Diseño y desarrollo de materiales de alta alúmina con matrices de espinela y hexaluminato cálcico

Abstract

El propósito de la presente Tesis ha sido el desarrollo de materiales refractarios, conformados y hormigones, de alta alúmina aglomerados fundamentalmente por una matriz de espinela y hexaluminato de calcio, para su aplicación, en siderurgia. Para diseñar apropiadamente dichas matrices se establecieron previamente las relaciones de compatibilidad y de fusión en el sistema ternario: Al203- MgO-CaO, fundamentalmente en la región de alto contenido en alúmina, datos no disponibles en la literatura científica. Una vez establecido el sistema y teniendo en cuenta la información suministrada por el subsistema: monoaluminato de calcio (CaAl2O4)- espinela (MgAl2O4)- dialuminato de calcio (CaAl4O7), se diseñó y obtuvo un nuevo cemento de aluminatos de calcio conteniendo espinela, mediante el estudio de la sinterización reactiva de una mezcla de dolomita y alúmina. Dicho proceso ha sido patentado. Posteriormente, a partir de mezclas apropiadas del nuevo cemento y alúmina, se ha estudiado y establecido el mecanismo de reacción imperante en la formación de dichas matrices de espinela (MgAl2O4) y hexaluminato de calcio (CaAl12O19). Estudiándose igualmente su influencia en las microestructuras desarrolladas. Finalmente, con toda la información obtenida se diseñó y fabricó un nuevo hormigón de alta alúmina y una matriz de espinela y hexaluminato de calcio, el cual, en un ensayo piloto en una cuchara de aceria secundaria, presentó un mejor comportamiento al desgaste que los materiales actualmente utilizados. Estimándose por la ingeniería de planta que su uso doblaría como mínimo la vida actual de las cucharas. Por último, mediante un estudio post-mortem, se han podido confirmar las previsiones sobre el mecanismo de desgaste imperante y el papel desempeñado por las fases espinela y hexaluminato de calcio.