ES2835810T3 - Procedimiento de fabricación de aluminatos de calcio - Google Patents

Abstract

Procedimiento de fabricación de aluminatos de calcio en un horno (1) industrial, según el cual: a) se introducen, en modo continuo, en un depósito (15) de material refractario que contiene un baño de fusión (11) calentado permanentemente, partículas finas de una materia prima fuente de alúmina (Al2O3) y/o de aluminio (Al) y de una materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) que presentan un diámetro medio d50 inferior o igual a 6.000 μm para fundir dichas partículas finas de materia prima, y b) se recupera, en modo continuo, en la salida del depósito (15) una masa de aluminatos de calcio (16) líquida.

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de fabricación de aluminatos de calcio

CAMPO TÉCNICO AL QUE PERTENECE LA INVENCIÓN

[0001] La presente invención se refiere a la producción de aluminatos de calcio.

[0002] Más en particular se refiere a un procedimiento de fabricación en modo continuo de aluminatos de calcio que implementa un horno de fusión industrial.

ANTECEDENTES TECNOLÓGICOS

[0003] Los aluminatos de calcio, por sus propiedades hidráulicas y ligantes, permiten fabricar cementos u hormigones que presentan numerosas cualidades. De hecho, los cementos aluminosos ofrecen buena resistencia a los agentes agresivos y a las altas temperaturas. Están en el origen de numerosos productos técnicos tales como morteros especiales, hormigones refractarios, etc. Pueden usarse también como reactivo mineral asociado a otros componentes. Así se usan en diversas industrias, tales como la industria de materiales refractarios, la química de la construcción, los flujos metalúrgicos (atrapamiento de las impurezas de los metales en fusión) o en la industria de las tuberías y las redes de saneamiento.

[0004] Los aluminatos de calcio pueden presentar diferentes fases mineralógicas tales como 3 CaO.AhO3 (C3A en notación de cementos), CaO.A^O3 (CA), CaO.2A^O3 (CA2), CaO.6A^O3 (CA6 ) o 12 CaO.7A^O3 (C12A7). Estas fases mineralógicas, que dan cuenta tanto de la estructura a escala atómica como de la composición química de los aluminatos de calcio, influyen en las propiedades finales, por ejemplo en la reactividad, de dichos aluminatos de calcio.

[0005] Además, las propiedades finales, y en particular reactivas, de los productos a base de aluminatos de calcio se basan en parte en la cantidad de alúmina (AhO3) y/o de aluminio (Al) y de óxido de calcio (o cal CaO) y/o de calcio (Ca) contenida en el aluminato de calcio. A menudo un aluminato de calcio se califica según su relación en masa Al/Ca, es decir, la proporción entre la masa total de aluminio y la masa total de calcio contenida en el aluminato de calcio.

[0006] En la actualidad, los aluminatos de calcio son producidos principalmente por medio de dos procedimientos a alta temperatura, es decir, según un procedimiento por sinterización o según un procedimiento por fusión, en hornos de cemento como hornos de sinterización, hornos giratorios de llama, hornos de fusión verticales u hornos eléctricos de fusión.

[0007] A partir del documento FR2291162 se conoce por ejemplo un procedimiento de producción de aluminatos de calcio por sinterización que consiste en calcinar, es decir, en calentar en el estado sólido materias primas fuente de calcio, por ejemplo cal CaO, y materias primas fuente de aluminio, por ejemplo alúmina A^O3, en un horno giratorio de llama, a una temperatura comprendida entre 1.400°C y 1.600°C.

[0008] De una forma general, un horno giratorio está constituido por un tubo, ligeramente inclinado, recubierto en su cara interior por ladrillos refractarios, estando una llama dispuesta en el extremo más bajo del tubo. A continuación se introducen en el horno las fuentes de calcio y de aluminio por el extremo más elevado. A continuación generalmente se calientan a una temperatura comprendida entre 1.400 y 1.600 grados Celsius (°C) durante un tiempo de aproximadamente 30 minutos antes de ser evacuadas en la parte baja, cerca de la llama.

[0009] Dicho procedimiento por sinterización consiste en una reacción de superficie entre las materias primas en polvo que reaccionan conjuntamente sin pasar por un estado líquido generalizado.

[0010] Según el procedimiento descrito en este documento FR2291162, las materias primas usadas deben presentar una granulometría inferior a 208 micrómetros para permitir su calcinación. El clínker obtenido presenta más del 80% de fase mineralógica CA.

[0011] Por tanto es necesario moler muy finamente las materias primas, lo que resulta caro y restrictivo.

[0012] A partir del documento FR1013973 se conoce además un procedimiento de producción de aluminatos de calcio por fusión según el cual se calientan hasta el estado líquido materias primas fuente de calcio y de aluminio en un horno giratorio de llama, a temperaturas próximas a entre 1.430°C y 1.450°C.

[0013] En primer lugar se muelen muy finalmente las materias primas fuente de calcio (áridos CaCO3) y de aluminio (la bauxita ferruginosa, una roca mineral rica en alúmina y que contiene hierro, sílice y otros compuestos en cantidades variables) usadas en dicho procedimiento de forma que pasen por el tamiz n.° 4900, y después se mezclan y se compactan para conformarse en forma de briquetas. Las briquetas presentan generalmente una dimensión media comprendida entre 15 milímetros (mm) y 20 centímetros (cm).

[0014] Según el procedimiento descrito en este documento FR1012973, se procede de manera discontinua y en secuencia: en primer lugar se cargan las briquetas de materia prima, a continuación se calientan estas briquetas de materia prima haciendo girar lentamente el horno hasta la obtención de una masa fundida uniforme y se vacía finalmente la masa fundida por un tubo de colada. En la práctica, se recupera la masa fundida inmediatamente después de haber alcanzado las temperaturas de fusión de las materias primas.

[0015] Por otra parte, a partir del documento DE2116495 se conoce un procedimiento de producción de sulfoaluminatos de calcio por fusión en un horno eléctrico.

[0016] Las materias primas usadas en este procedimiento son una fuente de alúmina cuya granulometría media (es decir, el valor máximo de la distribución granulométrica) es inferior a 5 mm y una fuente de óxido de calcio tal como cal cuya granulometría media es de una a diez veces superior a la de la alúmina.

[0017] El procedimiento descrito en este documento DE2116495 es un procedimiento en secuencia, de manera que una secuencia corresponde a la carga de las materias primas, a su fusión y a una descarga parcial de la masa fundida.

[0018] Así, estos procedimientos por fusión conocidos se implementan en hornos en los que es necesario operar en secuencia y de forma discontinua.

[0019] Además, los hornos de fusión conocidos presentan varios modos de funcionamiento (por ejemplo, un modo de funcionamiento en carga y un modo de funcionamiento en descarga) y su operación necesita numerosos pasos de un modo de funcionamiento a otro.

[0020] Finalmente se sabe que puede usarse un horno de fusión vertical para realizar procedimientos por fusión.

[0021] Este horno de fusión vertical presenta una parte vertical cuya altura puede alcanzar una decena de metros y una parte globalmente horizontal a partir de la cual se recupera la masa líquida de aluminatos de calcio obtenida.

[0022] Más en particular, se cargan por una abertura de una zona superior del horno bloques de áridos y de bauxita en la parte vertical del horno de fusión y se calientan mediante una llama dispuesta en una zona inferior del horno. La llama calienta los bloques a una temperatura próxima a 1.500°C para fundirlos y formar una masa líquida que se recupera directamente mediante un orificio de colada.

[0023] En el curso del procedimiento, se forman gases de combustión y siguen un camino a contracorriente con respecto a los bloques. Se evacuan por una chimenea situada en la zona superior del horno, en su parte vertical. Estos gases de combustión, que presentan una temperatura superior a 1.500°C, circulan entre los bloques y los precalientan.

[0024] Antes de ponerse en contacto con la llama, los bloques de materias primas se someten así a un secado, y después a una deshidratación y una descarbonatación por medio de los gases de combustión que suben por la parte vertical del horno de fusión.

[0025] Dicho procedimiento impone el uso de materias primas en bloques con exclusión de partículas finas que conllevarían bloqueos y daños en la parte vertical de este horno de fusión.

[0026] Así, los procedimientos de producción de aluminatos de calcio por fusión o por sinterización conocidos son todos restrictivos en términos de granulometría de las materias primas usadas (molturación fina de las materias primas; molturación y después compactación en forma de briquetas; relación de granulometría específica entre la cal y la alúmina; o uso de bloques de bauxita).

