ES2290441T3

ES2290441T3 - Horno industrial de gran volumen con paredes refractarias.

Info

Publication number: ES2290441T3
Application number: ES03714777T
Authority: ES
Inventors: Hans-Jurgen Klischat; Holger Wirsing; Antonio Fernandez
Original assignee: Refratechnik Holding GmbH
Current assignee: Refratechnik Holding GmbH
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2008-02-16
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: CN1748116A; EP1599697A1; MXPA05005331A; KR100938727B1; AU2003219017A1; KR20050104415A; DE50307739D1; BR0316710A; EP1599697B1; BR0316710B1; WO2004079284A1

Abstract

Horno industrial de gran volumen en el que esencialmente se calcinan en atmósfera oxidante productos minerales a temperaturas superiores a los 700 °C, por ejemplo, cemento, cal, magnesita, dolomita o similares, presentando dicho horno industrial una mampostería de ladrillos no calcinados de material refractario y conteniendo los ladrillos del interior en el lado refractario o caliente de la superficie de la mampostería entre un 2 y un 30% de carbono, hallándose dicho carbono presente en forma de grafito y en forma de aglomerante con contenido en carbono, siendo la cantidad de aglomerante con contenido en carbono de entre un 2 y un 5% del peso.

Description

Horno industrial de gran volumen con paredes refractarias.

El presente invento hace referencia a un horno industrial de gran volumen provisto de mampostería resistente al fuego compuesta de piedra refractaria a modo de revestimiento para horno industrial de gran volumen, en el cual se calcinan productos minerales como cemento, cal, magnesita, dolomita y similares en una atmósfera principalmente oxidante a temperaturas superiores a 700ºC, en particular superiores a 900ºC.

En la industria el cemento, la cal, la magnesita y la dolomita se calcinan principalmente en hornos giratorios u hornos de cuba. El proceso de calcinación normalmente se lleva a cabo en una atmósfera básicamente oxidante.

El denominado ciclo del horno depende, entre otros factores, del revestimiento refractario que, por un lado, protege la capa metálica del horno de la influencia de las altas temperaturas de la atmósfera, las llamas y el material de calcinación y, por otro, reduce las pérdidas de calor. Adicionalmente, el revestimiento refractario puede funcionar como un intercambiador térmico que absorbe energía calorífica de los gases calientes del horno y la desprende hacia el material de calcinación.

En la mayoría de los casos, el revestimiento del horno está expuesto a cambios de temperatura bruscos y debe soportar condiciones mecánicas y químicas extremas. Los cambios bruscos de temperatura se deben a la diferencia entre las altas temperaturas de los gases del horno y la temperatura del material de calcinación. El esfuerzo mecánico está provocado por los movimientos giratorios del horno y el movimiento del material de calcinación. Asimismo, la obra de mampostería debe soportar la influencia química de las partículas del material de calcinación y los compuestos volátiles de la atmósfera del horno que se precipitan en el revestimiento refractario a causa de las bajadas de temperatura.

La cobertura o revestimiento de estos hornos de atmósfera oxidante, por ejemplo hornos giratorios de cemento o cal, hornos de dolomita y magnetita y hornos de cuba, está hecha de piedra calcinada refractaria, y más concretamente, en la zona básica, principalmente de ladrillos refractarios con base en MgO, por ejemplo ladrillos de magnesia-espinela, ladrillos de magnesia-cromita, ladrillos de magnesia-hercinita como ladrillos de magnesia-mineral espinela, ladrillos de magnesia-circonia, ladrillos de dolomita o similares, y en la zona no básica, de ladrillos de chamota, de andalucita, de bauxita o similares.

De forma aislada también puede existir un revestimiento zonal con ladrillos no calcinados combinados con fósforo o fosfato.

Desde el punto de vista de la mampostería, los hornos están divididos en distintas zonas, puesto que durante el funcionamiento cada zona está expuesta a distintas condiciones. En los hornos giratorios de cemento se distinguen, por ejemplo, una zona de precalentamiento, una zona de seguridad, una zona de paso superior, una zona de sinterización, una zona de paso inferior y una zona de descarga. En la zona de sinterización normalmente se forma un sedimento estable del material de calcinación que pueda proteger dicha zona. Si este sedimento se desconcha, pueden producirse daños, al igual que filtraciones de fases de escoria de cemento en caso de un calentamiento excesivo. A causa del fallo o la inestabilidad del sedimento, las zonas de paso quedan expuestas a la filtración de álcalis, a los efectos de la temperatura y de la reducción-oxidación y a cambios de temperatura. Asimismo, se producen esfuerzos mecánicos, como tensiones de ovalización y curvatura del eje del horno. Además, las sustancias denominadas de combustión secundaria, como los neumáticos, provocan otros problemas de difícil control.

