MXPA05005845A

MXPA05005845A - Cuerpo moldeado de ceramica industrial, metodo para producir este cuerpo y uso del mismo.

Info

Publication number: MXPA05005845A
Application number: MXPA05005845A
Authority: MX
Inventors: Klischat Hans-Jurgen
Original assignee: Refratechnik Holding Gmbh
Priority date: 2002-12-19
Filing date: 2003-09-29
Publication date: 2005-08-29
Also published as: KR20050093776A; CN1714058A; US20060266268A1; US7632770B2; JP2006510562A; AU2003293589A8; AT502793B1; BR0317335A; CN1301936C; WO2004056718A2; JP4310277B2; BR0317335B1; DE10259826B4; DE10259826A1; KR100979594B1; AU2003293589A1; WO2004056718A3; CA2510015A1; CA2510015C; AT502793A5

Abstract

La invencion se refiere a un cuerpo moldeado de ceramica industrial, quemado, alcalino, refractario que comprende al menos un componente de resistencia basico y un componente de elasticidad. De conformidad con la invencion, el componente de elasticidad es un aluminato de calcio de la formula abreviada CA6. La invencion tambien se refiere a un metodo para producir este cuerpo moldeado y al uso del mismo.

Description

CUERPO MOLDEADO DE CERAMICA INDUSTRIAL, METODO PARA PRODUCIR ESTE CUERPO Y USO DEL MISMO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un cuerpo moldeado refractario de cerámica industrial, quemado, alcalino y elastificado que se basa en al menos un componente de resistencia como magnesia y dolomia. Adicionalmente, la invención se refiere a un método para producir el cuerpo moldeado y a su uso. Los cuerpos moldeados del tipo bajo consideración se usan como revestimiento refractario, en particular en procesos de alta temperatura que involucran el ataque mediante escoria alcalina, por ejemplo, en hornos, tanques o recipientes en las industrias de cemento, cal, dolomita, magnesita, acero y metales no ferrosos, y también en la industria del vidrio. No obstante que un cuerpo moldeado compuesto de un componente de resistencia (a continuación también llamado simplemente resistivo) tal como MgO o CaO/MgO (dolomia) tiene una alta resistencia al fuego y una buena resistencia química, generalmente es quebradizo debido a que tiene un módulo de elasticidad (E) relativamente alto y un módulo de corte (G) desfavorable. Esto tiene un efecto adverso sobre, en particular, la disipación de los esfuerzos térmicos, la capacidad de esfuerzo mecánico y la resistencia al choque EEF: 164166 térmico (TSR) . Por lo tanto es deseable fijar bajos módulos elásticos "-debido a que estos son responsables de la durabilidad termomecánica. Para incrementar la elasticidad o para reducir los módulos de elasticidad se sabe que es posible adicionar un componente de elasticidad (a continuación también llamado simplemente elastificante) a una mezcla para producir un cuerpo moldeado, o agregar materias primas que generan el elastificante en la mezcla durante el quemado de la cerámica. Por ejemplo, los ladrillos de magnesia-cromi a o los ladrillos de magnesia-espinela que acusan módulos de corte útiles en el intervalo de 8 a 12 GPa (gigapascal) se producen usando minerales de cromo o espinela sintética. Los ladrillos refractarios que contienen hercinita fundida u óxido de circonio fundido como elastificante tienen una baja elasticidad pero son dúctiles. Los módulos de corte son de aproximadamente 15 a 20 GPa y, por consiguiente, relativamente altos . Estos cuerpos moldeados refractarios, alcalinos, elastificados que se conocen se evalúan, en particular, con respecto a la elasticidad, la formación de depósito deseada en un horno de tubo rotatorio, la resistencia a la redox (reducción-oxidación simultánea) , la resistencia al álcali, la resistencia a la hidratación y la facilidad para la confinación, siendo que en términos de estas propiedades, cada uno de estos cuerpos moldeados tiene ventajas y desventajas, que se pueden ver en la tabla siguiente: Tabla 1 : propiedades cualitativas de los cuerpos moldeados conocidos Los ladrillos de magnesia-espinela y los ladrillos de magnesia-circonia solamente con dificultad forman un depósito estable en un horno de tubo rotatorio; en consecuencia sólo tienen una utilidad limitada en, por ejemplo, la zona de sinterización de un horno de tubo rotatorio para cemento. No obstante que los ladrillos de magnesia-hercinita acusan una buena formación de depósito (ver, por ejemplo, Variation of Physical and Chemical Parameters as a Tool for the Development of Basic Refractory Bricks: Klischat, Hans-Jürgen, Dr.; Weibel, Guido REFRATECHNIK GmbH, Alemania, en la Conferencia Técnica internacional- Unificada sobre Refractarios, PROCEEDINGS, 