[0027] En particular, en el caso del procedimiento por fusión en el horno de fusión vertical, los bloques de bauxita están cada vez menos disponibles en el mercado. Además, durante la extracción, el rendimiento de producción de los bloques de bauxita es bajo. De hecho, para 100 toneladas de mineral extraído se obtienen solo 10 toneladas de bauxita en bruto que comprenden a su vez 8 toneladas de partículas finas no utilizables en el procedimiento por fusión en el horno vertical, y 2 toneladas de bauxita en bloques utilizables, acompañados de 90 toneladas de productos estériles no utilizables por las industrias.

OBJETO DE LA INVENCIÓN

[0028] Con el fin de remediar los inconvenientes citados anteriormente del estado de la técnica, la presente invención propone un procedimiento de fabricación de aluminatos de calcio por fusión poco restrictivo en lo que se refiere a la granulometría de las materias primas, que no necesita el empleo de bloques de bauxita y que permite valorar las partículas finas de las materias primas extraídas que están disponibles en el mercado. Además, la presente invención propone un procedimiento en el que los cambios de modo de funcionamiento del horno son limitados.

[0029] Más en particular, la invención propone un procedimiento de fabricación de aluminatos de calcio según la reivindicación 1.

[0030] El diámetro medio d50 de un conjunto cualquiera de partículas es una magnitud representativa de la distribución estadística de los tamaños de estas partículas, dicho de otro modo, de la granulometría de este conjunto de partículas.

[0031] El diámetro medio d50 es un diámetro de referencia definido como el diámetro por debajo del cual se sitúa el 50% de las partículas finas usadas, en masa con respecto a la masa total del conjunto de dichas partículas finas.

[0032] Dicho de otro modo, para un conjunto de partículas finas que presentan un diámetro medio d50 dado, el 50% en masa de estas partículas finas presenta un diámetro inferior a este diámetro medio d50 dado, y el 50% en masa de estas partículas finas presenta un diámetro superior a este diámetro medio d50 dado.

[0033] Por «diámetro» se entiende en este caso la mayor dimensión de la partícula, con independencia de su forma.

[0034] El diámetro medio d50 de un conjunto de partículas finas se obtiene a partir de una curva granulométrica que representa la distribución estadística del tamaño de cada una de las partículas finas de este conjunto.

[0035] En la práctica, el diámetro medio d50 de un conjunto de partículas finas puede determinarse por diferentes técnicas, tales como el procedimiento de sedimentación (detección por absorción de los RX) o el procedimiento de difracción por láser (norma ISO 13320).

[0036] En el marco de la presente invención, el tamaño de las partículas finas se mide según la norma ISO 13320 por el procedimiento de difracción láser con, por ejemplo, un granulómetro del tipo láser Mastersizer 2000 o 3000 comercializado por la empresa Malvern.

[0037] De manera ventajosa, el procedimiento según la invención permite usar tanto partículas muy finas como partículas finas de materias primas.

[0038] Dicho de otro modo, gracias al procedimiento según la invención, las restricciones granulométricas en las materias primas usadas se reducen de manera importante.

[0039] En particular, gracias al procedimiento según la invención, no es necesario usar partículas en forma de bloques, ni compactar partículas ya finas, ni reducir en forma de polvo muy fino las partículas.

[0040] Además, gracias al procedimiento según la invención, la introducción de las materias primas y la recuperación de la masa de aluminatos de calcio líquido se realizan en modo continuo, a lo largo del funcionamiento del horno. El horno funciona así esencialmente según un modo de funcionamiento estable, sin pasos de un modo de funcionamiento en carga a un modo de funcionamiento en descarga. En este modo de funcionamiento estable del horno según el procedimiento de la invención, pueden ajustarse los parámetros habituales de funcionamiento del horno, como la temperatura de calentamiento, la granulometría de las partículas introducidas y la composición química de las materias primas introducidas.

[0041] Ventajosamente, el procedimiento de fabricación según la invención usa partículas finas de materia prima, no valoradas en la tecnología actual, obtenidas de la extracción y del tratamiento de mineral para fabricar por fusión aluminatos de calcio.

[0042] Así, el procedimiento según la invención permite usar materias primas inutilizables en el procedimiento por fusión en los hornos de fusión verticales actuales.

[0043] Además, en este caso, estas partículas finas se sumergen directamente en un baño de aluminatos de calcio calentado a una temperatura que permite su fusión. Se recupera así en la salida del depósito una masa de aluminato de calcio líquido homogénea, es decir, sin material no fundido.

[0044] Por «materiales no fundidos» se entienden partículas de materia prima todavía en forma sólida, que no habrían reaccionado en el curso del procedimiento.

[0045] Además, según el procedimiento según la invención, y al contrario de los procedimientos existentes de la técnica anterior, es posible evitar la realización de las etapas previas de deshidratación y de descarbonatación de las materias primas usadas, de manera que esta deshidratación y esta descarbonatación intervienen directamente en el baño de fusión.

[0046] Además, según el procedimiento según la invención, las burbujas generadas por la descarbonatación de las materias primas durante su fusión en el baño de fusión participan de forma natural en la remoción de este baño de fusión. Esta remoción natural mezcla las partículas finas sólidas con el material líquido contenido en el baño de fusión, favoreciendo así la fusión de dichas partículas finas. En consecuencia, esta remoción natural participa en la mejora de la homogeneidad de la masa líquida de aluminatos de calcio obtenida. El procedimiento según la invención estabiliza así la calidad de los productos acabados obtenidos.

[0047] En las reivindicaciones 2 y 3 se enuncian otras características ventajosas y no limitativas del procedimiento según la invención.

[0048] Ventajosamente, la atmósfera reductora en la que se coloca el baño de fusión permite controlar, al menos en parte, las fases mineralógicas de los aluminatos de calcio obtenidos, para una proporción dada de cal y de alúmina contenida en dicho aluminato de calcio.

[0049] Las «fases mineralógicas» describen a la vez la estructura a escala atómica y la composición química del aluminato de calcio. Por ejemplo, estas fases mineralógicas son la fase C3A (3 CaO.A^O3), la fase CA (CaO.A^Oa), la fase CA2 (CaO.2 A^O3), la fase CA6 (CaO.6AhO3) o la fase C12A7 (12 CaO.7Al2O3).

[0050] Los aluminatos de calcio usados como ligantes hidráulicos, es decir, como material apto para reaccionar con agua para formar una pasta que se endurece en frío aglomerando los agregados entre sí, contienen en general una cantidad importante de fase mineralógica CA, que permite el desarrollo de resistencias mecánicas elevadas después del fraguado hidráulico.

[0051] Se denomina «fraguado hidráulico» al endurecimiento del ligante hidráulico.

[0052] Se revela además que la fase mineralógica C12A7 influye en la reactividad del aluminato de calcio usado como ligante hidráulico.

[0053] Más en concreto, la fase mineralógica C12A7 es un acelerador de fraguado del aluminato de calcio cuya fase principal es la fase mineralógica CA. Dicho de otro modo, los aluminatos de calcio se endurecen tanto más deprisa al contacto con el agua cuando contienen una gran proporción de fase mineralógica C12A7, con respecto a las otras fases mineralógicas contenidas en su caso en dicho aluminato de calcio.

[0054] Así, la fase mineralógica C12A7 tiene un impacto importante en la manejabilidad del ligante hidráulico, y en su endurecimiento a corto plazo. En particular, una variación de la relación en masa de la fase C12A7 en el aluminato de calcio de un pequeño porcentaje, incluso inferior al 1 por ciento, puede tener consecuencias mensurables en la manejabilidad y el endurecimiento del ligante hidráulico.

[0055] Al poder usarse los aluminatos de calcio para diversas aplicaciones, en función de las cuales un usuario preferirá un fraguado hidráulico rápido o lento, es interesante muy en particular poder controlar la proporción de fase mineralógica C12A7 contenida en los aluminatos de calcio. La proporción objeto de fase mineralógica C12A7 contenida en el aluminato de calcio destinado a una aplicación dada se determina por ejemplo con una precisión comprendida entre el 0,1% y el 0,5%, por ejemplo igual al 0,1%; el 0,2%; el 0,3%; el 0,4%; el 0,5%.

[0056] Ventajosamente, el procedimiento según la invención permite dicho control.

[0057] En las reivindicaciones 4 a 14 se enuncian otras características no limitativas y ventajosas del procedimiento según la invención, tomadas de forma individual o según cualquiera de las combinaciones técnicamente posibles.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UN EJEMPLO DE REALIZACIÓN

[0058] La descripción que se ofrece a continuación con respecto a los dibujos adjuntos, ofrecidos a modo de ejemplos no limitativos, permitirá comprender bien en qué consiste la invención y cómo puede llevarse a cabo.

