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• Braian Mellado

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Materiales refractarios -Son aquellos materiales capaces de soportar elevadas temperaturas, manteniendo sus propiedades mecánicas, y químicas sin sufrir alteración. Su principal característica es la resistencia al calor. Según la norma UNE (150 R836-68): se define como Materiales refractarios aquellos productos naturales o artificiales cuya refractariedad (Resistencia piroscópica) es igual o superior a 1500 ºC. Resistencia piroscópica: resistencia a altas temperaturas sin fundirse o reblandecerse el material.

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES REFRACTARIOS: • Alta refractariedad • Estabilidad volumétrica a las temperaturas de operación • Estabilidad Química frente a gases, vapores y escorias. • Resistencia al choque térmico. • Alta resistencia mecánica a altas temperaturas. • Alta resistencia a la abrasión • Alta densidad. • Muy baja conductividad térmica. • Baja conductividad eléctrica a altas temperaturas. Refractarios ácidos: Incluyen las arcilla de sílice, de alúmina y refractarios de arcilla. La sílice pura a veces se utiliza para contener metal derretido. .Los refractarios de arcilla por lo general son relativamente débiles, pero poco costosos. Contenidos de alúmina por arriba de aprox. 50% a un 80 %de Al203 y un 10% a un 45% de SiO2 constituyen los refractarios de alta alúmina. Se utilizan en áreas donde la escoria y la atmósfera son ácidas, es decir que son estables a los ácidos, pero atacados por los álcalis Refractarios Básicos: Varios refractarios se basan en el MgO (opericlasa) El MgO puro tiene un punto de fusión alto, buena refractariedad, buena resistencia al ataque por los entornos que a menudo se encuentran en los procesos de fabricación de acero. Típicamente, los refractarios básicos son más costosos que los refractarios ácidos. Refractarios Neutros: Normalmente incluyen la cromatina y la magnesita, pueden ser utilizados para separar refractarios ácidos de los básicos, impidiendo que uno ataque al otro. Refractarios Especiales: El carbono, el grafito, es utilizado en muchas aplicaciones refractarias, particularmente cuando no hay oxígeno fácilmente disponible. Estos materiales refractarios incluyen la circonia (ZrO2), elcircón (ZrO2.SiO2) y una diversidad de nitruros, carburos y boruros.

Carburo de silicio refractario: Es un abrasivo de color negro, densidad alta, con tratamiento de alta intensidad magnética para usos en la manufactura de refractarios de alta resistencia a la temperatura, excelente resistencia a la oxidación y elevada dureza. SiO2 + 3 C → SiC + 2 CO Mangensita: El ambiente de formación suele ser en rocas sedimentarias de tipo evaporita, a partir de una desecación de lagos salados ricos en magnesio. También puede aparecer por sustitución metasomática en los depósitos de calcita y dolomita. Una tercera forma de formarse es a partir de la alteración de rocas ígneas básicas y serpentinitas. Yacimientos importantes países productores son Brasil, Italia, Austria, Polonia, Rusia, Estados Unidos o China. MgCO3

Dolomita: mLa disociación natural de la dolomita por la acción del agua carbónica en rocas sedimentarias (dolomías) da lugar a numerosas formaciones cársticas, para dar calcita y magnesita pura, según la reacción reversible: CaMg (CO3)2 + 2H2O + 2CO2 ←→ 4CO3H- + Ca2+ + Mg2+ ←→ CaCO3 + MgCO3 + 2H2O + 2CO2 Abunda en la naturaleza en forma de rocas dolomíticas y se utiliza como fuente de magnesio y para la fabricación de materiales refractarios (es una roca sedimentaria química). En España se encuentra una variedad negra de la dolomita, la teruelita, en la provincia de Teruel. También se utiliza como fundente en metalurgia, manufactura de cerámica, pinturas y cargas blancas y como componente para fabricar el vidrio. Está totalmente proscrita como mineral en el clinker del hormigón por el contenido en MgO ya que da una alta expansividad. En cambio como árido de hormigón valdría, siempre que se analice su reacción con el cemento. Mullita: La Mullita o porcelainita es un mineral de la clase de los nesosilicatos. -Características químicas: Es un silicato de aluminio del tipo nesosilicato, anhidro. Además de los elementos de su fórmula, suele llevar como impurezas: titanio, hierro, sodio y potasio. -Formación y yacimiento: Se forma en general a partir de una refundición de arcillas de edad terciaria. Se ha encontrado en inclusiones fundidas arcillosas en rocas eruptivas terciarias (Isla de Mull,

