Análisis y mejora de la interfaz de las superficies entre concreto refractario alta alúmina en uso y vaciado de concreto refractario alta alúmina nuevos

Abstract

El uso de materiales refractarios en la industria que contiene procesos térmicos, representan un rubro importante en los costos de una empresa por el mantenimiento continuo que este debe tener, debido a los ataques que se presentan durante la operación y por los ambientes agresivos en los que están expuestos (abrasivos, choque térmicos, ataques químicos, entre otros); este costo no solo se ve en la reposición del material, sino en el costo de mano de obra y pérdida en producción por tener un equipo fuera de operación. En la actualidad se intenta mitigar el paro de equipo para reparaciones y se realiza recuperación de espesores con proyección de concreto refractario (gunning o shotcrete). Sin embargo, esto necesita de equipos especiales y personal calificado en ese tipo de instalaciones. Si finalmente se realiza la reparación total del revestimiento, al terminar la intervención se generan desperdicios resultado de las demoliciones y en su mayoría estas no son aprovechables, terminando en contaminación al medio ambiente. Buscando alternativas para mejorar la problemática expuesta, esta investigación evalúa la recuperación de espesores de concretos refractarios alta alúmina sin necesidad de requerir equipos específicos ni comprometiendo sus propiedades mecánicas. Por ello, se modificó la interfaz superficial entre un concreto refractario usado y uno nuevo, realizando modificaciones de tipo mecánicas y químicas con el uso de sílica coloidal (SC) de varias concentraciones, cumpliendo con las normas de American Society for Testing and Materials (ASTM). Se tomaron 30 probetas segmentadas, 15 con tratamiento mecánico superficial y 15 sin tratamiento mecánico superficial, pero en su totalidad sometidas a tratamiento superficial químico con los 3 tipos de sílicas coloidales (30, 40 y 50%wt). Se realizó ensayo de módulo de ruptura para comprobar la adherencia superficial que se daba luego del tratamiento térmico, revisando el tipo de fractura y si el valor resultante del ensayo de flexión era igual o superior al mínimo aceptado. Se efectuó la verificación de las superficies de las fracturas de las probetas con inspección visual en microscopio electrónico de barrido (SEM). Se encontró que el tratamiento mecánico superficial debe prevalecer sobre el tratamiento químico en la interfaz, ya que, el valor promedio de módulo de ruptura que se obtuvo cumple sobre el valor mínimo requerido. Las probetas tratadas químicamente con sílica coloidal al 40%wt obtuvieron mejor promedio de módulo de ruptura, frente a las otras concentraciones. (Texto tomado de la fuente).

The use of refractory materials in the industry that contains thermal processes, represents an important item in the cost of a company given the continuous maintenance that they must have, due to the damage that occurs during the operation and the aggressive environments in which they are exposed (abrasive, thermal shock, chemical exposure, among others); this cost is not only seen in the replacement of the material, but also in the cost of labor and loss of production when the equipment is out of operation. At this moment, we are trying to mitigate equipment downtime for repairs and thickness recovery is performed with gunning or shotcrete. However, this requires specific equipment and personnel qualified in this type of installation. If finally, the total repair of the lining is carried out, at the end of the intervention, waste is generated due to the demolition and most of it is not usable, resulting in environmental contamination. Looking for alternatives to improve the exposed problem, this research evaluates the recovery of high alumina refractory concrete thicknesses without requiring specific equipment or compromising its mechanical properties. Therefore, the surface interface between a refractory concrete in use and a new one was modified, making mechanical and chemical modifications using colloidal silica of different concentrations, according to the technical evaluations of the ASTM standards. Thirty segmented specimens were taken, fifteen with superficial mechanical treatment and fifteen without superficial mechanical treatment, but all of them subjected to chemical surface treatment with the three types of colloidal silica (30, 40 and 50%wt). A modulus of rupture test was carried out to check the surface adherence after the thermal treatment, checking the type of fracture and whether the resulting value was equal to or higher than the minimum accepted. The fracture surfaces of the test specimens were verified by visual inspection using a scanning electron microscope (SEM). It was found that mechanical surface treatment should prevail over chemical treatment at the interface, since the average modulus of rupture value obtained meets the minimum required value. The test specimens chemically treated with 40% wt colloidal silica obtained a better average modulus of rupture compared to the other concentrations.