Las zonas de precalentamiento, seguridad y descarga normalmente están revestidas con ladrillos ricos en chamota y arcilla, mientras que el resto de zonas normalmente están recubiertas con ladrillos basados en magnesia (MgO) o dolomía (MgO/CaO).

Por lo general, los hornos de cuba están divididos de forma similar.

En condiciones uniformes de funcionamiento, los revestimientos de horno ya conocidos presentan las propiedades anteriores e impiden un desgaste prematuro. Sin embargo, no es posible garantizar que las condiciones de trabajo sean siempre uniformes. A menudo, en un breve periodo de tiempo se producen cambios en los parámetros del material o de funcionamiento del horno, por ejemplo, en los módulos de clínker durante la combustión de cemento, o no se puede realizar a tiempo el saneamiento necesario de daños que ya se han producido. Los ataques químicos cambiantes y las distintas cargas térmicas y termodinámicas conllevan la aparición de daños y la aceleración del desgaste.

En el pasado, se ha intentado resolver este problema mejorando la composición material de la piedra calcinada para adaptarla a condiciones de funcionamiento desfavorables. Esta optimización, relevante con respecto a la aplicación, incluye esencialmente la modificación de la composición química y mineralógica de los ladrillos con el objetivo, por ejemplo, de aumentar sus propiedades elásticas y su resistencia a la corrosión. Un ejemplo de ello son los ladrillos de magnesia-espinela, que en general garantizan una elasticidad mayor que los ladrillos de magnesia-cromita. Por otro lado, los ladrillos de magnesia-cromita sufren una mayor corrosión al ser atacados por fases de clínker de cemento. Esto se resolvía con ladrillos de magnesia-circonio, que de nuevo son sensibles a la tensión. En consecuencia, se desarrollaron estos ladrillos y se fabricaron ladrillos especiales concebidos para un uso específico. Sin embargo, puesto que existen muchos y variados usos específicos, este desarrollo, además de ser costoso, no conducía a ningún sitio.

El objetivo del presente invento consiste en crear un horno industrial de gran volumen provisto de mampostería refractaria para atmósferas oxidantes, que soporte de una manera esencialmente mejorada las influencias de los cambios y cuyo material pétreo refractario esté adaptado a las condiciones normales de funcionamiento y no a condiciones cambiantes.

Este objetivo se resuelve mediante las características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se presentan otros desarrollos ventajosos del invento.

Según el presente invento, el horno industrial presenta ladrillos refractarios no calcinados fabricados con material de uso común, por ejemplo, uno de los materiales refractarios mencionados anteriormente, y con la forma de uso común, los cuales estén combinados con fosfato o posean como aglomerante una resina sintética, alquitrán o brea, o que estén combinados con otro aglomerante adecuado.

Resulta esencial que en el lado de la mampostería o de los ladrillos que da al interior del horno, el material pétreo, y particularmente los poros, contengan carbono, y particularmente grafito. El grafito puede ser natural o sintético, por ejemplo, grafito en copos. Se ha demostrado que en todas las zonas el grafito forma junto con el material de calcinación y/o la atmósfera oxidante una especie de sellado de la superficie de los ladrillos no calcinados que no sólo no afecta a la optimización deseada de las propiedades frente a distintas influencias en dichas zonas, sino que además garantiza las propiedades mencionadas anteriormente en caso de cambio en las influencias. La acción del granito resulta especialmente efectiva en combinación con aglomerantes con contenido en carbono, como la resina sintética, el alquitrán o la brea, siendo el efecto especialmente bueno cuando existe resina sintética. Las resinas sintéticas utilizadas son particularmente resinas fenólicas (fenol resol) o soluciones Novolak de resinas fenólicas.

Resulta útil prever una zona con contenido en grafito de entre 1 y 18 cm, preferentemente entre 2 y 15 cm, que proporcione el grafito para la reacción oxidante de la superficie con el material de calcinación y/o la atmósfera del horno y, en su caso, contenga en el interior de la piedra reservas de grafito y, dado el caso, también aglomerantes con contenido en grafito. La zona de sellado protege la zona de la superficie del ladrillo orientada hacia el interior del horno (lado caliente) de tal modo que no se consume todo el grafito de la zona con contenido en grafito y, en caso de daños eventuales, hay suficiente en la superficie para crear un nuevo sellado.

La porosidad de la zona con contenido en grafito, y preferentemente en toda la piedra no calcinada, es de menos de un 30% del volumen, preferentemente menos de un 14% del volumen, y en particular la porosidad se sitúa entre un 1 y un 8% del volumen.