6. Congreso Mundial Bienal en conjunción con el 42. Coloquio Internacional sobre Refractarios, Refractarios 2000, BERLIN -Alemania, 6-9 de septiembre de 1999, 50 Años de la Asociación de Refractarios Alemana; páginas 204-207) , tienen mala resistencia a la redox y mala resistencia al álcali . Lo mismo es válido para los ladrillos de magnesita-cromita, de los que se sabe que además generan problemas de confinamiento. Los ladrillos de dolomita que no contienen elastificante aseguran una muy buena formación de depósito pero no son ni suficientemente resistentes al álcali ni suficientemente resistentes a la hidratación. Es un objeto de la invención proporcionar un cuerpo moldeado refractario, básico, elastificado que combina una alta resistencia al fuego y una buena resistencia química con, en particular, buena elasticidad y buena capacidad de formación de depósito, y buena resistencia a la redox, al álcali y a la hidratación, y que se puede confinar sin problemas. Este objeto se logra con las características de la reivindicación 1. Las modalidades ventajosas de la invención se definen en las reivindicaciones subordinadas y otras reivindicaciones . De conformidad con la invención se usa(n) como resistivo alcalino magnesia sinterizada y/o magnesia f-undida o dolomxa sinterizada y/o dolom a fundida, que se seleccionan de entre los numerosos resistivos conocidos. Se ha descubierto como elastificante el aluminato de calcio que tiene una relación CaO/Al2C>3 de 0.14 a 0.2, en particular de la composición química CaAli20i9 que tiene la fórmula de óxido CaO . 6AI2O3, o la fórmula abreviada CAe. El hexaaluminato de calcio tiene la fórmula química C Ali20i9 o el nombre mineral de "hibonita", y la fórmula de óxido CaO . 6AI2O3 o la fórmula abreviada CA6. Obviamente el AI2O3 de la CA6 no reacciona con los compuestos de metal alcalino y de calcio, por ejemplo en el horno de tubo rotatorio para cemento, debido a que ya se encuentra saturado con CaO. Esto da por resultado una muy buena resistencia a la corrosión. El CaO en el CA5, que también es el principal componente del material de cemento clinquer probablemente asegura una formación de depósito muy efectiva en el horno de tubo rotatorio, la cual no se puede obtener incluso con los cuerpos moldeados refractarios , elastificados que forman depósito conocidos, como son los ladrillos de magnesia-hercinita o los ladrillos de magnesia-cromita . El CAg no es un desconocido entre los materiales refractarios. Un cuerpo moldeado refractario cuyo componente de óxido mineral está formado por una mezcla de fases minerales de a-??203, ß-??203, CA6 y CA2 se conoce por el documento "DE 199 36 292 C2. Se dice que la mezcla de fases minerales incrementa la resistencia a la corrosión de los cuerpos moldeados. En este documento, el CA6 no desempeña un papel de elastificante. La invención se ilustra a continuación mediante un ejemplo: Se mezclaron, magnesia que tiene un tamaño máximo de partícula de 4 m y una distribución de tamaño de partícula que corresponde a una curva Fuller típica, y el mineral hexaaluminato de calcio que tiene un tamaño de partícula en el intervalo de 0.5 a 4 mm, se entremezclaron con la cantidad requerida de un sulfonato de lignina como agente de cementado, se moldearon para formar ladrillos y se compactaron a una presión de prensa específica de 130 MPa. Después de secar a 110 aC los ladrillos se quemaron a una temperatura de sinterización de 1600aC en un horno de túnel. Las propiedades que se obtuvieron en los ladrillos quemados como una función de la cantidad adicionada de hexaaluminato de calcio se muestran en la tabla 2 siguiente. Para efectos de comparación se utilizó un ladrillo de magnesia quemado de la misma manera. Tabla 2 : Propiedades de los cuerpos moldeados de conformidad con la invención en comparación con las propiedades de un ladrillo de magnesia Se puede apreciar por la tabla 2 que los ladrillos de conformidad con la invención están suficientemente elastificados para ser utilizados en un horno de tubo rotatorio para cemento con sus condiciones dinámicas de temperatura. Los módulos elásticos se encuentran dentro de un intervalo muy bueno. La resistencia al choque térmico (TSR) es excelente . Hasta ahora no ha sido posible determinar de manera inequívoca el mecanismo que conduce al muy buen elastificado de los ladrillos . Presumiblemente se produce la formación de microfisuras entre la matriz de magnesia y el hexaaluminato de calcio durante el quemado de los ladrillos, ocasionada por la diferente expansión térmica de estos dos materiales .