[0059] En los dibujos adjuntos:

- la figura 1 es una curva granulométrica de un primer conjunto de partículas de bauxita adecuadas para el procedimiento según la presente invención;

- la figura 2 es un diagrama de barras que representa la distribución de los diámetros de un segundo conjunto de partículas de bauxita adecuadas para la invención;

- la figura 3 es un diagrama de barras que representa la distribución de los diámetros de un tercer conjunto de partículas de bauxita adecuadas para la invención;

- la figura 4 es un diagrama de barras que representa la distribución de los diámetros de un cuarto conjunto de partículas de bauxita adecuadas para la invención; y

según la invención.

[0060] En lo que sigue de la descripción y a menos que se especifique de otro modo, se entiende que la indicación de un intervalo de valores «de X a Y» o «entre X e Y» incluye los valores X e Y.

Dispositivo

[0061] En la figura 5 se ha representado parcialmente y de forma esquemática un ejemplo de horno 1 adaptado a la implementación del procedimiento de fabricación de aluminatos de calcio según la presente invención.

[0062] Globalmente, este horno 1 comprende un depósito 15 horizontal -una especie de piscina- recubierto por una bóveda 5 y una abertura de escape de los humos (no representada).

[0063] Este depósito 15 está adaptado para contener un baño de fusión 11 obtenido y mantenido en estado líquido por un sistema de calentamiento 10 del horno 1.

[0064] El depósito 15 está adaptado igualmente para recibir por una abertura de entrada 9 materias primas 7 sólidas y para evacuar por una abertura de salida 12 materiales fundidos, en concreto, una masa de aluminatos de calcio 16 líquido.

[0065] Para este fin, el horno 1 incluye un sistema de alimentación del horno 2 de materias primas 7 conectado con la abertura de entrada 9 del depósito 15, y un sistema de evacuación 3 de los materiales fundidos conectado con la abertura de salida 12 del depósito 15.

[0066] Como se explica en detalle más adelante, esta disposición crea un flujo de material entre la entrada 9 del depósito 15 y la salida 12 de este depósito 15.

[0067] En este horno 1, existe así un verdadero flujo de material alimentado por las materias primas 7 introducidas en modo continuo por la abertura de entrada 9, que son transformadas en el baño de fusión 11 en aluminatos de calcio líquidos, a su vez evacuados por la abertura de salida 12.

[0068] En lo sucesivo se hablará de «tiempo de permanencia» para designar el tiempo que transcurre entre la introducción de una partícula de materia prima en el baño de fusión 11 del depósito 15 del horno 1 y su evacuación por la abertura de salida 12.

[0069] Más en concreto, como muestra la figura 5, el depósito 15 delimita en este caso un volumen globalmente paralelepipédico.

[0070] Las paredes de este depósito 15 incluyen en particular una solera 4 que constituye el fondo del depósito 15 y una pared periférica 14 que se eleva verticalmente a partir de la solera 4.

[0071] La solera 4 presenta en este caso una forma rectangular de manera que la pared periférica 14 incluye cuatro paneles dispuestos dos a dos en ángulo recto.

[0072] Naturalmente según otros modos de realización del horno, el depósito podrá presentar una forma diferente. En particular, la solera y la pared periférica podrían presentar formas diferentes y formar entre sí ángulos diferentes con el fin de optimizar el flujo entre la entrada y la salida del depósito pero también la distribución de la materia prima en el baño de fusión y la evacuación del material fundido.

[0073] Uno de estos cuatro paneles de la pared periférica 14, denominado panel de entrada, incluye la abertura de entrada 9 del depósito 15 que permite al sistema de alimentación del horno 2 de materias primas 7 acceder al depósito 15.

[0074] El panel opuesto al panel de entrada, denominado panel de salida, incluye la abertura de salida 12 del depósito 15, también denominada orificio de colada, que permite conectar el depósito 15 con el sistema de evacuación 3 de los materiales fundidos.

[0075] El paso del flujo de materiales se realiza así en el sentido longitudinal del horno 1, desde la abertura de entrada 9 hacia la abertura de salida 12 del depósito 15.

[0076] La materia prima permanece más o menos tiempo en el depósito 15 en función del tamaño de este depósito 15.

[0077] La superficie del laboratorio del depósito 15, es decir, la superficie interna del depósito 15 destinada a estar en contacto con el baño de fusión 11, está comprendida entre 20 m2 y 200 m2, preferentemente es igual a aproximadamente 100 m2

[0078] Las paredes del depósito 15 y de la bóveda 5 están revestidas interiormente de un material refractario inerte químicamente con los aluminatos de calcio.

[0079] El material refractario del depósito 15 y/o de la bóveda 5 se elige entre materiales refractarios aglomerados o materiales refractarios electrofundidos y/o cualquiera de sus mezclas.

[0080] Más en concreto, la naturaleza de los materiales refractarios usados puede depender de su emplazamiento en el horno (bóveda, depósito) y de los esfuerzos asociados. Así, es posible usar materiales refractarios aglomerados o electrofundidos para la bóveda 5 y materiales refractarios electrofundidos para el depósito 15.

[0081] Estas dos familias de materiales refractarios aglomerados y electrofundidos se diferencian en primer lugar por sus procedimientos de conformación: un moldeo de tipo fundición para los materiales refractarios electrofundidos y una sinterización en el caso de los materiales refractarios aglomerados.

[0082] Así, los materiales refractarios aglomerados son materiales cerámicos sinterizados, de grano grueso o fino, obtenidos por prensado unidireccional o isostático, por vibrocolado o por moldeo en barbotina. Se caracterizan por una porosidad abierta que puede alcanzar el 20%, reducida en el caso de los materiales prensados isostáticamente. En esta categoría se distinguen varias composiciones químicas de productos refractarios. Las composiciones químicas más corrientes de materiales refractarios aglomerados se resumen en la Tabla 1 mostrada a continuación.

[0083] Estas composiciones químicas se proporcionan en porcentaje en masa. El porcentaje en masa de los compuestos (MgO, CrO3, A^O3, ZrO2, SiO2, CaO, FeO3) se proporciona a veces en forma A/B, lo que significa que el material refractario aglomerado en cuestión comprende, en masa con respecto a la masa total de dicho material refractario aglomerado, del A% al B% de compuesto.

Tabla 1

[0084] Los materiales refractarios electrofundidos presentan una porosidad más baja que los materiales refractarios aglomerados. Presentan asimismo una organización de la estructura cristalina que permite aumentar considerablemente su resistencia a la corrosión.

[0085] Se distinguen principalmente cuatro familias de materiales refractarios electrofundidos: Alúmina -Zircona - Sílice (AZS), Alúmina - Zircona - Sílice - Cromo (AZSC), Muy Alto Contenido en Zircona (THTZ) y Alto contenido en Alúmina (HA).

[0086] La tabla 2 mostrada a continuación resume las composiciones químicas de algunos materiales refractarios electrofundidos. Estas composiciones químicas se proporcionan en porcentaje en masa. Como en la tabla 1, el porcentaje en masa de los compuestos se proporciona a veces en forma A'/B', lo que significa que el material refractario electrofundido en cuestión comprende, en masa con respecto a la masa total de dicho material refractario electrofundido, del A'% al B'% de compuesto.

Tabla 2

[0087] El depósito 15 así formado está adaptado para contener el baño de fusión 11. Este baño de fusión 11 es en este caso un baño de aluminato de calcio en fusión.

[0088] El sistema de calentamiento 10 está adaptado para calentar permanentemente el baño de fusión 11 contenido en el depósito 15.

[0089] En este caso, el sistema de calentamiento 10 equipa la cara interior de la bóveda 5.

[0090] Se trata preferentemente de un sistema de calentamiento 10 por combustión que incluye quemadores de llama como quemadores de fuelóleo o de gas.

[0091] Por ejemplo, se trata de un sistema de calentamiento de aerocombustión en el que el comburente es el dioxígeno (O2) que proviene del aire.

[0092] También se podría prever un sistema de calentamiento por oxicombustión en el que el comburente fuera dioxígeno (O2) proveniente de una fuente de dioxígeno puro.

[0093] Además, el horno 1 puede comprender en su caso un sistema regenerador de calor no representado en este caso.

[0094] Este sistema regenerador está hecho con materiales refractarios como los usados para la bóveda 5 o el depósito 15.

[0095] Ventajosamente, este sistema regenerador de calor está asociado generalmente al sistema de calentamiento 10 para reciclar la energía de combustión. Permite aumentar los rendimientos térmicos del horno. Se trata por ejemplo de pilas de ladrillos refractarios atravesados por numerosos canales en los que circulan alternativamente los gases procedentes de la combustión y el aire o el dioxígeno puro que sirve para la combustión: los gases ceden su energía a los ladrillos, que la restituyen durante el paso del aire o del dioxígeno puro.

