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Minerales Refractarios Los modernos procesos metalúrgicos a elevadas temperaturas exigen materiales refractarios para revestimientos de hornos que pueden resistir temperaturas muy elevadas, si estos materiales presentan indicios de fusión por debajo de los 1500°C , no entran en la clasificación de materiales refractarios. Otros requisitos necesarios para que un material sea clasificado como refractario es que estos no reaccionan con los materiales que se estén fundiendo, que sean lo suficientemente fuerte para resistir el peso y el desgaste de los materiales fundidos y de la escoria, que resistan a los cambios bruscos de temperatura, y que se les pueda moldear en forma de ladrillos u otra forma geométrica semejante. Algunos refractarios se necesitan para resistir grandes temperaturas además de los hornos, en usos eléctricos y cerámica. En las industrias del hierro y el acero, los refractarios se necesitan para revestir los altos hornos de fundición de mineral de hierro, para los hornos de acero, hornos de solera, pozos de impregnación pérmica, hornos de recalentamiento, calderas generadoras de vapor y hornos de coque. En cuanto a los servicios públicos se usan en las centrales generadoras de energía eléctrica y gas, locomotoras a vapor, hornos de incineración, etc. Generalmente se fabrican con los refractarios ladrillos y otras formas unificadas, tales como retortas, muflas, baldosas, cúpulas y bloques de tanques de vidrio. Variedades principales de los refractarios: Los refractarios comunes se agrupan generalmente en las denominaciones de arcilla refractarias, sílice, magnesita y cromo. a) Arcillas refractarias: las arcillas refractarias constituyen la parte más importante de los refractarios modernos. La mayoría de ellas son combinaciones de arcillas refractarias con pedernal, no plásticas, arcillas plásticas

moderadamente refractarias y arcillas de gran contenido de alúmina. Su resistencia al calor oscila entre los 1470 y 1640°C y se utilizan para hornos, calderas, retortas de petróleo y revestimientos de varios tipos de hornos. b) Refractarios de sílice: La sílice, en sus numerosas formas naturales, es un refractario muy utilizado en la industria. Las formas mas comunes son cuarcita (ganister) y el cuarzo triturado que unido a un 2% de cal, se emplea en ladrillo de sílice, que constituyen un importante producto refractario frente a los ácidos utilizados en muchos procesos metalúrgicos. También se emplean arena común y diatomita, y la arenisca berea. En los EE.UU los principales depósitos de ganister son las cuarcitas de Tuscarora y Baraboo, de Pennsylvania y Wisconsin, respectivamente. Los ladrillos de sílice so muy refractarios y no se ablandan de modo apreciable antes de llegar a su punto de fusión , pero se descascaran si se calientan o se enfrían bruscamente. c) Refractarios con gran contenido de alúmina: Todos los minerales del grupo de las sillimanitas se convierten en mullita con un punto de fusión de 1810°C. Ello produce un refractorio de coste elevado , pero muy buscado, especialmente para objetos de porcelana muy refractarios y resistentes que se emplean en los nucleos de bujías de encendido , porcelanas eléctricas y porcelanas para laboratorios. La baurita a la que se añade una liga de arcilla, se emplea para fabricar ladrillos refractarios de elevado contenido en alumina. Debido a las impurezas presentes, dichos ladrillos funden a una temperatura inferior al punto de fusión de la alumina. Se emplean principalmente para revestimientos de hornos de aceros de solera. Los ladrillos refractarios con gran contenido de alumina se hacen con diásporo y combinaciones de arcillas plásticas y de pedernal. El ladrillo denominado de “sesenta por ciento “ sustituye a los ladrillo de arcilla refractaria en las calderas.

d) Refractarios de magnesia: La magnesita apagada se emplea principalmente como refractorio básico en las escorias básicas de hornos metalúrgicos, hornos de cemento y para usar frente a materiales corrosivos. El éxito que han tenido el convertidor básico, el horno básico de solera y los hornos eléctricos se debe en no pequeña proporción al empleo de este material. El carbonato se calcina a 1500°C , pierde el anhídrido carbonico, y la magnesita se convierte en periclasa. Esta se dispone en ladrillo de magnesita o se le emplea en granulos que forman los lechos de hogar de los hornos básicos de acero , pero no el tecgo debido a su tendencia a dilatarse y descascararse. La dolomita apagada se emplea para formar ladrillos de magnesia utilizados en los hornos básicos de solera, siendo preferida la magnesita por ser mas barata. La espinela para usos refractarios se hace artificialmente fundiendo magnesita calcinada y alumina en un horno eléctrico luego el producto se mezcla con una porción de arcilla grasa y se forma el ladrillo refractario que tiene la formula de la espinela. Se emplea como ladrillo especial para hornos y también como cemento refractario. e) Cromo : Este mineral constituye una de las mejores sustancia refractarias conocidas debido a su elevado punto de fusión y notable estabilidad física y química. Con él se forman ladrillos muy resistentes que se emplean en las paredes laterales del conducto de escorias de los hornos de fundición de acero, cobre y níquel, asi como en los hornos químicos cerámicos. Gracias a su coste bajo esta desplazando al ladrillo de magnesita en ciertas aplicaciones técnicas. Se emplea aproximadamente 1.2 kg de cromita por tonelada de acero producido. f) Refractarios de zirconia: La zirconia (ZrO2) es una de las sustancias mas refractarias conocidas. Es fuerte y dura, resiste el desconchado y es relativamente inerte a las escorias y sustancias corrosivas. Los crisoles de zirconia resisten temperaturas hasta de 2500°C. Se emplean para refinar metales preciosos y en hornos eléctricos. Los minerales de zirconia empleados son : el zircón, que es el silicato y la baddeleyita, que es el óxido. Se obtienen de

