depositan granos ácidos refractarios. La unión cerámica está constituida principalmente de forsterita. No obstante, puede contener también, adicionalmente óxido magnésico o periclasa.

El documento GB 487 213 A describe un producto refractario de óxido magnésico que presenta periclasa en grano, que está recubierta de forsterita. La fabricación tiene lugar de manera tal que los granos de periclasa son mezclados con polvo de SiO2 formando elementos pétreos de la mezcla, y dichos elementos pétreos son sometidos a cocción. De esta manera se constituye una capa de forsterita sobre la superficie de los granos de periclasa.

Es objetivo de la invención el desarrollar una composición refractaria, básica, de cerámica ordinaria, que contiene un aditivo elastificante y que garantiza una elevada resistencia, en especial, contra fases de fusión de silicatos y una satisfactoria constitución de depósitos sin efecto perjudicial sobre la elastificación, y también, preferentemente, posibilita el control de la magnitud de la elastificación.

Este objetivo se consigue, en especial, por las características de las reivindicaciones 1 y 18. Otras realizaciones ventajosas de la invención se caracterizan en las reivindicaciones dependientes.

En el ámbito de la invención, se escogen, entre los múltiples materiales básicos refractarios (ver Routschka, páginas. 144 a 147) , que se basan en los componentes básicos MgO y CaO, los siguientes materiales como componentes principales.

Estos materiales pueden presentar irregularidades secundarias, que proceden de las materias primas, hasta 15% en peso, por ejemplo, compuestos de calcio hasta usualmente 5% en peso, conjuntamente con Al2 O3, Fe2 O3 y/o SiO2.

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1. Composición de cerámica ordinaria, refractaria, que presenta de manera predominante a) como mínimo, un componente principal básico, mineral, refractario, granular, que comprende un material refractario basado en MgO, o MgO y CaO, basado en, como mínimo, un material de base refractario básico y b) como mínimo, un aditivo elastificante basado en MgO, mineral, refractario, granular.

b1) en forma de un material de forsterita, que consiste en el material forsterita, o que contiene predominantemente este material con la siguiente distribución de tamaños de partículas:

1-6 mm 50 a 100, en especial 70 a 80% en peso 0, 25-1 mm 0 a 50, en especial 20 a 30% en peso O bien b2) en forma de cuerpos pequeños conformados que tienen un tamaño de partículas de 0, 3 a 8 mm, comprendiendo solamente las materias primas para formación in situ de forsterita, o un material de forsterita que contiene de forma predominante el mineral de forsterita, en el que los cuerpos pequeños conformados consisten, sustancialmente, en una mezcla de los 25 materiales en polvo de, como mínimo, un componente MgO y, como mínimo, un componente de SiO2.

encontrándose el aditivo presente en la composición en una cantidad que elastifica el componente principal.

2. Composición, según la reivindicación 1, caracterizada porque el componente principal es óxido magnésico, preferentemente óxido magnésico sinterizado y/o fundido, en especial con contenidos de MgO, comprendidos entre 85 y 99% en peso y/o dolomía, de óxido magnésico, en especial, con contenidos de MgO entre 42 y 88% en peso y contenidos de CaO

entre 10 y 50% en peso y/o dolomía, en especial, con contenidos de MgO entre 35 y 42% en peso y contenidos de Cao entre 50 y 62% en peso.

3. Composición, según la reivindicación 1 y/o 2, caracterizada porque el aditivo elastificante consiste en el mineral olivina y/o el mineral forsterita y/o un material de forsterita, o bien consiste en una mezcla que forma forsterita y/o material de forsterita in situ bajo la acción del calor, conteniendo los materiales de forsterita el mineral forsterita de forma predominante (superior a 50% en peso) .

45 4. Composición, según la reivindicación 3, caracterizada porque la mezcla o el material de forsterita contiene 50 a 80, en especial 60 a 70% en peso MgO 20 a 50, especialmente 30 a 40% en peso SiO2 50 0 a 20, en especial 1 a 5% en peso CaO.

5. Composición, según la reivindicación 3 y/o 4, caracterizada porque la mezcla o el material de forsterita contienen, en especial, en solución sólida, no más de 5% en peso de CaO, no 55 más de 25% en peso de MgO, y no más de 7% en peso de SiO2 por encima de la proporción estequiométrica en peso de la forsterita.