[0096] Según una variante del horno no representada, se podría prever que el sistema de calentamiento del baño de fusión sea eléctrico.

[0097] Este sistema de calentamiento podría comprender por ejemplo electrodos sumergibles o electrodos dispuestos en el fondo del depósito.

[0098] Estos electrodos podrían ser electrodos de molibdeno.

[0099] Además, desde un punto de vista global, el depósito 15 cubierto por la bóveda 5 forma un recinto en parte cerrado que contiene el baño de fusión 11.

[0100] Es posible elegir la composición de los gases contenidos en este recinto por encima del depósito 15.

[0101] Ventajosamente, en este caso, el recinto en parte cerrado está adaptado para acoger una mezcla de gases que contiene monóxido de carbono (CO) que forma una atmósfera reductora por encima del depósito 15.

[0102] Más en concreto, dicha atmósfera reductora comprende los gases en contacto con la superficie del baño de fusión 11 contenido en el depósito 15.

[0103] Con el sistema de calentamiento 10 por combustión del horno 1 descrito anteriormente, en concreto, el sistema de calentamiento por aerocombustión o el sistema de calentamiento por oxicombustión, la atmósfera en el recinto contiene naturalmente monóxido de carbono (CO) obtenido de la combustión.

[0104] En particular, es posible controlar el contenido de monóxido de carbono (CO) de los gases contenidos en el recinto controlando con precisión la reacción de combustión, y en particular la estequiometría de los reactivos comburentes (O2) y los combustibles (fuelóleo, gas).

[0105] Ventajosamente, se podrá prever también la inclusión de un sistema de alimentación en el recinto con monóxido de carbono (CO) (no representado).

[0106] En el horno 1 que presenta el sistema de calentamiento 10 por combustión, el contenido de monóxido de carbono (CO) no es homogéneo en todo el recinto, es decir, no es idéntico en todos los puntos del recinto. En general, por los motivos de estequiometría enunciados anteriormente, en general es mayor cerca de los quemadores de llama.

[0107] Así pues, se hablará de contenido «medio» de monóxido de carbono (CO). Este contenido «medio» de monóxido de carbono (CO) se evalúa en los gases evacuados del recinto a través de la abertura de escape de los humos (no representada) del horno 1. Se mide por ejemplo mediante un detector dispuesto en un conducto de escape de humos en el que desemboca dicha abertura de escape de humos.

[0108] En el caso de la variante que comprende el sistema de calentamiento eléctrico, el horno estará provisto necesariamente de un sistema de adición artificial de monóxido de carbono (CO).

[0109] El horno eléctrico podrá comprender igualmente un medio de control del contenido de monóxido de carbono (CO) de la atmósfera contenida en el recinto.

[0110] Este medio de control del contenido de monóxido de carbono (CO) permite regular con precisión el contenido de monóxido de carbono (CO) en el recinto.

[0111] El monóxido de carbono (CO) se inyecta por ejemplo puro en el recinto en el que se mezcla con el aire ambiente. También puede introducirse directamente en mezcla con aire.

[0112] También puede inyectarse puro de manera que el recinto solo comprenda monóxido de carbono (CO).

[0113] Por otra parte, como muestra bien la figura 5, el sistema de alimentación del horno 2 del horno 1 está conectado con la abertura de entrada 9 del depósito 15.

[0114] Este sistema de alimentación del horno 2 comprende un silo 6 en forma de embudo que permite el almacenamiento, o incluso la homogeneización de las materias primas 7, y una rampa de acceso 8 que permite la introducción de estas materias primas 7 en el depósito 15 por medio de la abertura de entrada 9 de este depósito 15.

[0115] La rampa de acceso 8 es un conducto del cual un extremo está conectado a la salida del silo 6 y en el que el otro extremo desemboca en la abertura de entrada 9 del depósito 15.

[0116] Las materias primas 7 pueden circular por gravedad desde el silo 6 hasta la entrada del depósito 15 por medio de la rampa de acceso 8. Para forzar esta circulación puede preverse un sistema de empuje (no representado).

[0117] En la práctica, en este caso dichas materias primas 7 comprenden una materia prima fuente de alúmina (Al2O3) y/o de aluminio (Al) y una materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca).

[0118] Dicha materia prima fuente de alúmina (A^O3) y/o de aluminio (Al) designa cualquier compuesto químico que comprende un grupo de átomos A^O3 y/o un átomo de aluminio.

[0119] De forma similar, dicha materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) designa cualquier compuesto químico que comprende un grupo de átomos CaO y/o un átomo de calcio.

[0120] Así, como variante, el silo 6 puede comprender en su caso dos compartimentos distintos (no representados) adaptados para recibir respectivamente dicha materia prima fuente de alúmina (Al2O3) y/o de aluminio (Al), y dicha materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca). Por ejemplo se podría plantear que estos compartimentos distintos desemboquen corriente abajo en una parte común del silo 6 situada corriente arriba de la salida de dicho silo 6. En esta parte común, dicha materia prima fuente de alúmina (Al2O3) y/o de aluminio (Al) y dicha materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) se mezclan entonces para formar las materias primas 7.

[0121] Con independencia de la variante contemplada del sistema de alimentación del horno 2, este sistema de alimentación del horno 2 permite alimentar el baño de fusión 11 con materias primas 7, y de manera continua.

[0122] Además, como muestra claramente la figura 5, el sistema de evacuación 3 del horno 1 está conectado con la abertura de salida 12 del depósito 15.

[0123] El sistema de evacuación 3 de la masa de aluminatos de calcio 16 líquido comprende un conducto de evacuación 13 conectado por un lado con la abertura de salida 12 del depósito 15, y que desemboca, en el otro lado, en una zona de enfriamiento (no representada) de aluminatos de calcio.

[0124] La abertura de salida 12 del depósito 15 es una salida denominada «de desbordamiento» dado que el material fundido, en concreto, el aluminato de calcio fundido, es evacuado del depósito 15 por desbordamiento del mismo en el conducto de evacuación 13.

[0125] Ventajosamente, esta abertura de salida 12 de desbordamiento es compatible con las muy altas temperaturas del baño de fusión 11.

Procedimiento:

[0126] En lo que sigue de la descripción se detallará más específicamente el procedimiento de fabricación de aluminatos de calcio implementado por un operador en el horno 1 industrial descrito anteriormente.

[0127] De forma notable, según este procedimiento:

a) se introducen, en modo continuo, en el depósito 15 de material refractario que contiene el baño de fusión 11 calentado permanentemente, partículas finas de dicha materia prima fuente de alúmina (AhO3) y/o de aluminio (Al) y de dicha materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) que presentan un diámetro medio d50 inferior o igual a 6.000 pm para fundir dichas partículas finas de materia prima, y

b) se recupera, en modo continuo, en la salida del depósito 15, una masa de aluminatos de calcio 16 líquido.

[0128] En una etapa previa en la etapa a), el operador prepara el baño de fusión 11.

[0129] Para ello, en la puesta en servicio del horno 1, el depósito 15 se carga inicialmente con una mezcla preliminar de aluminatos de calcio.

[0130] Esta mezcla preliminar es calentada por el sistema de calentamiento 10 de manera que se obtiene una masa líquida, sin material no fundido, de aluminato de calcio en fusión. Esta masa líquida forma así el baño de fusión inicial presente en el depósito 15 al comienzo de la implementación del procedimiento de fabricación según la invención.

[0131] El baño de fusión 11 está formado por este baño de fusión inicial, al que se añade dicha materia prima fuente de alúmina (A^Os) y/o de aluminio (Al), y dicha materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca), que a su vez se fundirán.

[0132] Así, en lo que sigue de la descripción, el baño de fusión 11 designa una masa líquida, sin materiales no fundidos, de aluminato de calcio en fusión.

[0133] El volumen del baño de fusión inicial es tal que aparece en la abertura de salida 12 de desbordamiento del depósito 15.

[0134] La relación en masa Al/Ca de la mezcla preliminar de aluminato de calcio cargado inicialmente en el depósito 15, en concreto, la proporción entre la masa total de aluminio (Al) y la masa total de calcio (Ca) contenida en esta mezcla preliminar, es cercana a la del aluminato de calcio que el operador desea recuperar en la salida del depósito 15, pero no necesariamente idéntica a la misma.

