La utilización de los aglomerantes fosfaticos en la fabricación de

La utilización de los aglomerantes
fosfaticos en la fabricación de
productos conformados y no
conformados"^
ENRIQUE DE MIGUEL FERNANDEZ
Dr. Ingeniero de Minas
Director de Refractarios Especiales, S. A.
RESUMEN
Se estudia la bibliografía más interesante en los últimos años, sobre los
ligantes fosfaticos y se describen algunos resultados obtenidos en productos
aluminosos y de alto contenido en alúmina. Se incluyen, para terminar, algunos casos prácticos de utilización.
SUMMARY
The most interesting bibliography of the last few years, concerning the
phosphate bonding is studied. Results obtained with aluminous and high-alumina products are described. Finally, sorne practical cases of utilization are
indued.
I. Introducción
Como saben todos los fabricantes y consumidores de refractario, desde que
se prepara un producto hasta que se conoce su funcionamiento, pueden pasar
varios meses e incluso más de un año. Nuestras experiencias más frecuentes con
los ligados fosfaticos, se han producido a partir de 1967 y cada día encontramos
* Conferencia presentada a la IX Reunión de la Sociedad Española de Cerámica,
San Sebastián, 5-8 de octubre de 1969.
MAYO-JUNIO 1970
311
LA UTILIZACIÓN DE LOS AGLOMERANTES FOSFÁTICOS...
nuevas aplicaciones a estos productos, aunque, a decir verdad, las cantidades
utilizadas son reducidas y siempre para casos especiales.
Quiero adelantar pues, que no se ve un desarrollo de grandes tonelajes con
productos de ligazón fosfática. Más bien, su utilización en lugares muy especiales y en pequeñas cantidades, pues no debemos olvidar que en un horno, una
parte del refractario que falle, puede suponer una parada de toda la instalación,
aunque el resto del revestimiento esté en buenas condiciones. Creemos que es,
dentro de este criterio, donde debemos ver estos productos que, si son refractarios conformados, poseen unas características generales ligeramente superiores a los de fabricación normal y que, si no son conformados, resuelven algunos
de los graves problemas que se producen en los hornos.
La mayor experiencia con estos productos, la hemos realizado con bases de
alta alúmina y aluminosos, pero en la bibliografía que citamos, se pueden comprobar experimentos con todo tipo de materiales refractarios.
En la gama de alta alúmina y aluminosos, la principal ventaja es la resistencia
mecánica que adquieren estos productos, por encima de 500° C, similar a la de
los productos cocidos a alta temperatura; su gran resistencia a la abrasión y al
ataque de escorias de clínqueres de cemento y de hierro, que permiten hacer
suponer un desarrollo notable en cementos de este tipo, para evitar ataques por
las juntas.
Un problema importante es el precio del ligante que hace subir los costos
de las mezclas en cantidades que oscilan entre 2.000 y 3.000 ptas/Tm. Esto
supone una limitación importante en el uso y por ello, como hemos indicado
antes, su utilización sólo se produce en casos especiales.
Conviene pasar revista a las más importantes publicaciones sobre el tema,
para que se pueda apreciar que los estudios realizados han sido amplios. Cualquier interesado puede adquirir más amplia información con su consulta.
La primera exposición completa sobre los ligantes fosfáticos se debe a
W. D. Kingery (1) y (2). Comprobó a 200° C las reacciones de los óxidos de
aluminio, cromo, magnesio y circonio con el ácido fosfórico, para dar productos
de ligazón y observando que estos productos endurecían por el secado. Asimismo estudió los ligantes producidos por las reacciones del hidróxido de
aluminio, arcilla y ácido fosfórico, tanto como las adiciones de hidróxido de
aluminio al zircon, para reaccionar las mezclas con el ácido.