El contenido en grafito de la zona con contenido en grafito se sitúa preferentemente entre un 2 y un 30% del peso, y particularmente entre un 5 y un 20% del peso. En caso de aglomerantes con contenido en carbono, el contenido en carbono del aglomerante más el grafito debe situarse dentro de la frontera de entre un 2 y un 30% del peso, y en particular entre un 5 y un 20% del peso. Preferentemente, el aglomerante con contenido en carbono se utiliza en cantidades que oscilan entre un 2 y un 5% del peso, y particularmente entre un 2,5 y un 4% del peso.

Según una forma de realización particular del invento, la zona con contenido en grafito posee además antioxidantes, como Al, Si, Mg, SiC, Si_{3}N_{4}, B_{4}C u otras aleaciones metálicas. Sorprendentemente, los antioxidantes no perjudican la formación de la zona de sellado sobre la superficie, y en cambio sí impiden una penetración excesiva de la oxidación en la zona con contenido en grafito, de tal modo que se conservan las reservas de carbono para la renovación de zonas de sellado dañadas.

Se incluye dentro del marco del invento la utilización de ladrillos que contengan grafito íntegramente o en su totalidad. También se encuadra dentro del marco del invento la utilización particular de ladrillos que contengan grafito en su totalidad y que estén combinados con un aglomerante con contenido en carbono como resinas sintéticas, alquitrán o brea. En este sentido, el invento prevé utilizar para la mampostería del horno de atmósfera oxidante ladrillos refractarios, básicos y con contenido en carbono ya conocidos, los cuales se hayan concebido para su aplicación en atmósferas reductoras, por ejemplo, para su uso en la producción de acero. Este tipo de ladrillos refractarios básicos se utilizan, por ejemplo, para el revestimiento de tanques metalúrgicos, como convertidores, calderos de colada para acero u hornos eléctricos de arco. Estos ladrillos con contenido en carbono, en particular ladrillos de magnesia o dolomita, que tampoco están calcinados, garantizan la compatibilidad con la mayoría de las escorias básicas y la estabilidad del carbono, y en especial también del grafito, en la atmósfera reductora presente en la producción de acero. Los ladrillos se ligan con resinas sintéticas, alquitrán o brea y se forman en estado frío (ladrillos ligados con resinas fenólicas o Novolak) o en estado caliente (ladrillos ligados con resinas fenólicas Novolak o con alquitrán o brea). Asimismo, los ladrillos suelen presentar antioxidantes que, debido a su mayor afinidad al ácido con respecto al carbono, reducen la combustión del carbono. El efecto de los antioxidantes se basa principalmente en la obstrucción de la entrada de gas y en el aumento de la solidez. Normalmente, se utilizan metales, carburos o nitruros, por ejemplo, Al, Mg, Si, SiC, B_{4}C, Si_{3}N_{4}, AlN, BN o también SiAlON.

Dentro del marco del invento se hace uso de la tecnología ya conocida para la fabricación de dichos ladrillos con contenido en carbono, utilizando según el invento ladrillos que se han producido con dicha tecnología.

La zona de sellado impide particularmente, en combinación con la baja porosidad del material pétreo no calcinado, la infiltración de componentes volátiles de la atmósfera del horno, por ejemplo, de compuestos alcalinos, compuestos de cloro y compuestos de azufre que podrían dañar y destruir la mampostería.

Asimismo, gracias a la zona de sellado y, en particular, a la baja porosidad, se garantiza en gran medida la resistencia termoquímica frente al ataque de, por ejemplo, fases de clínker.

A eso hay que añadirle el hecho de que el contenido de grafito, y en particular en combinación con los aglomerantes con contenido en carbono, crea el módulo de elasticidad baja E deseado y, en consecuencia, el módulo de cizalladura bajo G deseado.

En el caso de los componentes primarios MgO y carbono, las zonas o los ladrillos con contenido en grafito son muy resistentes desde el punto de vista térmico. La sustitución parcial o total del MgO por otros minerales refractarios como espinela, corindón, bauxita, andalucita, mullita, flintclay o chamota no perjudican el efecto del sellado.

Sorprendentemente la atmósfera oxidante genera sobre el lado caliente de la mampostería únicamente una combustión mínima del carbono, lo que hace que la calcinación producida cree, también sorprendentemente, una especie de zona de sellado en la superficie del ladrillo, probablemente por un proceso de sinterización en dicha superficie, sin que por ello se pierdan otras propiedades del material del ladrillo ya comentadas. En la zona de sinterización y, en su caso, en las zonas de paso se forman los sedimentos deseados de una manera más rápida y duradera. Los desconchamientos son menos comunes, incluso en caso de sobrecalentamiento o cambio en las condiciones.