[0135] De hecho, la relación en masa Al/Ca del aluminato de calcio contenido en el depósito 15 -es decir, que forma el baño de fusión 11- evoluciona en el curso del procedimiento, por la introducción, en la etapa a), de las materias primas 7. Así, es preciso entender bien que la relación en masa Al/Ca del aluminato de calcio recuperado en la salida del depósito 15 puede ser diferente del correspondiente al aluminato de calcio cargado inicialmente en el depósito 15.

[0136] La relación en masa Al/Ca del aluminato de calcio recuperado en la salida del depósito 15 tiende a volverse igual a la relación en masa Al/Ca de las materias primas introducidas.

[0137] Así, existe un régimen transitorio en el curso del cual la relación en masa Al/Ca del aluminato de calcio recuperado en la salida del depósito es diferente de la relación en masa Al/Ca de las materias primas introducidas.

[0138] Al final del régimen transitorio, la relación en masa Al/Ca del aluminato de calcio recuperado en la salida del depósito se vuelve igual a la relación en masa Al/Ca de las materias primas introducidas en entrada del depósito.

[0139] De forma clásica, se estima que la duración del régimen transitorio es como máximo igual a 5 veces el tiempo de permanencia de las partículas en el depósito 15.

[0140] Por ejemplo, para un tiempo de permanencia de aproximadamente 1 hora, se estima que el régimen transitorio se termina al cabo de 5 horas.

[0141] En la etapa a), el operador carga el sistema de alimentación del horno 2 con materia prima 7 que contiene una materia prima fuente de alúmina (A^O3) y/o de aluminio (Al), y una materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca).

[0142] En esta etapa a), el operador introduce en el horno 1, por medio de la abertura de entrada 9 del depósito 15, en forma de partículas finas sólidas, dicha materia prima fuente de alúmina (A^O3) y/o de aluminio (Al), y dicha materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca).

[0143] En este caso, se entiende por «partículas finas» un polvo libre que presenta un diámetro medio d50 inferior o igual a 6.000 pm.

[0144] El polvo libre se considera un estado fraccionado del material sólido que se encuentra así en forma de fragmentos muy pequeños.

[0145] Ventajosamente, un polvo libre que tiene dicho diámetro medio d50 presenta una gran superficie específica favorable a su fusión en el baño de fusión 11.

[0146] Los conjuntos de partículas finas que presentan un diámetro medio d50 inferior o igual a 6.000 pm son por ejemplo los que tienen los diámetros medios d50 siguientes: 6 mm; 5 mm; 4 mm; 3 mm; 2 mm; 1 mm; 500 pm; 250 pm; 150 pm; 100 pm; 50 pm; 25 pm, e inferiores.

[0147] Preferentemente, el diámetro medio d50 de las partículas finas adecuadas para el procedimiento según la invención es superior o igual a 25 pm e inferior o igual a 6 mm.

[0148] De hecho, las partículas finas que presentan un diámetro medio d50 inferior a 25 pm podrían provocar un ensuciamiento del horno 1. Por su parte, las partículas finas que presentan un diámetro medio d50 superior a 6 mm podrían reducir la producción y/o la calidad de los aluminatos de calcio generando materiales no fundidos en el baño de fusión 11, y después en la salida del depósito.

[0149] Más preferentemente, las partículas finas presentan un diámetro medio d50 comprendido entre 100 pm y 1.000 pm.

[0150] Más preferentemente todavía, presentan un diámetro medio d50 comprendido entre 150 pm y 500 pm.

[0151] Idealmente, el diámetro medio d50 de las partículas finas es de 250 pm.

[0152] Además, el diámetro máximo de las partículas finas es otra dimensión característica que permite elegir las partículas finas más adaptadas para realizar la invención.

[0153] El diámetro máximo es un diámetro de referencia definido como el diámetro por debajo del cual se sitúa el 100% de las partículas finas usadas.

[0154] Dicho de otro modo, todas las partículas finas del conjunto de partículas considerado presentan un diámetro inferior al diámetro máximo.

[0155] Preferentemente, las partículas finas presentan un diámetro máximo inferior o igual a 20.000 pm, es decir, inferior o igual a 2 cm.

[0156] Así, los conjuntos de partículas finas que presentan los diámetros máximos siguientes pueden ser adecuados para realizar la invención: 20.000 pm; 19.000 pm; 18.000 pm; 17.000 pm; 16.000 pm; 15.000 pm; 14.000 pm; 13.000 pm; 12.000 pm; 11.000 pm; 10.000 pm; 9.000 pm; 8.000 pm; 7.000 pm; 6.000 pm; 5.000 pm; 4.000 pm; 3.000 pm; 2.000 pm; e inferiores.

[0157] De manera general, el diámetro máximo de las partículas finas se elige de manera que asegure la fusión completa de todas las partículas finas durante el tiempo de permanencia de estas partículas finas en el depósito del horno. Este diámetro máximo depende así del tamaño del depósito del horno.

[0158] Cuanto mayor es el diámetro máximo de las partículas finas, más aumenta el tiempo de permanencia que permite la fusión completa de estas partículas finas y más grande debe ser el tamaño del horno.

[0159] De forma muy ventajosa, el procedimiento según la invención puede adaptarse de manera fácil y rápida a numerosos tamaños de partículas.

[0160] El diámetro máximo de las partículas finas usadas se determina en función del coste de compra y/o de producción de estas partículas finas y del tamaño del horno 1.

[0161] A día de hoy, las partículas son tanto más caras cuanto más pequeñas son ya que en general necesitan una etapa de pulverización. Por tanto es interesante económicamente usar las partículas más gruesas posibles, que no necesitan ni pulverización específica ni compactación específica. No obstante, una longitud de depósito grande, necesaria para la fusión de las partículas más gruesas, impone un tamaño de horno grande, y por tanto un coste más elevado para la construcción y el mantenimiento de este horno.

[0162] En el caso en que el coste de compra y/o de producción de las partículas más pequeñas disminuyera, probablemente se haría ventajoso usar estas partículas más que partículas gruesas, y el diámetro máximo de las partículas podría reducirse.

[0163] A modo de ejemplo, en la figura 1 se ha representado la curva granulométrica de un primer conjunto de partículas finas de bauxita que pueden usarse en el procedimiento según la invención.

[0164] En esta figura 1, el eje de ordenadas indica la cantidad de partículas expresada en porcentaje en masa con respecto a la masa total de la cantidad total de partículas y el eje de abscisas indica el diámetro de las partículas en micrómetros (|jm) en una escala logarítmica.

[0165] La curva granulométrica representada en este caso es una curva denominada «acumulada», es decir, que cada punto de esta curva granulométrica representa el porcentaje de partículas que presentan un diámetro inferior o igual al que corresponde al punto de la curva estudiado.

[0166] Por ejemplo, esta curva granulométrica indica que el 70% de las partículas del primer conjunto de partículas presentan un diámetro inferior o igual a 100 jm.

[0167] Asimismo, en este primer conjunto de partículas, el diámetro medio d50 es igual a 60 jm, es decir, que el 50% de las partículas del primer conjunto presentan un diámetro inferior o igual a 60 jm.

[0168] El diámetro máximo de las partículas es en este caso de 300 jm, lo que significa que el 100% de las partículas de este primer conjunto de partículas presentan un diámetro inferior o igual a 300 jm.

[0169] En las figuras 2 a 4 se han representado los diagramas granulométricos de los conjuntos de partículas finas segundo, tercero y cuarto que pueden usarse en el procedimiento según la invención.

[0170] Los diagramas de barras de las figuras 2, 3 y 4 indican el porcentaje en masa de partículas que presentan un diámetro inferior o igual al indicado en la parte inferior de cada barra.

[0171] Por ejemplo, el diagrama de barras de la figura 2 indica que el diámetro medio d50 del segundo conjunto de partículas adecuadas para la invención está comprendido entre 0,5 milímetros (mm) y 1 mm. Se puede estimar que dicho diámetro medio d50 vale en este caso aproximadamente 0,9 mm.

[0172] En esta figura 2, se observa que el diámetro máximo de las partículas de este segundo conjunto es de 2 mm.

[0173] De forma similar, los diagramas de barras de las figuras 3 y 4 indican respectivamente que el diámetro medio d50 del tercer conjunto de partículas finas adecuadas para la invención está comprendido entre 1 mm y 2 mm, y que el diámetro medio d50 del cuarto conjunto de partículas finas adecuadas para la invención está comprendido entre 2 mm y 3,15 mm.

[0174] Se puede estimar que dicho diámetro medio d50 vale aproximadamente 1,4 mm para el tercer conjunto de partículas correspondiente al diagrama representado en la figura 3, y aproximadamente 3 mm para el cuarto conjunto de partículas correspondiente al diagrama representado en la figura 4.