la arena de playa en la india, el Brasil , florida y Nueva Gales. g) Materiales refractarios varios: el grafito y el carbón se emplean para fabricar ladrillo refractario de carbono. El grafito puede ser tanto natural como producto de horno eléctrico. El carbón se obtiene del coque y del carbón vegetal. Se emplean ladrillos de carbono para hornos, sin embargo se consume a altas temperaturas en una atmosfera oxidante o cuando están en contacto con los óxidos fundidos de metales. El oxido de berilio con un punto de fusión de 2300°C forma un material semejante a porcelana adecuada para crisoles. El rutilo con cal como aglomerante se utiliza en los ladrillos refractarios a los ácidos. El olivino ha s¿resultado ser un importante refractario que sustituye a la cromita en los hornos de acero. El talco constituye un refractorio muy duro que se utiliza en utensilios pequeños tales como camisas de gas. El carburo de sílice o carborundo como es conocido mayormente, es un producto artificial de excelentes cualidades refractarias que resiste 2240°C , además resiste acidos, elevada conductividad calorífica y se emplea generalmente lo mismo de ladrillo de alto contenido en alumina.

Arenas de fundición Las arenas de fundición son las arenas siliceas empleadas en los canales para colar los metales y las arenas de moldeo son las utiolizadas para hacer los moldes y los hoyos o madros de los moldes. Como es necesaria una liga para que se adhieran las arenas de fundición es esencial añadir cierta proporción de arcilla, pero no es necesario que sea arcilla. Las arenas para madros se ligan con petróleo, resina, u otras sustancias. Las especificaciones necesarias para las arenas son : la finura, adherencia, permeabilidad, punto de sinterizacíon, y duración. La finura del grano afecta la permeabilidad, esta es necesaria para permitir el escape de los gases. Si el punto de sinterización es bajo, la arena se quemara en el vaciado.

Caliza y cal La caliza y la cal tienen empleos variados en la industria metalúrgica. Se utilizan unos 25 millones de toneladas de cal como piedra fundente en los hornos metalúrgicos, principalmente en los de hierro y metales no férreos. Sirve para separar la sílice y producir una escoria delgada y básica que recoja y retenga las impurezas que se separen del metal. La cal tiene cada vez mas empleo en la metalúrgica. De los 6 millones de toneladas de cal que se fabrican anualmente en los Estados Unidos, casi el 20% se emplea metalúrgicamente para fundentes en los hornos. En los hornos de acero de solera se añade cal ( con caliza) para separar las impurezas. Con el creciente uso de la chatarra de hierro se añade mas cal al fundido. En cianuracion la cal se añade para neutralizar las sales acidas solubles, coagular fangos y proteger contra el anhídrido carbonico.

Otros materiales metalúrgicos: Arena de hornos: Se usa para revestir fondos y paredes de hornosde solera abierta y otros. Estas arenas tienen un elevado contenido de sílice, deben contener cierta cantidad de arcilla de liga o se le añade la necesaria. Bauxita: Además de sus otros numerosos usos, sirve para corregir las escorias en la fundición de hierro. Bórax: El bórax es un buen fundente para los metales de soldadura de latón y otras y se utiliza también en la fundición de cobre, refinado de oro y plata y ensayos químicos. Algunos boruros actúan como desoxidante para impedir las escamas y la espuma en la fabricación de latón y bronce y el ferroboro se emplea como desoxidante para ciertos aceros. Minerales de estroncio: El metal estroncio se alea con el cobre para intensificar la dureza y disminuir las burbujas de aire. El esctroncio junto al estaño mezclado al plomo forma un metal mas duro y mas duradero para baterías acumuladoras. Dolomita: Se emplea como fundente en los altos hornos, principalmente en la fabricacion de ferrosilicio y

ferromagneso, porque arrastra ,muy poca cantidad de la sílice o del manganeso a la escoria. Fosfato: se emplea metalúrgicamente como ferrofosforo que se obtiene fundiendo rocas fosfáticas y mineral de hierro añadido a aceros especiales.