Según el presente invento, para las zonas calientes del horno, como las zonas de sinterización y de paso, por ejemplo, de hornos giratorios o de cuba, se aplican ladrillos que puedan resistir el ataque de las fases calientes de clínker de cemento, como ladrillos basados en MgO y grafito. Estos contienen ventajosamente los antioxidantes mencionados que controlan la combustión del carbono. Los antioxidantes aumentan asimismo la resistencia del ladrillo por el lado de uso. Además de magnesia (magnesia sinterizada o fundida) los ladrillos también pueden contener espinela, bauxita o corindón, o puede sustituirse completamente la magnesia por estos minerales, y en particular en aquellos casos en los que deba reducirse la conductividad térmica.

Los ladrillos no se utilizan sólo para las zonas calientes de los hornos giratorios y de cuba, sino que también son adecuados para el resto de las zonas. Por ejemplo, la zona de seguridad se recubre con ladrillos con contenido en carbono, que poseen como componente con contenido arcilloso andalucita u otro mineral del grupo de la sillimanita, bauxita o una chamota especial rica en arcilla. En este caso, el contenido en carbono de los ladrillos también debería situarse entre un 2 y un 30% del peso. Estos ladrillos también pueden contener antioxidantes con la finalidad antes mencionada.

Para la zona de precalentamiento de los hornos, que hasta ahora normalmente se revestía con ladrillos de chamota, según el presente invento se prevé la utilización de ladrillos de chamota con contenido en carbono, los cuales preferentemente están combinados con resina sintética, alquitrán o brea como el resto de ladrillos. Estos ladrillos también pueden estar compuestos de otro modo, ya sea orgánico o inorgánico, y contener antioxidantes para la función comentada anteriormente.

La zona de descarga del horno, que hasta ahora se había recubierto con ladrillos de bauxita calcinados, según el presente invento se recubre preferentemente con ladrillos ricos en arcilla y con contenido en carbono, por ejemplo ladrillos de bauxita, o con ladrillos de magnesia con contenido en carbono que contengan antioxidantes, en particular para garantizar una mayor resistencia contra la abrasión que se produce en la zona de descarga del horno.

Si durante el uso las temperaturas del lado exterior del complejo de combustión, la denominada camisa del horno, se eleva demasiado, existe la posibilidad de realizar el revestimiento con una mampostería de dos capas. Esta mampostería está compuesta, en el lado caliente, de los ladrillos con contenido en carbono ya descritos, caracterizados por su contenido en minerales refractarios, grafito y, en su caso, antioxidantes, y en el lado de la camisa del horno, de una obra de mampostería aislante compuesta, por ejemplo, de ladrillo de chamota habitual o de otro material termoaislante, por ejemplo, una chamota ligera.

Los ladrillos contienen grafito en la zona del lado caliente. El lado frío del ladrillo puede estar compuesto, por ejemplo, del mismo material pero sin grafito o de un material termoaislante. La figura 1 muestra esta estructura, en la que el ladrillo de doble capa 1 está compuesto de una zona caliente con contenido en carbono 2 y de una zona aislante fría 3. Este tipo de ladrillos puede fabricarse en un solo ciclo y presenta una unión duradera entre las dos zonas. Evidentemente, para aligerar el montaje también es posible unir la parte aislante y la parte con contenido en carbono fabricadas por separado aplicando un adhesivo por la parte con contenido en carbono.

La figura 2 muestra esquemáticamente un ejemplo de revestimiento para un horno de cemento giratorio. De acuerdo con la figura, la zona de precalentamiento está recubierta de ladrillos de chamota con contenido en carbono; la zona de seguridad, con ladrillos ricos en arcilla y con contenido en carbono y/o ladrillos de bauxita con contenido en carbono; la zona de paso superior, con ladrillos de magnesia con contenido en carbono y/o ladrillos de magnesia-espinela con contenido en carbono; la zona de sinterización con ladrillos de magnesia con contenido en carbono y/o ladrillos de magnesia-espinela con contenido en carbono, y la zona de paso inferior, con ladrillos de magnesia con contenido en carbono y/o ladrillos de magnesia-espinela con contenido en carbono. La figura 2 muestra el tubo giratorio 4, la llama del hogar 5 y el quemador 6.

El invento se describirá con mayor detalle recurriendo a los siguientes ejemplos de revestimiento de mampostería refractaria.

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Ejemplo 1 Horno giratorio

Se toma un horno giratorio de cemento en el que se calcina clínker de cemento Pórtland en condiciones de funcionamiento normales. La longitud del horno es de 75 m, el diámetro de 4,50 m. La división de zonas según la figura 2 es la siguiente:

Zona de descarga	PH	0-5 m
Zona de paso inferior	PH	5-12 m
Zona de sinterización	PH	12-30 m
Zona de paso superior	PH	30-43 m
Zona de seguridad	PH	43-52 m
Zona de precalentamiento	PH	52-75 m
PH = punto de horno (en metros continuos).