[0175] El diámetro máximo de las partículas del tercer conjunto correspondiente al diagrama representado en la figura 3 es de 4 mm. Es de 20 mm para el cuarto conjunto de partículas correspondiente al diagrama representado en la figura 4.

[0176] De manera general, el diámetro medio d50 de las partículas finas puede variar en función del tipo de materias primas 7 usadas durante la implementación del procedimiento según la invención.

[0177] En particular, el diámetro medio d50 de las partículas finas de materia prima fuente de alúmina y/o de aluminio podrá ser diferente del de las partículas finas fuente de óxido de calcio y/o de calcio.

[0178] Ventajosamente, se podrá prever según la invención poner en dimensión granulométrica las materias primas fuente de alúmina (A^O3) y/o de aluminio (Al) y fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) con ayuda de un triturador antes de introducirlas en el baño de fusión 11.

[0179] Dicho de otro modo, se podrá prever reducir el diámetro de las partículas de materias primas de manera que se obtenga un conjunto de partículas finas cuyo diámetro medio d50 es tal como se desea.

[0180] Además, preferentemente, la materia prima fuente de alúmina (A^O3) y/o de aluminio (Al) comprende, en masa con respecto a la masa total de dicha materia prima fuente de alúmina (A^O3) y/o de aluminio (Al), al menos el 30%, e incluso al menos el 40% o el 50%, de alúmina (A^O3) y/o de aluminio (Al).

[0181] Preferentemente, la materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) comprende, en masa con respecto a la masa total de dicha materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca), al menos el 50%, e incluso al menos el 70% o el 90%, de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca).

[0182] En el procedimiento de fabricación de acuerdo con la invención, la materia prima fuente de alúmina (AhO3) y/o de aluminio (Al) se elige preferentemente entre: bauxita tal como bauxita monohidratada y/o bauxita trihidratada, bauxita blanca, bauxita roja, muelas de corindón, soportes de catalizador, ladrillos refractarios, hidróxidos, alúminas metalúrgicas, alúminas calcinadas y fundidas, subproductos del sector del aluminio y no conformes de fabricación con alto contenido de alúmina o cualquiera de sus mezclas.

[0183] Preferentemente, durante la implementación del procedimiento según la invención en la variante del horno que presenta el medio de calentamiento eléctrico, la materia prima fuente de alúmina (A^O3) y/o de aluminio (Al) contiene poco hierro (Fe).

[0184] Preferentemente además, la materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) se elige entre: áridos, cal y subproductos que provienen de procedimientos que consumen áridos y/o de cal como los lodos o escorias de siderurgia o de electrometalurgia, o cualquiera de sus mezclas.

[0185] Las materias primas fuente de alúmina (A^O3) y/o de aluminio (Al), y fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) pueden contener también hierro (Fe) y sílice (SO2) en cantidad variable. Por ejemplo, la bauxita trihidratada puede comprender en masa, del 46% al 50% de alúmina (A^O3), del 14% al 20% de óxido de hierro en diferentes grados de oxidación y del 7% al 12% de sílice (SO2).

[0186] Además, las materias primas fuente de alúmina (A^O3) y/o de aluminio (Al), y fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) introducidas en la etapa a) del procedimiento según la invención se dosifican preferentemente de manera que la relación en masa Al/Ca en el producto acabado, es decir, en el aluminato de calcio recuperado en la salida del depósito 15, esté comprendido entre 0,5 y 1,7, y preferentemente entre 0,9 y 1,5.

[0187] De forma todavía más preferente, la relación en masa entre aluminio (Al) y calcio (Ca) en el aluminato de calcio recuperado en la salida del depósito 15 está comprendida entre 1 y 1,1.

[0188] Para respetar esta relación en masa, la materia prima fuente de alúmina (Al2O3) y/o de aluminio (Al) y la materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) se dosifican, ya sea cuando se encuentren en el estado de partículas finas que presentan el diámetro medio d50 deseado o antes de que se reduzcan para presentar dicho diámetro medio d50 deseado.

[0189] A continuación, se mezclan en un mezclador para formar las materias primas 7 que se introducen en el depósito 15 del horno 1. Esta mezcla se efectúa en las materias primas reducidas al estado de partículas finas de diámetro medio d50 deseado.

[0190] Las materias primas 7 comprenden preferentemente, en masa con respecto a la masa total de dichas materias primas 7, al menos el 70% del conjunto formado por óxido de calcio (CaO), alúmina (Al2O3), un óxido de hierro (por ejemplo, Fe2O3) y sílice (SiO2).

[0191] En otros términos, el óxido de calcio (CaO), la alúmina (AhO3), un óxido de hierro (por ejemplo, Fe2O3) y la sílice (SO2) representan al menos el 70% de las materias primas 7, en masa con respecto a la masa total de dichas materias primas 7.

[0192] Por al menos el 70% se entiende que las materias primas 7 pueden comprender el 70%, el 75%, el 80%, el 85% e incluso el 90% del conjunto formado por el óxido de calcio (CaO), la alúmina (AhO3), un óxido de hierro (por ejemplo, Fe2O3) y la sílice (SÍO2), en masa con respecto a la masa total de dichas materias primas 7.

[0193] Las materias primas o los combustibles pueden contener otras fases menores y/o impurezas, tales como sulfatos SO3. Por ejemplo, un contenido de sulfato SO3 inferior al 4%, en masa con respecto a la masa total de las materias primas 7, en particular inferior al 3%, inferior al 2%, en particular inferior al 1%, es compatible con la presente invención.

[0194] Las materias primas 7 no comprenden ninguna materia prima que fuera específicamente fuente de sulfato de calcio CaSO4 o específicamente fuente de compuestos fluorados.

[0195] Dicho de otro modo, no se añade ningún sulfato de calcio CaSO4 o compuestos fluorados específicamente a las materias primas 7. No obstante, dichas materias primas 7 comprenden impurezas y en consecuencia pueden contener trazas de compuestos fluorados o de sulfato de calcio.

[0196] Las materias primas 7 pueden por ejemplo presentar las composiciones descritas en las tablas 3 y 4 siguientes.

T l - Prim r m l m ri rim 7

T l 4 - n m l m ri rim 7

[0197] El operador puede realizar la dosificación y la mezcla de materias primas fuente de alúmina y/o de aluminio (Al) y fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) antes de que dichas materias primas fuente de alúmina (AhOa) y/o de aluminio (Al) y fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) sean transportadas hacia el sistema de alimentación del horno 2 del horno 1 y en particular hacia el silo 6 de almacenamiento. Este transporte puede efectuarse por medio de una bomba o cualquier otro medio de transferencia.

[0198] Como variante, la dosificación y la mezcla de dichas materias primas fuente de alúmina (AhOa) y/o de aluminio (Al) y fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) pueden efectuarse directamente en el silo 6 del sistema de alimentación del horno 2 del horno 1 cuando este está provisto de dos compartimentos distintos que desembocan en la parte común del silo 6.

[0199] Ventajosamente, según el procedimiento de fabricación de acuerdo con la invención, en la etapa a), la temperatura del baño de fusión 11 está comprendida entre 1.300°C y 1.700°C.

[0200] Preferentemente esta temperatura está comprendida entre 1.400°C y 1.600°C.

[0201] Además, de forma especialmente ventajosa, la presente invención propone controlar las presiones parciales de gases contenidos en el recinto formado por la bóveda 5 y el depósito 15 del horno 1, de manera que se obtengan aluminatos de calcio que presentan una mineralogía controlada.

[0202] Así, ventajosamente, también en la etapa a), el baño de fusión 11 se coloca bajo una atmósfera reductora.

[0203] En química, de forma muy general, un reductor es una especie química capaz de ceder uno o varios electrones a otra especie química, denominada oxidante, en el curso de una reacción de oxidorreducción. Por el contrario, un oxidante es una especie química capaz de captar uno o varios electrones en el curso de una reacción de oxidorreducción.

[0204] En este caso, por «atmósfera reductora» se entiende una atmósfera cuya capacidad de oxidación se ha reducido disminuyendo la proporción de oxidante que contiene.

[0205] En particular, en este caso, la atmósfera reductora contiene un contenido reducido, con respecto al aire, de dioxígeno O2, que es un compuesto oxidante.

[0206] Además, en este caso, la atmósfera reductora comprende una proporción de gases que son más reductores que el aire en general, y que el dioxígeno O2 en particular.

[0207] En este caso, dicha atmósfera reductora bajo la cual se coloca el baño de fusión 11 comprende monóxido de carbono (CO).

