Análisis y mejora de componentes nocivos en aglomerantes de uso común para hornos de cemento ladrillos refractario

Los ladrillos refractarios son un material indispensable en los hornos de cemento y diversos equipos industriales de alta temperatura. Se trata de materiales inorgánicos no metálicos con una refractariedad no inferior a 1580 °C, que poseen una excelente estabilidad a altas temperaturas y resistencia a la erosión química. Los ladrillos refractarios no solo se utilizan en hornos de cemento, sino también en industrias como la siderúrgica, la de metales no ferrosos, la del vidrio, la cerámica, la petroquímica y la de generación de energía, donde constituyen un material básico clave para garantizar la seguridad de los equipos y la eficiencia de la producción en operaciones industriales de alta temperatura.

I. Principales indicadores de rendimiento de los ladrillos refractarios

El rendimiento de los ladrillos refractarios abarca principalmente cinco aspectos: rendimiento estructural, térmico, mecánico, de servicio y operativo.

(1) Rendimiento estructural: Según la norma GB/T2997—2015, los principales indicadores incluyen la porosidad, la densidad aparente y la absorción de agua. Con el aumento del tiempo de cocción, la porosidad y la densidad aparente de los ladrillos refractarios varían, lo que afecta significativamente su resistencia al calor y su resistencia mecánica. 

(2) Propiedades térmicas: De acuerdo con la norma GB/T7320—2008, estas incluyen la conductividad térmica, el coeficiente de dilatación térmica, el calor específico y la emisividad térmica, y son parámetros clave para evaluar la estabilidad de los ladrillos refractarios a altas temperaturas.

(3) Propiedades mecánicas: De acuerdo con las normas GB/T5072—1985 y GB/T3001—2000, estas incluyen la resistencia a la compresión, la resistencia a la flexión y la resistencia al impacto.

(4) Rendimiento en servicio: Estas incluyen la refractariedad, la temperatura de reblandecimiento bajo carga, la resistencia al choque térmico, la resistencia a la escoria y la resistencia a la oxidación, y son criterios importantes para determinar si los ladrillos refractarios son adecuados para las partes críticas de los hornos de cemento.

(5) Trabajabilidad: Estas propiedades incluyen fluidez, plasticidad, cohesión y endurecimiento, las cuales afectan directamente el desempeño de los ladrillos refractarios durante el moldeo y la construcción.

II. El papel y los problemas de los aglomerantes en la producción de ladrillos refractarios

En el proceso de producción de ladrillos refractarios, los aglomerantes desempeñan un papel crucial al unir firmemente las diversas materias primas refractarias y son aditivos importantes para garantizar la estabilidad y la calidad del moldeo de los bloques de ladrillo. Los aglomerantes comunes para ladrillos refractarios se dividen en dos categorías principales: orgánicos e inorgánicos.

Los aglomerantes orgánicos incluyen resina fenólica, licor residual de pulpa, dextrina, jarabe y asfalto.

Los aglomerantes inorgánicos incluyen arcilla, silicato de sodio, cemento y fosfatos.

Los ladrillos refractarios requieren aglomerantes antes de la cocción para asegurar un cuerpo denso. Sin embargo, durante la cocción a alta temperatura y su uso, la materia orgánica del aglomerante se descompone y volatiliza, liberando diversos componentes nocivos. Estos componentes no solo afectan la calidad de los ladrillos refractarios, sino que también pueden repercutir negativamente en el rendimiento del clínker de cemento y en el medio ambiente.

III. Fuentes e impactos de los componentes nocivos en los ladrillos refractarios

Actualmente, la resina fenólica, los polvos orgánicos y los aglomerantes de licor residual de pulpa, comúnmente utilizados en los hornos de cemento, se descomponen fácilmente durante la sinterización o el uso, generando COV (compuestos orgánicos volátiles). Estos incluyen principalmente compuestos de benceno, organoclorados, cetonas, alcoholes y éteres. Estos productos químicos, al descomponerse a altas temperaturas, pueden causar los siguientes problemas:

Contaminación ambiental: Los COV, durante su emisión, forman ozono y smog fotoquímico, lo que afecta la calidad del aire;

Afectación de la calidad del producto: Los gases que se forman tras la descomposición de los aglomerantes orgánicos pueden causar microporos o fisuras en el interior de los ladrillos refractarios, reduciendo su densidad y resistencia a la corrosión;

Daños para la salud de los operarios: Algunos compuestos orgánicos volátiles son tóxicos, lo que impone mayores exigencias de protección ambiental en el entorno de producción.

IV. Directrices para la mejora de los aglomerantes de ladrillos refractarios

Para reducir las emisiones contaminantes durante el uso de ladrillos refractarios, la industria está promoviendo gradualmente el uso de aglomerantes ecológicos y sistemas de unión inorgánicos. Las áreas clave para la mejora incluyen:

Sustituir los aglomerantes orgánicos por aglomerantes inorgánicos, como fosfatos, silicato de sodio y cemento de aluminato. Estos aglomerantes ofrecen mayor estabilidad a altas temperaturas y no producen compuestos orgánicos volátiles (COV) nocivos.

Optimizar las proporciones y formulaciones de los aglomerantes: Controlando la cantidad y la reactividad de los aglomerantes, se puede garantizar la resistencia al moldeo de los ladrillos refractarios y, al mismo tiempo, reducir el contenido de impurezas orgánicas.

Mejorar el proceso de cocción: Controlando con precisión la temperatura y el tiempo de sinterización, se puede promover la descomposición o transformación completa del aglomerante, reduciendo la materia orgánica residual.

Desarrollar aglomerantes ecológicos y con bajas emisiones de carbono: Utilizar nuevas materias primas, como minerales inorgánicos naturales y materiales cementantes compuestos, para mejorar el desempeño ambiental de los ladrillos refractarios.