6. Composición, según la reivindicación 3, caracterizada porque 60 la mezcla de material de forsterita contiene de 50 a 80, especialmente de 60 a 70% en peso MgO, 20 a 50, en especial, de 30 a 40% en peso de SiO2, de 0 a 40, en especial, de 1 a 10% en peso de FeO y/o Fe2O3.

7. Composición, según la reivindicación 3 y/o 6, caracterizada porque la mezcla del material de forsterita contiene, particularmente en solución sólida, no más de 15% en peso FeO y/o Fe2O3, no más de 25% en peso de MgO, y no más de 7% en peso de SiO2 por encima de la relación en peso estequiométrica de la forsterita.

8. Composición, según una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque el aditivo forsterita y/o material de forsterita lleva incluidos granos de periclasa distribuidos en la matriz, que tienen en particular tamaños de granos comprendidos entre 30 y 900, preferentemente entre 50 y 200µm, en particular, en cantidades de hasta 25, y preferentemente de 3 a 15% en peso.

9. Composición, según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque el aditivo elastificante se encuentra presente en cantidades de 3 a 30, en particular de 10 a 20% en peso, basado en la suma de elastificante y componente principal.

10. Composición, según una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el componente principal se encuentra presente con la siguiente distribución de tamaños de partículas de una curva típica de Fuller:

1 - 8 mm 20 a 50, en especial 45 a 50% en peso, 0, 25 - 1 mm 10 a 30, especialmente 15 bis 20% en peso, < 0, 25 mm 20 a 60, especialmente 25 a 30% en peso.

11. Composición, según una o varias de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada porque los pequeños cuerpos conformados son pastillas o briquetas, o consisten en un material granular derivado de pequeños cuerpos compactados fragmentados.

12. Composición, según la reivindicación 11, caracterizada porque la mezcla contiene un medio de unión.

13. Composición, según una o varias de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la composición contiene un material de unión convencional, tal como cemento, en particular cemento aluminoso, lignosulfonato, silicato de un metal alcalino, fosfato o sulfato en cantidades convencionales.

14. Composición, según una o varias de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la composición contiene pez como medio de unión, preferentemente en cantidades de 2 a 5% en peso, o una resina sintética, preferentemente en cantidades de 3 a 4% en peso.

15. Composición, según una o varias de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizada porque la composición contiene carbón, en especial, en forma de grafito, especialmente en cantidades de 2 a 20% en peso.

16. Composición, según una o varias de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizada porque la composición contiene un aditivo elastificante producido a partir de una mezcla de un componente de MgO en polvo fino, por ejemplo, óxido magnésico sinterizado u óxido magnésico fundido u óxido magnésico cáustico, con un contenido de MgO de 90 a 100% en peso, en particular de 93 a 99% en peso, y un componente de SiO2 en polvo fino, por ejemplo, polvo de cuarzo, esteatita u olivina con un contenido de SiO2 de 30 a 100, especialmente de 40 a 99% en peso en la proporción molar M2S, o con el sobrante deseado de MgO con respecto a M2S, mediante mezcla íntima y subsiguiente cocción cerámica de la mezcla a temperaturas comprendidas entre 1600 y 2300 ºC, enfriamiento y trituración del producto sometido a cocción.

17. Composición, según la reivindicación 16, caracterizada porque la mezcla mezcla a partir de la que se produce el aditivo elastificante contiene adicionalmente un componente de CaO finamente divido, tal como cal viva y/o cal hidratada en cantidades de hasta 20% en peso, o un componente de FeO y/o Fe2O3 en cantidades que llegan a 40% en peso.

18. Utilización de una composición, según una o varias de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizada porque se produce un producto refractario en forma de un cuerpo conformado de formato grande, prensado y tratado, en caso deseado, a temperaturas entre 80 y 800 ºC, por ejemplo, en forma de un ladrillo.

19. Utilización, según la reivindicación 18, caracterizada porque el cuerpo conformado es sometido a cocción a temperaturas entre 800 y 1800, en especial, entre 1400 y 1700 ºC.