En sus trabajos, hay un estudio sobre la absorción del ácido por la arcilla
según su grado de finura, y la emigración de los ligantes a las superficies exteriores. En la parte final, Kingery comprueba el comportamiento de los morteros
ligados con fosfato de monoaluminio y fosfato de monomagnesio (P04H2)3A1 y
(P0Ä)2Mg).
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BOL. SOC. ESP. CERÁM., YOL. 9 - N.« 3
ENRIQUE DE MIGUEL FERNANDEZ
Posteriormente, W. H. Gitzen, L. D. Hart y G. McZura (3) estudiaron el
comportamiento de masas ligadas químicamente en caliente y en frío, para temperaturas de hasta 1.880° C. Estas masas podían ser utilizadas en apisonado,
enlucido o colado y también podían prepararse secas con pentóxido de fósforo al que se le añadía agua. Las masas estudiadas estaban formadas por alúmina tabular y ácido fosfórico para las mezclas de apisonado, y alúmina tabular, alúmina Bayer y ácido fosfórico para las mezclas de enlucido y fraguado
en frío. Se demostró que estas masas podían poseer una buena resistencia mecánica y una estabilidad de dimensión notable. Entre LIOO^'C y 1.500° C, había una disminución en la resistencia mecánica, imputable a una incipiente
descomposición del ortofosfato de aluminio en alúmina, y pentóxido de fósforo,
que se volatilizaba y también posiblemente a inversiones de fases cristalográficas
que ocurren en el fosfato de aluminio.
En el trabajo de Gitzen, se comprobaba la gran resistencia a la abrasión
que poseían estas masas y que les hacía particularmente útiles en hornos verticales para la sinterización de alúmina y en calderas que utilizasen lignito como
combustible.
En 1963, P. A. Gilham-Dayton, publicó su trabajo sobre la ligazón fosfática
en materiales refractarios.
En él se estudian mezclas de sílice y moloquita que, como se sabe, es una
chamota de 43 % de AI2O3 con poco óxido de hierro, con fosfato ácido de
aluminio, y de muUita con ácido fosfórico, fosfato ácido de magnesio (P04H2)2Mg,
y fosfato ácido de amonio [(PO4H2NH4) y PO^HÍNH^Ja], sobre mezclas de periclasa y cromo-periclasa. Análogamente a lo que ocurría en los estudios de
Gitzen entre 1.000° y 1.250° C hay una disminución en la resistencia mecánica.
Los trabajos rusos posteriores son muy interesantes y con una gran profusión de datos.
L. A. Tseitlin y T. E. Tarasova (5), investigan la colocación de masas fosfáticas por gunitado, para la reparación de cámaras en coquerías, obteniendo
duraciones entre 7 y 9 veces mayores que con productos con ligante de silicato.
O. M. Margulis y A. B. Kamenetskii (6), estudian mezclas de apisonado
silico-aluminosas, aluminosas y de alta alúmina, con y sin ácido ortofosfórico,
así como su comportamiento en crisoles de hornos de inducción para la fusión
de aleaciones de aluminio.
G. N. Duderov (8), realiza ensayos con corindón electrofundido y zircon,
que no reaccionan con el ácido ortofosfórico por debajo de 500° C.
Compara los resultados obtenidos en los cuerpos aluminosos empleando
como ligante el ácido fosfórico y el fosfato ácido de aluminio, y encuentra que
este último a 275°, da valores con corindón y zircon muy adecuados en la reMAYO-JUNIO 1970
313
LA U T I L I Z A C I Ó N D E L O S AGLOMERANTES
FOSFÁTICOS...
sistencia mecánica, que mejoran a los 550° C. Duderov estima muy superiores
los resultados alcanzados, preparando un fosfato ácido de aluminio, tomando
como base la alúmina hidratada, a los que se obtienen mezclando con el agregado la alúmina hidratada y el ácido fosfórico.