[0208] En particular, el procedimiento según la invención propone controlar el contenido de monóxido de carbono (CO) comprendido en la atmósfera situada por encima del baño de fusión 11.

[0209] Dicho contenido medio de monóxido de carbono (CO) de la atmósfera reductora está comprendido en este caso entre aproximadamente el 0,1% y el 100%.

[0210] El contenido de la atmósfera reductora de monóxido de carbono (CO) puede ser igual por ejemplo al 0,09%; el 0,1%; el 0,15%; el 0,2%; el 0,5%; el 0,8%; el 1%; el 5%; el 10%; el 20%; el 30%; el 40%; el 50%; el 60%; el 70%; el 80%; el 90%; o el 100% en moles con respecto a la cantidad de materia total de gas analizado.

[0211] De forma especialmente ventajosa, el control del contenido de monóxido de carbono (CO) de la atmósfera reductora situada por encima del baño de fusión 11 permite controlar las fases mineralógicas, y especialmente la fase mineralógica C12A7, de los aluminatos de calcio obtenidos en la salida del depósito 15.

[0212] De hecho, el solicitante ha descubierto que cuando la atmósfera situada por encima del baño de fusión 11 es rica en monóxido de carbono (CO), los aluminatos de calcio obtenidos son ricos en fase C12A7. También se cumple lo contrario.

[0213] Ahora bien, es especialmente ventajoso controlar la proporción de fase mineralógica C12A7 contenida en el aluminato de calcio recuperado en la salida del depósito 15 ya que se demuestra que esta fase mineralógica C12A7 influye en la reactividad de este aluminato de calcio usado como ligante hidráulico.

[0214] Más en concreto, la fase mineralógica C12A7 es un acelerador de fraguado de los aluminatos de calcio. Dicho de otro modo, los aluminatos de calcio se endurecen tanto más deprisa al contacto con el agua cuando contienen una gran proporción de fase mineralógica C12A7, con respecto a las otras fases mineralógicas contenidas en su caso en estos aluminatos de calcio.

[0215] Así, el procedimiento según la invención permite ventajosamente controlar la rapidez de fraguado de los aluminatos de calcio producidos.

[0216] Además, ventajosamente, según la invención, en la etapa a), el tiempo de permanencia de dichas partículas finas en dicho baño de fusión 11 es inferior a 24 horas.

[0217] Este tiempo de permanencia está comprendido preferentemente entre 30 minutos y 9 horas y más preferentemente todavía es igual a 8 horas.

[0218] Estos tiempos de permanencia son cortos, lo que permite asegurar un rendimiento satisfactorio.

[0219] Las partículas que no presentan todas exactamente el mismo diámetro no se desplazan todas a la misma velocidad en el depósito 15. En consecuencia, el tiempo de permanencia es en este caso un tiempo de permanencia medio de dichas partículas finas en el baño de fusión 11.

[0220] Como consecuencia de este tiempo de permanencia, el operador obtiene en la salida del depósito 15 el producto deseado, es decir, la masa de aluminatos de calcio 16 líquido, sin material no fundido de materia prima.

[0221] La masa de aluminatos de calcio 16 líquido es el resultado de un conjunto de reacciones fisicoquímicas progresivas que permiten el secado, la deshidratación y la descarbonatación de las materias primas fuente de alúmina (Al2O3) y/o de aluminio (Al) y fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) para formar aluminato de calcio.

[0222] Durante el procedimiento según la invención, estas reacciones fisicoquímicas se realizan en el baño de fusión 11 contenido en el depósito 15 del horno 1 y ello, en una sola etapa, lo que ofrece una ventaja en lo que se refiere a los costes de funcionamiento.

[0223] En el curso de estas reacciones fisicoquímicas, y durante la fusión de las materias primas 7, se generan burbujas en el baño de fusión 11.

[0224] Estas burbujas participan por remoción a la homogeneización del baño de fusión 11, es decir, del baño de aluminato de calcio en fusión.

[0225] Como variante, se podrá prever que el secado, la deshidratación y la descarbonatación de las partículas finas se inicien durante una etapa de precalentamiento previa a la etapa a). Según esta variante, no se genera ninguna burbuja en el baño de fusión 11 dado que no se produce descarbonatación.

[0226] En la etapa b), después de su permanencia en el baño de fusión 11, habiéndose convertido las partículas finas de materia prima en una masa de aluminatos de calcio 16 líquido, el volumen del baño de fusión 11 aumenta de manera que la masa de aluminato de calcio 16 líquido se desborda por la abertura de salida 12 del depósito 15.

[0227] Esta masa de aluminato de calcio 16 líquido es evacuada por el conducto de evacuación 13 del sistema de evacuación 3 del horno 1.

[0228] Así, durante el funcionamiento del horno 1, la introducción de las partículas finas sólidas de materia prima en el depósito 15 hace aumentar el volumen del baño de fusión 11, y una parte de la masa de aluminatos de calcio 16 líquido presente en dicho depósito 15 termina por desbordarse por la abertura de salida 12 del depósito 15.

[0229] Las etapas a) y b) se realizan las dos en modo continuo y simultáneamente.

[0230] Así, simultáneamente, en la abertura de entrada 9 del depósito 15, las partículas finas sólidas se introducen en el depósito 15 (etapa a), y en la abertura de salida 12, la masa de aluminato de calcio 16 líquido es recuperada (etapa b), sin interrupción.

[0231] El flujo de material creado entre la entrada y la salida del horno transcurre continuamente desde la entrada hacia la salida.

[0232] Las partículas finas circulan lentamente, debido a la viscosidad del baño de fusión 11, entre la abertura de entrada 9 y la abertura de salida 12. Así permanecen en el depósito 15 un tiempo suficiente para fundirse y reaccionar con el fin de aumentar la masa de aluminato de calcio 16 líquido.

[0233] El flujo de material en el depósito 15, desde la abertura de entrada 9 hacia la abertura de salida 12, es generado por la evacuación de la masa de aluminato de calcio 16 por medio de la abertura de salida 12.

[0234] Así, de forma notable, el procedimiento según la invención permite fabricar aluminatos de calcio en modo continuo.

[0235] En una etapa posterior en la etapa b), el operador hace enfriar la masa de aluminatos de calcio 16 líquido.

[0236] Preferentemente, este enfriamiento se efectúa naturalmente, es decir, a temperatura ambiente en la zona de enfriamiento conectada al sistema de evacuación 3.

[0237] Como variante, se puede prever enfriar la masa de aluminatos de calcio líquido de manera controlada. En particular, se puede prever enfriar la masa de aluminatos de calcio líquido según cualquier procedimiento conocido por el experto en la materia, como el insuflado por aire comprimido, el temple en agua o los procedimientos usados para la granulación de lodos de los altos hornos o la producción de lana de roca.

[0238] Una vez terminado el enfriamiento, la masa de aluminatos de calcio 16 se encuentra en forma de clínker. El clínker es una masa endurecida de aluminato de calcio. En función del tipo de enfriamiento elegido, el clínker puede adoptar diferentes formas y tamaños. En general, este clínker está en forma de bloques o de gránulos duros que presentan un diámetro que llega hasta varias decenas de centímetros.

[0239] A continuación el clínker así obtenido, preferentemente, se evacua por cinta transportadora o cualquier otro medio de transporte hacia una sala, o un silo, en el que en su caso se almacenará.

[0240] Opcionalmente, este clínker puede triturarse, más o menos finamente, para formar un cemento de aluminato de calcio, es decir, un aluminato de calcio en forma de polvo que presenta propiedades hidráulicas activas.

[0241] De manera preferente, la pulverización de dicho clínker se efectúa por medio de un triturador de bolas (dispositivo cilíndrico puesto en rotación tapizado con placas de blindaje y cargado con bolas de acero).

[0242] Como variante, la pulverización puede efectuarse en trituradores de muelas verticales, o en cualquier tipo de triturador que tenga una resistencia al desgaste suficiente y esté adaptado a la reducción de bajo diámetro.

[0243] Los cementos de aluminatos de calcio así obtenidos pueden usarse por ejemplo en las aplicaciones de la química de edificios o de la química de materiales refractarios.

[0244] Además, los cementos de aluminato de calcio pueden someterse a continuación a diferentes tratamientos o mezclarse con otros compuestos. Por ejemplo, es posible añadir aditivos como sulfato de calcio, cenizas volantes, puzolanas o yesos, con el fin de valorar el cemento de aluminatos de calcio en diversas aplicaciones. Ejemplos

[0245] Los ejemplos 1 a 4 siguientes permiten dar cuenta de la importancia del contenido de monóxido de carbono (CO) en la atmósfera del recinto para controlar las fases mineralógicas de los cementos de aluminato de calcio obtenidos.

