Materiales refractarios

¿Qué es un material refractario?

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Los Materiales refractarios son un conjunto de productos indispensables para toda actividad industrial, que permite soportar operaciones severas (tensiones mecánicas, resistencia de ataques químicos, etc.) y en la que casi siempre necesita la funcionalidad de temperaturas elevadas sin sufrir ningún deterioro.

 

Vídeo de explicación general del material refractario (Recomendado)

¿Como se obtienen?

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Una de las fuentes naturales es la arcilla que esta constituida principalmente por silicatos. La arcilla refractaria es nombrada caolinita, que se mezclan para dar propiedades especificas dividiéndose en:

  • Arcilla de Bola :(Ball-Clays)
  • Arcillas refractarias :(Fire-Clays)
  • Arcillas caoliníferas duras :(Flint-Clays)
  • Chamota

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Para hacer ladrillos refractarios se utilizan además:

  • Magnesita:(MgCO3)
  • Cromita:(FeCr2O4)
  • Cuarcita

¿Qué propiedades tiene?

Las características y las propiedades van a ser cambiadas según las solicitaciones y las condiciones de trabajo a que va a estar sometido en servicio. 

  • Densidad Variable.
  • Resistencia al choque térmico.
  • Alta refractariedad.
  • Alta resistencia a la abrasión.
  • Baja conductividad térmica.
  • Estabilidad volumétrica a temperaturas altas.
  • Estabilidad química.
  • Baja conductividad eléctrica a altas temperaturas.
  • Alta resistencia mecánica en caliente.  

Vídeo de aplicaciones

¿Qué tipos de materiales refractarios hay

Los refractarios se dividen en cuatro grupos: ácidos, básicos, neutros y especiales en función de su modo de reacción a la química.

Refractarios ácidos:

Los refractarios ácidos son producidos a base de sílice en sus distintas formas como cuarzo, cuarcita o arena.

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Refractarios básicos:

Son usados para operaciones en contacto con atmósferas básicas, ya que son estables con materiales alcalinos, pero podrían reaccionar con ácidos. La magnesita (MgO) y la dolomita son ejemplos comunes de este tipo de materiales.

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Refractarios neutros:

Son los más comunes y se usan en todo tipo de industrias. Son estables químicamente ante ácidos y bases. Son producidos a base de bauxita o chamote. Tienen SiO2 y Al2O3. son igual de resistentes

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Refractarios especiales:

 Los refractarios especiales son utilizados cuando no hay una disponibilidad de oxigeno con facilidad, ejemplos de estos son el carbono y el grafito.

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¿Cuál es el proceso de fabricación?

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– Materia prima: Una vez recibida se le efectúa todos los ensayos a los efectos para verificar su calidad. Luego se la almacena en lugar adecuado, según las características.

-Trituración y molienda: En esta etapa se busca la reducción del tamaño de los granos y obtener un conjunto de granos que posean la distribución métrica necesaria para su tratamiento. Además del tamaño final del grano, es importante la dureza de la materia prima para elegir el equipo conveniente. Otra característica importante es la humedad de la materia prima.

-Clasificación: Se procede a separarlas en función de los distintos diámetros obtenidos. Esta operación se realiza haciendo pasar el material a través de zarandas o tamices, con aberturas de distintas medidas, reteniéndose en cada una los granos que tienen mayor tamaño que los orificios de este tamiz. Esta parte del producto,es devuelta al molino para su posterior trituración o molienda.

-Mezcla y homogeneización: Posteriormente se procede al dosaje de los componentes, que después de su oportuno mezclado, formaran al pastón destinado al prensado.La dosificación se realiza según peso o volumen. El primero es mucho mas preciso, siempre y cuando la humedad es te perfectamente controlada.

Preparación del pastón: Después del dosaje, los componentes son mezclados y se le agrega el agua necesaria para efectuar el prensado.

-Moldeado: Una vez obtenida la mezcla ya homogeneizada, se la somete al moldeado,
según alguno de los tres procedimientos siguientes:

·Prensado: Mecánica,hidráulica, fricción

·Extrusión:Permite una mayor densificación del producto final. Se hace
pasar la pasta a través de una sección determinada y luego se corta.

·Moldeado a mano: Se utiliza este procedimiento si la pieza es muy grande (mas de 100mm. De lado), o si la pieza es muy complicada.

-Secado:
Mediante secado al aire, lo cual requiere fundamentalmente un espacio resguardado de cambios climáticos.

-Cocción:
Proceso por el cual se tratan las materias primas precalcinadas, a los efectos
de lograr que se produzcan ciertas reacciones químicas y que se formen los
compuestos necesarios para el consolidamiento de las partículas y el
posterior uso de la pieza. Hay que tener en cuenta que durante el procedimiento
hay una reducción dimensional del ladrillo.

¿Que Aplicaciones tienen?

Los materiales refractarios son de una importancia vital para muchísimos procesos industriales, sin los cuales una gran parte de la industria quedaría paralizada.

  • Industria siderúrgica integral : hornos altos, hornos eléctricos, vagones torpedo,etc.

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  • Industria del acero: hornos eléctricos,hornos de tratamiento térmico y de afino, hornos de laminación de empuje y de vigas galopantes,etc.

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  • Industria del vidrio : hornos de fusión de vidrio hueco y plano, baños de estaño, hornos de temple,etc.

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  • Industria metalúrgica: hornos de fusión de cobre, hornos de aluminio, etc.

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  • Industria del cemento: hornos rotativos,cabezales de horno, enfriadores de satélites,etc.

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  • Tratamiento de residuos: hornos de incineración de parrillas, rodillos y lecho fluidificado para residuos sólidos urbanos,etc.

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  • Industria cerámica: hornos túnel, de cámara, vagonetas, hornos de bizcochado,etc.

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¿Cómo se recicla?

El horno eléctrico son una de las mas utilizadas y se trata de acerías eléctricas que producen barras de refuerzo de hormigón y alambrón de acero al carbono.
El reciclado de los refractarios se hace en conjunto con el de la escoria de cuchara los materiales refractarios utilizados son los provenientes del revestimiento de la cuchara, el revestimiento proveniente de la demolición del repartidor y la solera del horno eléctrico. Los ladrillos extraídos del horno se reciclan en la industria de refractarios.
En este caso se dispone de inyectores especiales para la introducción de la mezcla de escoria de cuchara y refractarios en el horno eléctrico.

 Los ladrillos de MgO-C y MgO de algunas zonas del horno eléctrico con menor carga de calor circulan en el mismo horno, eliminando previamente la escoria o metal adheridos

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Test

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Bibliografia:

http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S218707641400027X

http://www.caolin.net/pagina-didactica-sobre-la-arcilla-caolin-ceramica-1.html

https://www.aislamientosyrefractarios.com/ladrillos-refractarios.html

https://www.researchgate.net/publication/261365662_Reciclado_de_materiales_refractarios_utilizados_en_la_siderurgia

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