Un revestimiento según el presente invento se obtiene del siguiente modo:

Zona de descarga

PH

0-5 m.

El revestimiento se realiza con piedra de magnesia provista de una parte de grafito de un 10% del peso; la composición de la piedra es la siguiente:

Granulado de magnesia sinterizada 0-4 mm	71% peso
Harina de magnesia sinterizada < 0,1 mm	13% peso
Grafito en copos	10% peso
Polvo de aluminio	3% peso
Polvo de silicio	3% peso.

El aglomerante es fenol resol, el cual se añade a la masa seca en una cantidad de un 3,2% del peso. La piedra se prensa con una presión de 160 MPa dándole las formas habituales de la industria cementera (los denominados formatos de la VDZ) y a continuación se templa a una temperatura de 200ºC.

La formación del ladrillo se lleva a cabo con las herramientas y los procesos habituales en la industria cementera.

Zona de paso inferior

PH

5-12 m.

El revestimiento se realiza con piedra de magnesia provista de una parte de grafito de un 10% del peso; la composición de esta piedra es la siguiente:

Granulado de magnesia fundida 0-4 mm	71% peso
Harina de magnesia fundida < 0,1 mm	13% peso
Grafito en copos	10% peso
Polvo de aluminio	3% peso
Polvo de silicio	3% peso.

El aglomerante es fenol resol, el cual se añade en una cantidad de un 3,1% del peso. La piedra se prensa con una presión de 160 MPa dándole las formas habituales de la industria cementera (los denominados formatos de la VDZ) y a continuación se templa a una temperatura de 200ºC. En este caso se utiliza magnesia fundida, ya que normalmente las condiciones de la zona de paso inferior son las más extremas. En caso de existir condiciones menos extremas, también es posible utilizar magnesia sinterizada.

Aquí la formación del ladrillo también se lleva a cabo con las herramientas y los procesos habituales en la industria cementera.

Zona de sinterización

PH

12-30 m.

Granulado de magnesia sinterizada 0-4 mm	48% peso
Harina de magnesia sinterizada < 0,1 mm	13% peso
Espinela sinterizada 0-4 mm	20% peso
Grafito en copos	10% peso
Polvo de aluminio	3% peso
Polvo de silicio	3% peso
Polvo de carburo de silicio	3% peso.

El aglomerante es fenol resol, el cual se añade en una cantidad de un 3,1% del peso. La piedra se prensa con una presión de 160 MPa dándole las formas habituales de la industria cementera (los denominados formatos de la VDZ) y a continuación se templa a una temperatura de 200ºC. En este caso se utiliza adicionalmente espinela sinterizada para fomentar la creación de un sedimento y reducir al mismo tiempo la conductividad térmica del revestimiento. Evidentemente también es posible utilizar magnesia fundida o sinterizada. Los polvos de aluminio, de silicio y de carburo de silicio funcionan como antioxidantes que controlan el sellado y refuerzan las junturas.

Zona de paso superior

PH

30-43 m.

En este ejemplo de realización, el revestimiento se forma con piedra de magnesia provista de una parte de grafito de un 10% del peso; la composición de la piedra es la siguiente:

Granulado de magnesia sinterizada 0-4 mm	48% peso
Harina de magnesia sinterizada < 0,1 mm	13% peso
Corindón fundido 0-4 mm	20% peso
Grafito en copos	10% peso
Polvo de aluminio	3% peso
Polvo de silicio	3% peso
Polvo de carburo de silicio	3% peso.

El aglomerante es fenol resol, el cual se añade en una cantidad de un 3,2% del peso. La piedra se prensa con una presión de 160 MPa dándole uno de los formatos de la VDZ y a continuación se templa a una temperatura de 200ºC. En este caso se utiliza adicionalmente corindón fundido para reducir la conductividad térmica del revestimiento. Evidentemente también es posible utilizar magnesia sinterizada. Los polvos de aluminio, de silicio y de carburo de silicio funcionan como antioxidantes que regulan el sellado y refuerzan las junturas.

La formación del ladrillo se lleva a cabo de igual modo que el resto de la piedra.

Zona de seguridad

PH

43-52 m.

En este ejemplo de realización, el revestimiento se forma con una piedra rica en arcilla provista de una parte de grafito de un 10% del peso; la composición de la piedra es la siguiente:

Flintclay 0-4 mm	68% peso
Harina de flintclay < 0,1 mm	13% peso
Grafito en copos	10% peso
Polvo de aluminio	3% peso
Polvo de silicio	3% peso
Polvo de carburo de silicio	3% peso.