La tabla 3 siguiente muestra las propiedades individuales relevantes de los cuerpos moldeados conocidos de la tabla 1 , y aquellas de los cuerpos moldeados de conformidad con la invención. Tabla 3 : Propiedades cualitativas de los cuerpos moldeados conocidos en comparación con aquellas de un cuerpo moldeado de conformidad con la invención La tabla 3 demuestra que todos los tipos de ladrillo conocidos hasta ahora tienen desventajas importantes en términos de las propiedades relevantes para la aplicación. En contraste, los ladrillos de magnesia-CA6 de la invención tienen exclusivamente buenas propiedades, tales como no se conocían hasta ahora en su combinación relevante para el uso.

Los cuerpos moldeados de conformidad con la invención -se pueden usar ventajosamente en cualquier lugar en que ocurren cambios de temperatura severos y en cualquier lugar en que se presentan esfuerzos mecánicos y termomecánicos . Existen, por ejemplo, zonas de sinterización y transición en los hornos de tubo rotatorio de la industria pétrea y térrea, en particular las industrias de cemento, cal, dolomita y magnesita, en la industria de metales ferrosos y no ferrosos y también en los recipientes de fundición y manipulación en la industria del hierro o el acero y en la industria de los metales no ferrosos. Un cuerpo moldeado de conformidad con la invención acusa excelente rendimiento de uso con relación a la resistencia a la hidratación, el álcali, la redox y la corrosión, en combinación con una buena tendencia a la formación de depósito. Por lo tanto también es superior a los productos conocidos después del uso debido a que las posibilidades de confinamiento no presentan problema. La elestificación de los cuerpos moldeados básicos de conformidad con la invención no sólo se puede obtener usando hexaaluminato de calcio puro, sino que también es posible la presencia de fases secundarias, por ejemplo, SÍO2 y/o Ti02 y/o Fe203 y/o MgO, en cantidades de hasta 10% en volumen en el hexaaluminato de calcio. Además, el hexaaluminato de calcio también ejerce la acción descrita si se sustituyen hasta 58% en volumen de Al203 por Fe203, o si el Ca2+ se sustituye parcialmente mediante Ba2+ o Sr2+, como se indica en~- ""Tro er, F. : Die oxydischen Kristallphasen der anorganischen Industrieprodukte" , E. Schweizerbart ' sche Verlagsbuchhandlung, Stuttgart 1963, página 272. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Cuerpo moldeado de cerámica industrial quemado, básico, refractario que comprende al menos un componente de resistencia básico y un componente de elasticidad, caracterizado porque el componente de elasticidad es un aluminato de calcio cuya relación CaO/Al203 es de 0.14 a 0.2, en particular de la fórmula química CaAl^Oig. 2. Cuerpo moldeado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el componente de elasticidad tiene la fórmula de óxido CaO . 6Al203 o la fórmula abreviada CAg . 3. Cuerpo moldeado de conformidad con la reivindicación 1 y/o 2, caracterizado porque el componente de elasticidad contiene hasta 10% en masa de fases secundarias . 4. Cuerpo moldeado de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el componente de elasticidad contiene S1O2 y/o Ti02 y/o Fe203 y/o MgO como fases secundarias . 5. Cuerpo moldeado de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque hasta el 58% en masa de AI2O3 se sustituyó por Fe2C>3 en el componente de elasticidad. 6"." - Cuerpo moldeado de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque Ca2+ se sustituyó parcialmente mediante Ba2+ y/o Sr2+ en el componente de elasticidad. 7. Cuerpo moldeado de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el componente de resistencia es MgO sinterizado y/o magnesia fundida y/o dolonia sinterizada y/o dolomía fundida. 8. Cuerpo moldeado de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el cuerpo moldeado comprende de 60 a 99.5% en masa de componente de resistencia y de 0.5 a 40% en masa de componente de elasticidad. 