B. N. Bogomolov y V. M. Sergeeva (9), estudian la utilización del fosfato
de aluminio trisustituido (PO4AI) como ligante para apisonados y piezas prensadas. Lo obtienen por reacción del hidróxido de aluminio con ácido ortofosfórico. El fosfato de aluminio trisustituido, tiene un punto de fusión de 1.800° C,
un Ta de 1.670 y ninguna post-contracción a 1.600° C durante dos horas. Su resistencia al ataque del clinquer de cemento era muy alta. Con un secado a 285° C
de los productos ligados con este polímero, se obtienen resistencias de 450500 Kg/cm^. A 1.600° C, prácticamente, no registran cambios en las propiedades de las piezas.
N. D. Nazarenko y otros (10), investigan mezclas refractarias de periclasa
y fosfato de magnesio monosustituido.
Piezas prensadas a 800 Kg/cm^ y secadas a 110° G, alcanzan resistencias en
frío de 550-600 Kg/cm^ y una resistencia a los cambios bruscos superior a
quince. A 600° C disminuye la resistencia mecánica y a 900° C es mínima (pero
superior a 200 Kg/cm^). A 1.200° C vuelve a ser superior a 500 Kg/cm^ Recomienda estas mezclas para apisonados de periclasa.
J. E. Lyon, T. U. Fox y J. W. Lyons (11) estudian la forma de evitar el endurecimiento de las masas aluminosas preparadas con adiciones de ácido oxálico. Con ello se consigue que masas, listas para su colocación, puedan guardarse
durante varios meses.
Los últimos autores (12) estudian la ligazón fosfática de los refractarios de
periclasa, que tiene mayor resistencia en la gama de temperaturas de 400° a
1.100° C, que otros ligantes como el silicato y el oxisulfato u oxicloruro de magnesio y es menos atacado por los metales fundidos. El ácido fosfórico no puede
emplearse por producir una reacción demasiado rápida y los autores utilizan
el fosfato sódico. La longitud de cadena utilizada variaba de 6 a 50 átomos de
fósforo por molécula. A medida que aumentaba la longitud de la cadena se
incrementaba la resistencia mecánica en frío. En cambio, en la resistencia mecánica en caliente, ocurría lo contrario, por lo que los ligantes de cadena más
corta, son los más aptos para el servicio en caliente. El (POaNa)^ a niveles por
debajo del 3 %, ofrece los más aceptables resultados.
Los mejores valores se obtienen cuando el ligante está disuelto, en lugar de
estar seco. El ligazón del MgO entre 260° C y 1.200° C está causado por fosfato
amorfo vitreo. De 1.200° C a 1.260° C, el ligante se hace más cristalino con la
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ENRIQUE DE MIGUEL FERNÁNDEZ
formación del ortofosfato de magnesio (Mg^iFOJ^) con pérdida de resistencia,
lo que demuestra que no es buen agente de ligazón.
S. R. Zamyatin y otros (13), estudian los refractarios silico-aluminosos ligados
con arcilla y ácido fosfórico. La resistencia piroscópica desciende al aumentar
la proporción de ácido fosfórico añadido. La temperatura de deformación bajo
carga aumenta y la porosidad disminuye (figura núm. 1). Se estudian en este
z
4
o
Conl-cnido de ácido [%]
o
E.
K.
1300
B o
D "o
28
1400
>J
D
Q
O
L_
O
1200^
iV T
O ^4.
CL
20
1100
CL
TO
1 2
3
4
Conl"cnido d(z ácido [VJ
1
2
3
4
5
Confcnido de ácido [7o]
FiG. 1 (según Zamyatin)
{13).—Al aumentar el porcentaje de ácido
fosfórico disminuye
el punto de fusión y aumenta la
temperatura
de deformación
bajo carga. Damos este ejemplo como
demostrativo
de que la temperatura de deformación bajo carga es una
característica
a estudiar en cada caso y que no es válida la costumbre
tan extendida de pensar que mayor temperatura de deformación
bajo carga,
mejora el comportamiento
del refractario
en servicio por
resistir
mayores
temperaturas.
trabajo la inñuencia del porcentaje de arcilla, presión de prensado, finura de
la chamota y la temperatura de secado. Las adiciones óptimas oscilan entre el
2 y el 3 % de ácido ortofosfórico (al 85 % de riqueza). La temperatura mínima
de secado para conseguir productos estables, es de 400° C. Si no se alcanza dicha
temperatura, los cuerpos pierden su resistencia por la destrucción, debida a la
humedad, del ácido pirofosfórico que actúa como ligante hasta esa temperatura.