El aglomerante es fenol resol, el cual se añade en una cantidad de un 3,4% del peso. La piedra se prensa con una presión de 160 MPa dándole un formato A (formatos ISO) y a continuación se templa a una temperatura de 200ºC. Los polvos de aluminio, de silicio y de carburo de silicio funcionan como antioxidantes que controlan el sellado y refuerzan las junturas. El carburo de silicio, además, aumenta la resistencia frente a ataques alcalinos.

La formación del ladrillo se lleva de un modo análogo al del resto de ladrillos.

Zona de precalentamiento

PH

52-75 m.

En este ejemplo de realización, el revestimiento se lleva a cabo con piedra de chamota ligera provista de una parte de grafito de un 10% del peso; la composición de la piedra es la siguiente:

Chamota ligera 0-4 mm	68% peso
Harina de chamota ligera < 0,1 mm	13% peso
Grafito en copos	10% peso
Polvo de aluminio	3% peso
Polvo de silicio	3% peso
Polvo de carburo de silicio	3% peso.

El aglomerante es fenol resol, el cual se añade en una cantidad de un 3,8% del peso. La piedra se prensa con una presión de 120 MPa dándole un formato A (formatos ISO) y a continuación se templa a una temperatura de 200ºC. Los polvos de aluminio, de silicio y de carburo de silicio funcionan como antioxidantes que controlan el sellado y refuerzan las junturas. El polvo de carburo de silicio, además, aumenta la resistencia frente a los ataques alcalinos. La presión de compresión es más baja en este caso porque en esta zona no es necesario contar con una compactación elevada. Naturalmente, en casos concretos, en los que, por ejemplo, la atmósfera del horno contenga una alta concentración de álcalis, también es posible aplicar una piedra con mayor compactación.

La formación del ladrillo se lleva a cabo según el procedimiento de formación de los ladrillos hasta el momento.

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Ejemplo 2 Horno de cuba

Se toma un horno de cuba de cal, representado en sección transversal en la figura 3, en el que se calcina piedra caliza para la obtención de CaO en condiciones de funcionamiento normales. La altura del horno es de 23 m, el diámetro interior es de 4,00 m y el diámetro exterior es de 5,20 m. La división de zonas según la figura 4 es la siguiente (los puntos del horno se cuentan desde abajo):

Zona de entrada (precalentamiento)	PH	19,6-23 m
Zona de sinterización	PH	1,4-19,6 m
Zona de descarga (enfriamiento)	PH	0-1,4 m.

En general, para crear un aislamiento térmico se coloca justo en la camisa del horno de cuba un revestimiento en forma de plancha de silicato de calcio (grosor de 25 mm), en dirección al interior del horno se añade un revestimiento de ladrillos refractarios ligeros (grosor de 64 mm), a continuación le sigue un revestimiento con ladrillo refractario ligero (grosor de 124, densidad típica de 1,50-1,65 g/cm^{3}), seguidamente se dispone un revestimiento con piedra de chamota normal (grosor 124 mm, densidad típica de 2,0-2,30 g/cm^{3}) y en el interior se encuentra el revestimiento de trabajo hecho de los ladrillos con contenido en grafito utilizados según el presente invento. Para compensar el alargamiento, entre los ladrillos con contenido en grafito y los ladrillos de chamota se prevé una capa de estiropor.

Zona de entrada (precalentamiento)

PH

19,6-23 m.

En este ejemplo de realización, el revestimiento se lleva a cabo con piedra de chamota provista de una parte de grafito de un 10% del peso; la composición de la piedra es la siguiente:

Chamota 0-4 mm	68% peso
Harina de chamota < 0,1 mm	13% peso
Grafito en copos	10% peso
Polvo de aluminio	3% peso
Polvo de silicio	3% peso
Polvo de carburo de silicio	3% peso.

El aglomerante es fenol resol, el cual se añade en una cantidad aproximada de un 3,5% del peso. La piedra se prensa con una presión de 120 MPa dándole un formato A (formatos ISO) y a continuación se templa a una temperatura de 200ºC. Los polvos de aluminio, de silicio y de carburo de silicio funcionan como antioxidantes que refuerzan las junturas. El polvo de carburo de silicio, además, aumenta la resistencia frente a posibles ataques alcalinos. La presión de compresión es más baja en este caso porque en esta zona no es necesario contar con una compactación elevada. Naturalmente, en casos concretos, en los que, por ejemplo, la atmósfera del horno contenga una alta concentración de álcalis, también es posible aplicar una piedra con mayor compactación.

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La formación del ladrillo se lleva a cabo con la ayuda de las herramientas y procedimientos de instalación habituales en la industria de la piedra caliza.

Zona de sinterización

PH

1,4 - 19,6 m.