9. Cuerpo moldeado de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque se encuentra presente al menos otro componente de elasticidad. 10. Cuerpo moldeado de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque comprende una densidad global de 2.5 a 3.2 g/cm3. 11. Cuerpo moldeado de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende una porosidad de 12 a 24% en volumen, en particular de 14 a 23% en volumen. 12. Cuerpo moldeado de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque comprende una resistencia a la compresión en frío superior a 35 MPa, en particular superior a 45 MPa, y por una resistencia a la flexión en frío superior a 2 MPa. 13. Cuerpo moldeado de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porgue comprende un módulo de elasticidad de 14 a 35 GPa, en particular de 15 a 32 GPa, y un módulo de corte de 6 a 15 GPa, en particular de 7 a 14 GPa. 14. Cuerpo moldeado de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porgue comprende una resistencia al choque térmico >80. 15. Método para producir un cuerpo moldeado de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque comprende mezclar al menos un componente de resistencia con al menos un componente de elasticidad CAe, y mezclar la mezcla con un agente de cementación y mezclarla para formar una composición moldeable, a continuación moldear la composición para producir cuerpos y secar los cuerpos moldeados y luego quemar los cuerpos a temperaturas altas para sinterizarlos . 16. Método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque como agente de cementación se usa sulfonato de lignina. 17. Método de conformidad con la reivindicación 15 y/o 16, caracterizado porgue el componente de resistencia utilizado "tiene un tamaño máximo de partícula de 4 mm y una distribución de tamaño de partícula que corresponde a una curva Fuller. 18. Método de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque el componente de elasticidad que se utiliza tiene un tamaño de partícula en el intervalo de 0.5 a 4 mm. 19. Método de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque el secado se lleva a cabo a temperaturas de 100 a 120=C. 20. Método de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 15 a 19, caracterizado porque el sinterizado se lleva a cabo a temperaturas de 1400 a 1700SC, en particular de 1550 a 1650aC. 21. Método de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 15 a 20, caracterizado porque se usan de 60 a 99.5% en masa del componente de resistencia y de 0.5 a 40% en masa del componente de elasticidad. 22. Método de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 15 a 21, caracterizado porque se usa al menos un componente de elasticidad presintetizado . 23. Método de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 15 a 22, caracterizado porque se mezcla una mezcla granulada para el componente de elasticidad que se obtiene mezclando las materias primas apropiadas con el componente de resistencia, y el componente de elasticidad se genera durante el quemado . 24. Método de conformidad con una o varias de las 5 reivindicaciones 15 a 23, caracterizado porque el quemado se lleva a cabo de manera que ocurre la formación de microfisuras entre la matriz de resistencia y el componente de elasticidad. 25. Uso de los cuerpos moldeados de conformidad con una o varias de las reivindicaciones 1 a 14, producidos de 10 conformidad con una o varias de las reivindicaciones 15 a 24 en donde el revestimiento de mamposteria de un horno de tubo rotatorio . 26. Uso de conformidad con la reivindicación 25, en donde los cuerpos moldeados se localizan en la zona de 15 sinterizado del horno de tubo rotatorio. 27. Uso de conformidad con la reivindicación 25 y/o 26, en donde los cuerpos moldeados se localizan en la zona de transición inferior del horno de tubo rotatorio . 28. Uso de conformidad con una o varias de las •20 reivindicaciones 25 a 27, en donde los cuerpos moldeados se localizan en un horno de tubo rotatorio para cemento.