A. H. Bremser y J. A. Nelson (14) publican en 1967 sus estudios sobre la
ligazón fosfática con la circona. La mezcla de circona y fosfato ácido de amonio, produce piezas que secadas a 530''C dan 100 Kg/cm^ de resistencia meMA YO-JUNIO 1 9 7 0
315
LA UTILIZACIÓN DE LOS AGLOMERANTES FOSFÁTICOS...
canica, pero a temperatura superior, la ligazón se deteriora. Tanto el acido
hexafluorofosfórico como el monofluorofosfórico, reaccionan con la circona a
la temperatura ambiente, para dar un producto duro y denso. Mezclas de circona, fosfato ácido de amonio (que sirve de retardador de la reacción) y ácido
monofluorofosfórico, secadas a 150° C, dan una resistencia mecánica de
270 Kg/cm^ a la temperatura ambiente. El ligante formado es monofosfato
de zirconio. Este cuerpo es estable hasta 1.380° C, a cuya temperatura se
descompone para formar (P2O7) (ZrOjg (zirconil-pirofosfato) que es estable hasta 1.600° C; los experimentos se hicieron con circona sin estabilizar y con circona estabilizada con cal.
A la temperatura ambiente, las probetas hechas con circona estabilizada, tenían entre 250 y 300 Kg/cm^. Con circona no estabilizada, las resistencias
oscilaban entre 85 y 100 Kg/cm^.
La resistencia de la circona estabilizada, disminuye entre 200 y 400° C al
elevarse la temperatura. Vuelve a recuperarse entre 400 y 600° C para bajar a
900° C y se recupera a 1.000° C para volver a descender. A 1.240° C, las probetas se deforman bajo su propio peso.
Las piezas hechas con circona no estabilizada, prácticamente no pierden la
resistencia mecánica.
L. B. Khoroshavin y otros (16), han realizado ensayos sobre el efecto del
ácido fosfórico sobre la periclasa, cromita, espinela sintética, alumina, corindón
electrofundido, dunita, zircon y cuarcita, después de un secado a 120° C y un
calentamiento a 800° C (1 hora) y a 1.580° C (5 horas).
V. D. Zaikina, S. I. Shcheglov y L. P. Zatsepina (17) han estudiado el efecto
del fosfato de magnesio monosustituido para la fabricación de refractarios de
forsterita. Estos refractarios poseen una elevada resistencia a la hora del prensado. Después de veinticuatro horas, la resistencia mecánica aumenta entre 2
y 7 veces para los refractarios de dunita y para la forsterita sintética fabricada
a partir de magnesia caustica y cuarcita de 4 a 12 veces. Estas piezas mantienen
buenas características en el calentamiento.
El ligante de fosfato de magnesio, preserva la resistencia en el intervalo 500900° C, para piezas fabricadas a partir de forsterita sintética y puede ser usado
en refractarios con esta base, pero no se obtienen mejoras en la resistencia con
la periclasa y la dunita.
Como podemos observar, por la anterior bibliografía que damos resumida,
durante los últimos años, ha habido una cantidad notable de estudios sobre la
ligazón fosfática, pero por lo que conocemos, el desarrollo en la aplicación
no ha sido tan espectacular como pudiera parecer, por los resultados obtenidos
teóricamente.