[0246] Además, estos ejemplos demuestran que el procedimiento según la invención permite obtener aluminatos de calcio que comprenden un contenido controlado de fase mineralógica C12A7.

[0247] A continuación, la tabla 5 presenta el conjunto de las condiciones experimentales implementadas para realizar los ejemplos 1 a 4.

[0248] En particular, en esta tabla 5, el contenido de monóxido de carbono (CO) se indica en porcentaje en masa, es decir, en masa de monóxido de carbono (CO) con respecto a la masa total de los constituyentes de la atmósfera.

[0249] Además, la relación en masa Al/Ca corresponde a la masa total de aluminio comparada con la masa total de calcio, contenidas en el aluminato de calcio final obtenido. Así, las cantidades de materias primas aluminosas y calcáreas introducidas en el horno se calculan de manera que se respete esta relación en masa Al/Ca en el producto final. Antes de su introducción en los hornos, estas materias primas se mezclan y se homogeneizan.

[0250] En los ejemplos 1 a 4, las materias primas 7 se obtienen mezclando de forma homogénea:

- bauxita blanca que incluye, en masa con respecto a la masa total del polvo de bauxita blanca, el 86,5% de alúmina Al2O3, el 5,6% de sílice SiO2, el 2,1% de óxido de hierro Fe2O3 y el 0,1% de pérdida al fuego, con

- áridos que incluyen, en masa con respecto a la masa total del polvo de áridos, el 54,1% de cal CaO y el 42% de pérdida al fuego,

según una relación en masa bauxita-áridos de 1:1,68.

[0251] La pérdida al fuego agrupa en este caso elementos volátiles como la humedad residual en el caso de la bauxita o el dióxido de carbono CO2 en el caso de los áridos.

[0252] Las materias primas así introducidas en la entrada del horno permiten obtener una relación en masa de cal en alúmina del aluminato de calcio final obtenida en la salida del depósito C/A comprendida entre 1 y 1,1 (véase la tabla 5).

[0253] El diámetro d50 corresponde al diámetro medio, dado en micrómetros, del conjunto de las partículas finas de materias primas introducidas en los hornos. En la práctica, en los ejemplos 1 a 4, las partículas finas de áridos y de bauxita presentan un diámetro medio d50 de 250 micrómetros.

[0254] Finalmente, el tiempo de permanencia corresponde al tiempo de permanencia medio de las partículas finas en el baño de fusión. Se indica en horas.

[0255] En el ejemplo 1, el horno usado es un horno de combustión. El contenido de monóxido de carbono (CO) es inherente a la combustión. Se mide en la abertura de evacuación de humos del horno. Las materias primas usadas son bauxitas llamadas blancas, que contienen muy poco o ningún hierro, es decir, menos del 10%, preferentemente menos del 5%, de hierro, y áridos.

[0256] En los ejemplos 2, 3 y 4, el horno usado es un horno eléctrico provisto de un sistema de adición de gas. Las materias primas usadas son también bauxitas blancas y áridos.

[0257] En el ejemplo 2, el contenido de monóxido de carbono (CO) se elige igual al 100%. Este monóxido de carbono (CO) se introduce directamente en el horno por el sistema de adición de gas.

[0258] En los ejemplos 3 y 4, el contenido de monóxido de carbono se elige igual al 0%.

[0259] En el ejemplo 3, el sistema de adición de gas introduce dinitrógeno (N2), de manera que el baño de fusión se coloca en una atmósfera nitrogenada al 100%.

[0260] En el ejemplo 4, el sistema de adición de gas introduce aire a presión atmosférica, de manera que el baño de fusión se coloca en el aire.

Tabla 5

[0261] La composición final de los cementos de aluminatos de calcio obtenidos se evalúa según un procedimiento de difracción de rayos X.

[0262] Este procedimiento de difracción de rayos X se describe más en detalle en Calcium Aluminate Cernent: Proceeding of the Centenary Conference Avignon 30 de junio 2008 «Quantitative mineralogical chemical and application investigations of high Alumina Cements from different sources» H. Pollmann y col.

[0263] En particular, el procedimiento de difracción de rayos X empleado responde a las normas en vigor, respectivamente francesa y europea, NF EN 13925-1 y EN 13925-1.

[0264] La composición del cemento de aluminato de calcio obtenido en el ejemplo 1, respectivamente en los ejemplos 2 a 4, se indica en la tabla 6, respectivamente en la tabla 7, mostradas a continuación, en masa con respecto a la masa total de la composición de los cementos:

Tabla 6

Tabla 7

continuación

[0265] Además, en otros ejemplos de implementación del procedimiento según la invención, se obtuvieron aluminatos de calcio en el horno del ejemplo 1, a partir de las mismas materias primas que las usadas en el ejemplo 1, pero que presentan respectivamente un diámetro medio d50 del orden de 400 pm y de 2 mm.

[0266] Estos aluminatos de calcio no presentaban material no fundido en salida de horno, pese el mayor diámetro medio d50 de las materias primas introducidas en el horno.

[0267] En un último ejemplo de implementación del procedimiento según la invención, se obtuvo asimismo un aluminato de calcio en el horno del ejemplo 1, a partir de bauxitas rojas y de áridos, siendo todas las demás condiciones experimentales idénticas a las descritas en el ejemplo 1.

[0268] Todos los aluminatos de calcio obtenidos en los ejemplos descritos anteriormente están destinados a aplicaciones en la química de edificios, o al campo de los hormigones refractarios.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de fabricación de aluminatos de calcio en un horno (1) industrial, según el cual: a) se introducen, en modo continuo, en un depósito (15) de material refractario que contiene un baño de fusión (11) calentado permanentemente, partículas finas de una materia prima fuente de alúmina (A^Oa) y/o de aluminio (Al) y de una materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) que presentan un diámetro medio d50 inferior o igual a 6.000 pm para fundir dichas partículas finas de materia prima, y

b) se recupera, en modo continuo, en la salida del depósito (15) una masa de aluminatos de calcio (16) líquida.

2. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 1, según el cual, en la etapa a), el baño de fusión (11) se coloca bajo una atmósfera reductora que comprende monóxido de carbono (CO).

3. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 2, según el cual, en la etapa a), dicha atmósfera reductora comprende en promedio del 0,1% al 100% de monóxido de carbono (CO).

4. Procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, según el cual la temperatura del baño de fusión (11) de aluminatos de calcio está comprendida entre 1.300°C y 1.700°C.

5. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 4, según el cual la temperatura del baño de fusión (11) de aluminatos de calcio está comprendida entre 1.400°C y 1.600°C.

6. Procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, según el cual el tiempo de permanencia de dichas partículas finas de materia prima en dicho baño de fusión (11) de aluminatos de calcio es inferior a 24 horas.

7. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 6, según el cual el tiempo de permanencia de dichas partículas finas de materia prima en dicho baño de fusión (11) de aluminatos de calcio está comprendido entre 30 minutos y 9 horas.

8. Procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, según el cual, en la etapa a), la materia prima fuente de alúmina (A^Oa) y/o de aluminio (Al) introducida en el depósito (15) se elige entre: bauxita, muelas de corindón, soportes de catalizador, ladrillos refractarios, hidróxidos, alúminas metalúrgicas, alúminas calcinadas y fundidas, subproductos del sector del aluminio y no conformes de fabricación con alto contenido de alúmina o cualquiera de sus mezclas, y la materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) introducida en el depósito (15) se elige entre: áridos, cal y subproductos que provienen de procedimientos que consumen áridos y cal como los lodos o escorias de siderurgia o de electrometalurgia, o cualquiera de sus mezclas.

9. Procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, según el cual las partículas finas de materia prima presentan un diámetro medio d50 comprendido entre 100 pm y 1.000 pm.

10. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 9, según el cual las partículas finas de materia prima presentan un diámetro medio d50 comprendido entre 150 pm y 500 pm.

11. Procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, según el cual, después de la etapa b), se enfría la masa de aluminatos de calcio (16) líquida recuperada en la salida del depósito (15).

12. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 11, según el cual el enfriamiento se efectúa naturalmente o de manera controlada.

13. Procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 11 y 12, según el cual se tritura la masa de aluminatos de calcio (16) enfriada para formar un cemento de aluminatos de calcio.

14. Procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, según el cual dichas partículas finas de materia prima fuente de alúmina (Al2O3) y/o de aluminio (Al) y de materia prima fuente de óxido de calcio (CaO) y/o de calcio (Ca) se introducen en el depósito (15) en forma de un polvo libre.