Escocia); como inclusiones microscópicas en sillimanita en inclusiones pelíticas en una tonalita (Val Sissone, Italia), en un conjunto complejo de rocas similares al esmeril (Sithean Sluaigh, Escocia). Suele encontrarse asociado a otros minerales como: corindón, sillimanita, cianita,magnetita, espinela, pseudobrookita, sanidina o cordierita. Al4+2xSi2-2xO10-x (x~0.4) Los nesosilicatos, llamados también ortosilicatos, son una división de minerales de la clase silicatos compuestos por átomos desilicio y oxígeno unidos por enlace covalente, con uniones iónicas con cationes muy diversos, produciendo los distintos minerales que componen esta familia. SILICICOS: Las materias primas más utilizadas para la producción de refractarios de sílice son: Cuarzo: Roca cristalina que contiene hasta 96 a 97% SiO 2. Cuarcita: Roca constituida por granos de cuarzo cristalino unidos por el aporte de sustancias siliciosas. El cuarzo sufre transformaciones alotrópicas, influenciadas principalmente por el grosor de los cristales y la distribución de las impurezas presentes. Dichas transformaciones se producen en este orden: CUARZO a los 870º C TRIDIMITA a los 1.410º C CRISTO. CROMITA: Se presenta como Cr2O3FeO y contiene un porcentaje de Cr 2O3 del orden del 50%. Estos refractarios tienen una temperatura de ablandamiento del orden de los 2.100º C, son de características neutras, pero tienen una tendencia básica para ciertas aplicaciones .Suelen utilizarse en los hornos para separar refractarios ácidos de los básicos .Mezclando estos refractarios con magnesita se obtienen los tipos: “Cromo-magnesita” y “magnesita -cromo”, muy buenos para resistir temperaturas más elevadas y capas a alta temperatura. CARBONO Y GRAFITO: La temperatura de disociación del carbono es superior r a 3.700º C, por ello, este material se uso como refractario, en estado amorfo o cristalino, o sea como carbono o grafito. Son resistentes a las escorias y poco mojados por los metales fundidos. Se usan en la fundición de plomo, cobre, aluminio, etc. Su aplicación más importante es en el crisol de los Altos Hornos. También se lo utiliza como electrodos en hornos eléctricos. Suelen mezclarse el grafito natural con arcillas plásticas, para ser usados en crisoles. DOLOMITA: Este mineral es un carbonato doble de calcio y magnesio, que calcinado, contiene 58% de CaO y 42% de MgO. Tiene un elevado punto de fusión, 2.300º C (al estado puro) y prácticamente se encuentran valores siempre superiores a 2.000º C. Tiene alta resistencia a las escorias básicas y excelente resistencia al choque térmico. Como desventaja tiene una alta sensibilidad a la hidratación después de su calcinación. Este fenómeno es reducido llevando la calcinación hasta los 1.700º C y mas, obteniéndose así una parcial sintonización. También se agrega alquitrán para proteger la dolomita contra la hidratación. Alúmina fundido blanco: El óxido de aluminio blanco está fundido eléctricamente en el horno con alto alúmina procesado bayer del grado como la materia prima… él tiene pureza elevada, capacidad de la uno mismo-afiladura, un mejor corte, menos calor resistencia emite, de una

eficacia más alta, del ácido y del álcali, buena estabilidad termal. Grado refractario: 1-0m m, 3-1m m, 5-3m m, 5-8m m -200mesh, -240mesh, -320mesh 1) El alúmina fundido blanco se puede hacer de las herramientas de los abrasivos, que son suiable para moler el acero de carbón de alta velocidad, alto, etc. 2) Las herramientas de los abrasivos hechas de él son convenientes para moler el acero de carbón de alta velocidad, alto, el etc. También puede ser utilizado como materialsfor que muele y que pule, bastidor de la precisión, spaying y cubriendo, cuerpo medio para la industria química, cerámica especial y material refractario de alto grado, etc.

Grafito: El grafito es un mineral muy parecido al diamante, se conoce un proceso por el cual el grafito puede convertirse en diamante, pero es muy costoso así que las empresas no han tomado esta oportunidad como favorable. Es de color negro con brillo metálico, refractario y se exfolia con facilidad. En la dirección perpendicular a las capas presenta una conductividad de la electricidad baja y que aumenta con la temperatura, comportándose pues como un semiconductor. A lo largo de las capas la conductividad es mayor y aumenta proporcionalmente a la temperatura, comportándose como un conductor semimetálico.

Refractarios de forsterita: (Si presentan contenidos de MgO próximos al 40 %, siendo el resto SiO2). Refractarios de cromo -magnesia (Si presentan un % Cr2O3 comprendido entre el 18 y el 32 %)

Alúmina: Los ladrillos refractarios de alta alúmina tienen composiciones en Al2O3 > 85% en peso. La impureza principal es SiO2. El diagrama Al2O3-SiO2 muestra que estos ladrillos están constituidos por una mezcla de corindón y mullita, a temperatura subsolidus. Por encima de 1840 ºC se produce fusión parcial, generando Al2O3 y líquido. Los refractarios de alúmina de alta pureza, >99.8 % Al2O3 se sinterizan mediante adición de ∼ 0.2 % de MgO Básicos de magnesia y magnesia-cromo: Son muy utilizados en hornos de extracción de metales por su resistencia a las escorias fundidas. Un problema importante en el uso de los refractarios de magnesia, es la estabilización térmica del MgO para evitar que se hidrate La sinterización de magnesia se facilita utilizando LiF, pudiendo obtener un compacto transparente Los ladrillos de cromo-magnesia están constituidos principalmente por una fase principal con estructura de espinela Se preparan a partir de menas de cromo, que son espinelas AB2O4 siendo A, cationes Mg+2 y Fe+2, y B cationes Al+3, Fe+3 y Cr+3 y una segunda fase con la composición aproximada de serpentina de composición, 3MgO·2SiO2·2H2O. Mediante calentamiento de la mezcla se produce la deshidratación de la serpentina.