En este ejemplo de realización, el revestimiento se lleva a cabo con piedra de magnesia 1 provista de una parte de grafito de un 10% del peso; la composición de la piedra es la siguiente:

En condiciones más extremas, por ejemplo en caso de abrasión, en lugar de la magnesia sinterizada puede utilizarse también magnesia fundida. El aglomerante es fenol resol, el cual se añade en una cantidad de un 3,2% del peso. La piedra se prensa con una presión de 160 MPa dándole un formato A (formatos ISO) y a continuación se templa a una temperatura de 200ºC.

La formación del ladrillo se lleva a cabo con la ayuda de las herramientas y los procedimientos habituales en la industria de la piedra caliza.

Zona de descarga (refrigeración)

PH

0-1,4 m.

En este ejemplo de realización, el revestimiento también se lleva a cabo con piedra de chamota (al igual que en la zona de entrada o precalentamiento) provista de una parte de grafito de un 10% del peso; la composición de la piedra es la siguiente:

El aglomerante es fenol resol, el cual se añade en una cantidad aproximada de un 3,5% del peso. La piedra se prensa con una presión de 120 MPa dándole un formato A (formatos ISO) y a continuación se templa a una temperatura de 200ºC. Los polvos de aluminio, de silicio y de carburo de silicio funcionan como antioxidantes que refuerzan las junturas. El polvo de carburo de silicio, además, aumenta la resistencia frente a posibles ataques alcalinos. La presión de compresión es más baja en este caso porque en esta zona no es necesario contar con una compactación elevada. Naturalmente, en casos concretos, en los que, por ejemplo, existe abrasión, también es posible aplicar una piedra con mayor compactación.

La formación del ladrillo se lleva a cabo con la ayuda de las herramientas y procedimientos habituales en la industria de la piedra caliza.

Se prefieren ladrillos refractarios con las siguientes composiciones:

Magnesia	25-98, en part. 27-83% peso
Mineral de espinela o corindón	0-40, en part. 5-30% peso
Grafito	2-30, en part. 5-20% peso
Polvo de aluminio	0-10, en part. 2-8% peso
Polvo de silicio	0-10, en part. 2-8% peso
Polvo de carburo de silicio	0-10, en part. 3-7% peso.

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Chamota rica en arcilla	50-98, en part. 57-88% peso
Grafito	2-30, en part. 5-20% peso
Polvo de aluminio	0-10, en part. 2-8% peso
Polvo de silicio	0-10, en part. 2-8% peso
Polvo de carburo de silicio	0-10, en part. 3-7% peso.

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Chamota ligera	50-98, en part. 57-88% peso
Grafito	2-30, en part. 5-20% peso
Polvo de aluminio	0-10, en part. 2-8% peso
Polvo de silicio	0-10, en part. 2-8% peso
Polvo de carburo de silicio	0-10, en part. 3-7% peso.

Claims

1. Horno industrial de gran volumen en el que esencialmente se calcinan en atmósfera oxidante productos minerales a temperaturas superiores a los 700ºC, por ejemplo, cemento, cal, magnesita, dolomita o similares, presentando dicho horno industrial una mampostería de ladrillos no calcinados de material refractario y conteniendo los ladrillos del interior en el lado refractario o caliente de la superficie de la mampostería entre un 2 y un 30% de carbono, hallándose dicho carbono presente en forma de grafito y en forma de aglomerante con contenido en carbono, siendo la cantidad de aglomerante con contenido en carbono de entre un 2 y un 5% del peso.

2. Horno industrial según la reivindicación 1 caracterizado por ladrillos hechos de un material refractario utilizado en dicha clase de hornos, los cuales presentan zonalmente carbono en la superficie de la mampostería prevista para estar en contacto con el calor, en particular en una zona con un espesor entre 1 y 18 cm, preferentemente entre 2 y 15 cm.

3. Horno industrial según la reivindicación 1 y/o 2 caracterizado por el hecho de que los ladrillos presentan formas de uso habitual.

4. Horno industrial según una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 3 caracterizado por el hecho de que los ladrillos contienen carbono en forma de grafito natural o sintético.

5. Horno industrial según la reivindicación 4 caracterizado por el hecho de que los ladrillos contienen grafito en copos.

6. Horno industrial según la reivindicación 4 y/o 5 caracterizado por el hecho de que el aglomerante es alquitrán y/o brea.

7. Horno industrial según la reivindicación 4 y/o 5 caracterizado por el hecho de que los ladrillos contienen resina sintética como aglomerante.

8. Horno industrial según la reivindicación 7 caracterizado por el hecho de que los ladrillos contienen resina fenólica como aglomerante.

9. Horno industrial según la reivindicación 7 caracterizado por el hecho de que los ladrillos contienen resina fenólica Novolak como aglomerante.

10. Horno industrial según una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 9 caracterizado por el hecho de que los ladrillos en la zona con contenido en carbono contienen grafito en cantidades que van de un 5 a un 20% del
peso.