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BOL. SOC. ESP. CERÁM., VOL. 9 - N.° 3
ENRIQUE DE MIGUEL FERNÁNDEZ
Las técnicas de fabricación han conseguido por otros derroteros, valores
muy similares a los que se obtienen con la ligazón fosfática, y el ahorro de
combustible que pudiera obtenerse no compensa ni con mucho, el costo del
ligante.
Podemos indicar, por ejemplo, que en productos aluminosos ligados químicamente, el costo de la mezcla se incrementa en unas 3.000 ptas/Tm por
el precio de un buen ligante, y la economía en la cochura no pasará contando
la mano de obra, combustible y electricidad de las 600 ptas./Tm., si se fabrican sólo con un calentamiento hasta 600° C, desapareciendo si se cuecen,
después de añadir un ligante fosfórico, a temperaturas elevadas.
Quedan, por tanto, estos productos exclusivamente para algunas utilizaciones muy concretas, donde el incremento del precio no tiene ninguna importancia, bien por la rapidez con que interesa realizar la instalación, bien porque
los resultados sean extraordinariamente mejores que con las calidades actuales.
En los Estados Unidos, hemos podido comprobar en una fábrica que producía unas 60.000 Tm. de alta alúmina, que sólo unas 5.000 Tm. eran de
piezas ligadas químicamente para la industria del aluminio. Incluso en este
tipo de industria, los trabajos de W. T. Bakker y J. G. Lindsay (18), apuntan
a la utilización de productos ligados con alúmina, pues como sabemos, el aluminio y las aleaciones de aluminio que contienen magnesio, atacan fuertemente la sílice. También en Inglaterra, hemos observado la utilización de la
ligazón fosfática en piezas especiales de colada y utilizaciones similares.
Nuestra opinión, en estos momentos, es que, al ser técnica de difícil aplicación, su utilización queda reducida a un campo limitado, sobre todo de
masas de apisonado y enlucido, así como de gunitados, pero que resuelve problemas que es difícil solucionar con los procedimientos tradicionales. También
puede ser muy interesante en los cementos (19).
Vamos a dar una pequeña explicación teórica del funcionamiento de los
ligantes fosfáticos con distintos materiales, pero centrándonos sobre todo en
los aluminosos. Para información amplia puede consultarse la bibliografía reseñada.
IL Teorías sobre las reacciones fosfáticas
El ácido ortofosfórico PO4H3, reacciona con bastantes óxidos, bien a la
temperatura ambiente, bien a bajas temperaturas.
En la ñgura 2, podemos encontrar los resultados obtenidos por L. B. Khoroshavin; P. N. D'Yachkov; B. V. Ponomarev; L. Ya. Pivnik y V. K. BogaMAYO-JUNIO 1970
317
LA UTILIZACIÓN DE LOS AGLOMERANTES FOSFATICOS...
AL2O3
-0
5300 3300
1300
1000
3 /
-o>
y ^
2
800
600
^
'h
y /
K^
s
sW
/ ß
\
400
200
0
1
1
—L
CORINDON
ELECTROFUNDIDO
SILICE
70
10
40
70
10
40
70
Concentración de ácido fosTórico
[7ol
FiG. 2 (según Khoroshavin) (16).—Efecto de la concentración del ácido fosfórico
sobre el endurecimiento, fragilidad y sinterización de materiales refractarios finamente molidos: 1) después del secado; 2) después de cocer a 800'' C manteniendo esta temperatura una hora; 3) después de cocer a 1.580'^ C manteniendo esta
temperatura cinco horas.
318
BOL. SOC. ESP. CERÁM., VOL. 9 - N.° 3
ENRIQUE DE MIGUEL FERNÁNDEZ
tikova (16). El tamaño de los granos utilizados en este trabajo, oscilaba entre
4 y 7 /x y el porcentaje de ácido ortofosfórico con distintas concentraciones,
era del 15 %. Las piezas secadas veinticuatro horas a temperatura normal se
calentaban dos días a 120° C. y después se mantenían una hora a 800''C y
cinco horas a 1.580° C. Puede observarse que el porcentaje óptimo de la concentración de ácido, oscila alrededor del 70 %.
Según el trabajo que venimos citando, con la concentración óptima se obtienen valores interesantes de resistencia mecánica a baja temperatura con
la alúmina, espinela (MgO, AI2O3), cromita, corindón y dunita. También calentando el zircon por encima de 800° C, se obtienen buenas resistencias mecánicas. El ácido reacciona fuertemente con el MgO, por lo que conviene
reducir su actividad, pues, si no, la resistencia mecánica que se obtiene es
bajísima.
Calentando las probetas a 1.580° C, desciende la resistencia de la cromita,
corindón, dunita y cuarcita.
Observadas al microscopio, las probetas cocidas a 1.580° C, se ve que el
PO4H3 forma una fase vitrea entre 0,01 y 0,03 mm. de espesor, entre los
granos y el material.
En el zircon, dunita y cuarcita, los granos son corroídos por la fase vitrea.
La periclasa, cromita, corindón y alúmina, tienen formas angulares o redondeadas sin ataque. Por lo tanto, el ligante fosfático reacciona intensamente
con los materiales ácidos y menos con los básicos.
Dentro de la gama de cuerpos ligados químicamente con fosfato, nos interesa fundamentalmente toda la gama de materiales aluminosos, pues es donde
vemos mayor número de aplicaciones prácticas.
Las reacciones del ácido fosfórico con la alúmina, son las siguientes, según
J. E. Lyon, T. U. Fox y J. M. Lyons (11):
AI2O3 + 6PO4H -> 2A1(H2P0,)3 + 6H2O
(1)
Al(H2PO,-)3 T± AIPO4 • H^O + 2H3PO^
(2)
A1(H,P0 J3 257° C A1,(H,P,0,)3 + 3 H , 0
^
(3)
A1,(H,P,0,)3 500« C (Al {FO,%)x + 3/2 x H , 0
^
(4)
El (P04H2)3 Al, es soluble en agua y es el material de partida de la ligazón
fosfática para obtener, primero el pirofosfato, y después el fosfato. Es viscoso
y áspero a la temperatura normal.
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LA UTILIZACIÓN DE LOS AGLOMERANTES FOSFÁTICOS...
Mientras se mantenga el (P04H2)3A1 en la mezcla refractaria, se puede trabajar con ella. Si se pasa por calentamiento al pirofosfato, se endurece. Si se
sigue el camino de la reacción (2), se produce ortofosfato que también endurece. Hay diferentes métodos para ralentizar esta reacción, entre ellos adiciones de ácido oxálico. Puesto que el ortofosfato no es soluble en agua, el
grado de facilidad de prensado o colocación de la pasta, es proporcional a la
cantidad de elementos solubles.
Con adiciones de ácido oxálico, pueden durar las mezclas preparadas hasta
tres meses.
Según W. H. Gitzen (3), el ácido fosfórico a 215'*C pasa a pirofosfórico
(P2O7H4). Este, a 320-430° C reacciona con la alúmina para formar PO4AI,
eliminándose el agua de combinación a los 215^*0. Dicha eliminación es importante para el control de secado.
Por debajo de 350° C, la ligazón es higroscópica e inestable, pues el ácido
pirofosfórico no ha pasado a fosfato. El ácido pirofosfórico da ortofosfórico
con la humedad y se destruye la ligazón.
Como hemos explicado anteriormente, pueden emplearse como productos
de ligazón, el fosfato ácido de aluminio o el fosfato de aluminio.
El fosfato de aluminio puede obtenerse mediante la reacción de la alúmina
hidratada con el ácido fosfórico mediante la siguiente reacción :
A1(0H)3 + PO4H3 - ^ PO4AI + 3H2O
manteniendo un exceso del 10 % sobre la cantidad teórica de hidróxido de
aluminio.