11. Horno industrial según una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 10 caracterizado por el hecho de que los ladrillos contienen aglomerante con contenido en carbono en cantidades que van de un 2,5 a un 4% del
peso.

12. Horno industrial según la reivindicación 1 y una o varias de las reivindicaciones de la 1 a la 11 caracterizado por el hecho de que el carbono está distribuido homogéneamente en todo el ladrillo.

13. Horno industrial según la reivindicación 12 caracterizado por el hecho de que la mampostería está hecha con ladrillos de un material refractario especialmente básico, en particular basado en MgO.

14. Horno industrial según la reivindicación 13 caracterizado por el hecho de que la mampostería está compuesta de ladrillos en los que se ha sustituido, al menos parcialmente, el MgO por espinela y/o corindón y/o bauxita y/o andalucita y/o mullita y/o flintclay y/o chamota.

15. Horno industrial según una o varias reivindicaciones de la 1 a la 14 caracterizado por el hecho de que los ladrillos presentan una porosidad de menos del 30% del volumen, en particular menos del 14% del volumen, y preferentemente una porosidad situada entre un 1 y un 8% del volumen.

16. Horno industrial según una o varias reivindicaciones de la 1 a la 15 caracterizado por el hecho de que los ladrillos presentan antioxidantes ya conocidos de por sí, en particular en cantidades que van desde un 1 hasta un 10% del peso, y preferentemente en cantidades que van desde un 2 hasta un 8% del peso.

17. Horno industrial según una o varias reivindicaciones de la 1 a la 16 provisto de una mampostería situada dentro de una zona de sinterización y/o de paso superior de un horno giratorio o de cuba caracterizado por el hecho de que la mampostería presenta ladrillos con contenido en carbono basados en MgO o MgO/mineral de espinela o MgO/bauxita o MgO/corindón o MgO/óxido de circonio.

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18. Horno industrial según la reivindicación 17 caracterizado por el hecho de que los ladrillos presentan la siguiente composición:

Magnesia 25-98, en part. 27-83% peso Mineral de espinela 0-40, en part. 5-30% peso Grafito 2-30, en part. 5-20% peso Polvo de aluminio 0-10, en part. 2-8% peso Polvo de silicio 0-10, en part. 2-8% peso Polvo de carburo de silicio 0-10, en part. 3-7% peso Aglomerante 2-5, en part. 2,5-4% peso.

19. Horno industrial según la reivindicación 17 caracterizado por ladrillos con contenido en carbono basados en espinela, bauxita o corindón.

20. Horno industrial según una o varias reivindicaciones de la 1 a la 19 provisto de una mampostería situada dentro de una zona de seguridad de un horno giratorio o de cuba caracterizado por el hecho de que la mampostería presenta ladrillos con contenido en carbono basados en bauxita andalucita o un mineral del grupo de la sillimanita o la bauxita o la chamota rica en arcilla como el flintclay.

21. Horno industrial según la reivindicación 20 caracterizado por el hecho de que los ladrillos presentan la siguiente composición:

Chamota rica en arcilla 50-98, en part. 57-88% peso Grafito 2-30, en part. 5-20% peso Polvo de aluminio 0-10, en part. 2-8% peso Polvo de silicio 0-10, en part. 2-8% peso Polvo de carburo de silicio 0-10, en part. 3-7% peso Aglomerante 2-5, en part. 2,5-4% peso.

22. Horno industrial según una o varias reivindicaciones de la 1 a la 21 provisto de una mampostería situada en la zona de precalentamiento de un horno giratorio o de cuba caracterizado por el hecho de que la mampostería presenta ladrillos con contenido en carbono basados en chamota o chamota ligera.

23. Horno industrial según la reivindicación 22 caracterizado por el hecho de que los ladrillos presentan la siguiente composición:

Chamota ligera 50-98, en part. 57-88% peso Grafito 2-30, en part. 5-20% peso Polvo de aluminio 0-10, en part. 2-8% peso Polvo de silicio 0-10, en part. 2-8% peso Polvo de carburo de silicio 0-10, en part. 3-7% peso Aglomerante 2-5, en part. 2,5-4% peso.

24. Horno industrial según una o varias reivindicaciones de la 1 a la 23 provisto de una mampostería situada en la zona de paso inferior de un horno giratorio o de cuba caracterizado por el hecho de que la mampostería presenta ladrillos con contenido en carbono basados en bauxita o magnesia.

25. Horno industrial según una o varias reivindicaciones de la 1 a la 24 caracterizado por una mampostería de varias capas en la que el lado caliente contiene ladrillos con contenido en carbono y el lado frío, ladrillos de material aislante, por ejemplo ladrillos refractarios ligeros o de chamota.