El fosfato ha dado buenos resultados en la fabricación de aluminosos y
carburo de silicio y entre 275 y 285° C solidifica.
III. Ejemplos de resultados de laboratorio sobre cementos refractarios y
productos conformados
1.
CEMENTOS
Cementos fabricados con bauxita Demerara Rase y fosfato de aluminio,
endurecen con el tiempo debido a la formación de PO^Al-HaO, según las
reacciones estudiadas anteriormente.
Manteniendo mediante adiciones básicas en la mezcla un pH de 3,0, la
resistencia mecánica a las seis horas (sobre probetas conformadas con una
pequeña máquina de laboratorio) es de 26 Kg/cm^; a las doce horas es de
39 Kg/cm^ y a las veinticuatro horas, 55 Kg/cm^.
320
BOL. SOC. ESP. CERÁM., VOL. 9 - N.° 3
ENRIQUE
DE
MIGUEL
FERNANDEZ
Si el pH pasa a 4,1, la masa endurece rápidamente y las resistencias mecánicas a las seis, doce y veinticuatro horas son de 29, 39 y 50 Kg/cm^. (Un
mortero normal con ligante de arcilla y siguiendo el mismo método, nos da
16 Kg/cm^ a las seis horas.
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FIG. 3.^Apisonado
para vagonetas: Debido a las temperaturas
de la
parte baja de las vagonetas, en un horno túnel calentado a 1.500^ C,
las masas de hormigón se agrietan y parten al cabo de varias pasadas. El resultado obtenido con el apisonado ligado con fosfato de
aluminio, ha sido muy superior. En la fotografía puede
observarse
la zona fabricada por este método. El material se colocó de una forma
similar a la de un hormigón.
2.
PRODUCTOS CONFORMADOS CON GIBBSITA
Mezclas de bauxita Demerara Rase con alúmina y fosfato de aluminio, dan
los siguientes valores después de calentar a 400° C.
AI2O3
Da
Pt
RM
Ta
87
%
2,72 gr/cm^
22,2 %
610
Kg/cm^
1.540 °C
La porosidad y la post-dilatación son inferiores a los productos fabricados
con ligante arcilloso, puesto que se evita la dilatación producida por la forMAYO-JUNIO 1970
321
LA UTILIZACIÓN DE LOS AGLOMERANTES FOSFÁTICOS...
mación de mullita secundaria. El punto de fusión, lógicamente es mayor y la
resistencia a escorias que atacan la sílice, como en el caso de los clínqueres de
cemento y escorias ferruginosas, es mucho mayor que los refractarios normales.
¿MÜ^M
y
FiG. 4.—Tubo de quemador de un horno enmuflado
túnel para la
cochura de sanitarios. Obsérvense las dimensiones
comparándolas
con
las del ''palleV de al lado. Está fabricado con mullita sinterizada
y
ligante fosfático y cocido después a 1.600" C. La duración en servicio
es mucho más elevada que los fabricados por procedimientos
clásicos
o los hechos con
hormigones,
3.
PRODUCTOS DE MULLITA
Hemos realizado ensayos con mullita sinterizada de origen inglés, ligada
con fosfato de aluminio y hemos comparado los valores que se obtienen con
un ligante arcilloso.
LIGADA QUÍMICAMENTE
Cocida a 400' C
Da .
Pt .
RM
Ta .
322
2,43
21,1
464
2
gr/cm^
%
Kg/cm^
Kg/cm^
LIGANTE ARCILLOSO
Cocida a 1.450' C Cocida a 1,450^ C
2,43
21,1
780
1.640
gr/cm^
%
Kg/cm^
°C
2,35-2,40 gr/cm«
23-25 ^/
350-500 Kg/cm^
1.600 °C
BOL. SOG. ESP. CERÁM., VOL. 9 - N.° 3
ENRIQUE DE MIGUEL FERNÁNDEZ
De estos valores pudiera parecer que se obtiene una notable mejora con la
utilización del ligante fosfático, pero hay otros sistemas de obtener buenas características. Únicamente creemos que debe de considerarse, como hemos repetido, en el caso de ataque por escorias, que deterioran productos con la ligazón arcillosa normal.
FiG. 5.—Pieza de gran peso fabricada por medio de una ligazón fosfática. El fraguado que adquiere a baja temperatura, hace que el
manejo de estas piezas pueda hacerse con más facilidad que por el
procedimiento tradicional y con mucha más rapidez.
4.
AISLANTES DE CORINDÓN ESFÉRICO
Estos aislantes con ligante fosfático presentan las siguientes características:
Da
Pt
RM
','.
1,36 gr/cm-^
52
%
149
Kg/cm^
En cambio, con ligazón caolinítica, la resistencia mecánica es de 63 Kg/cm^,
aunque se mantienen las demás características.
MAYO-JUNIO 1 9 7 0
323
FIG. 6.—Gunitado de un producto con ligazón fosfática, para la reparación de una cámara de coque.
El desgaste puede apreciarse claramente en la primera fotografía. En la segunda, durante la operación de gunitado. Por falta de aire a suficiente
presión, el gunitado sólo se hizo a 2 Kg/cm\ En
la tercera fotografía se ha adherido la cámara reparada. El material se ha adherido perfectamente y
el rechazo que se ve en el suelo se debe a la baja
presión del aire.
ENRIQUE DE MIGUEL
5.
PRODUCTOS DE
FERNÁNDEZ
50 %
DE
AI2O3
CON BASE CHAMOTA DE LA UNIÓN SUDAFRICANA
Comparando mezclas con ligante fosfático y arcilloso normal, se obtienen
los siguientes valores :
Mezcla con ligante
fosfático
2,24 gr/cm-^
17,6 %
641
Kg/cm^
Densidad aparente
Porosidad total
Resistencia mecánica ...
Mezcla con ligante
arcilloso
2,20 gr/cm^
20,5 %
435
Kg/cm^
FiG. 7.—Boquilla reparada de un
quemador en un horno
intermitente
de cochura de porcelana
electrotécnica.
Temperatura
normal
de
funcionamiento
del horno, 1.380^ C
(temperatura
en la boquilla
superior a 1.500^ C). La composición
del
quemador
está formada
por
un
ligado fosfático con base
mullita.
La duración de la boquilla en el
momento de sacar la fotografía era
de cuatro meses con 20 cochuras.
La temperatura máxima en cada cochura se alcanzaba
en el
horno
treinta horas después del
encendido
(diámetro
máximo de la boquilla:
un metro).
IL
6.
K-'P.
COMPARACIÓN ENTRE LOS RESULTADOS OBTENIDOS CON DISTINTOS LIGANTES
Hemos realizado ensayos con fosfatos de aluminio puros y otros con una
base de cromo, que mantiene el fosfato útil más tiempo, con porcentajes idénMAYO-JUNIO 1970
325
LA U T I L I Z A C I Ó N D E L O S AGLOMERANTES
FOSFÁTICOS...
ticos en las mezclas, exclusivamente a título de comparar valores obtenidos con
ambos tipos en laboratorio.
Estos ensayos, repetidos varias veces, han demostrado una diferencia notable a favor de los primeros, con valores en la resistencia mecánica casi del
doble, y en la temperatura de ablandamiento bajo carga de 1.590° C en la mullita con los primeros, y 1.460*" C con los segundos.
En cambio el fosfato de aluminio puro precipita al cabo de varios meses
si no se utiliza. Este hecho se cita en la bibliografía citada y nosotros los hemos
comprobado personalmente.
Con esto no queremos indicar un mal resultado en servicio del ligado con
base de cromo. Precisamente, los montajes que hemos realizado con este material, han sido muy satisfactorios.
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MAYO-JUNIO 1970
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