Volumen II - SAM

Los gases de alto horno también transportan álcalis volatilizados [4]. La reacción química que provoca la
desintegración por compuestos alcalinos de piezas de carbono, no ha sido determinada con exactitud, pero se
determinó una reacción de oxidación entre el carbono y el carbonato de K (K2CO3) a 799ºC, y este valor se
usa como la menor temperatura de reacción entre el carbono y los álcalis [6]. El carbonato de sodio oxida
activamente al grafito entre los 1300ºC y 1400ºC [7].
Los vapores de óxido de sodio y de potasio actúan en forma similar sobre los refractarios carbonosos, pero la
diferencia radica en que el óxido de potasio es más agresivo [8]. Los refractarios de carbono bajo la
influencia de estos vapores expanden.
La norma ASTM C454 permite estimar el probable comportamiento de los refractarios carbonosos durante
su uso ante la acción de los álcalis. Esta norma clasifica el grado de desintegración en función de la
condición superficial de la muestra:
• No afectada: no existen grietas visibles
• Ligeramente agrietado: grietas muy finas, de espesor similar a la de un cabello
• Agrietado: grietas con un espesor mayor a 0,4 mm (1/64 in)
• Desintegrado: muestra partida en una o más piezas
Las probetas de los dos grafitos evaluados (A y B), después del primer ciclo de ensayo, no resultaron
afectadas. Luego de tres ciclos, no mostraron evidencia de presencia de grietas. Sin embargo, se observó
acentuación de las imperfecciones superficiales en varias de las caras de las probetas y desgaste de las aristas
de los cubos en la muestra A.
El grafito comienza a oxidarse entre los 600ºC - 800ºC en presencia de oxígeno. Por encima de estas
temperaturas, la reacción se desarrolla con mayor velocidad [1]. A través de análisis termogravimétrico se
determinó que la temperatura de inicio de oxidación para la muestra A es de 630ºC y para la muestra B, es de
610ºC.
De acuerdo el ensayo de resistencia a la oxidación realizado, la pérdida de peso fue similar en ambas
probetas (A y B). En cambio, la pérdida de volumen fue levemente superior en la probeta conformada a
partir de la pieza A (tabla 6).
Tabla 6. Pérdida de volumen y pérdida de peso en las muestras A y B.
Muestra Pérdida de peso (%) Pérdida de volumen (%)
A 51,4 42,9
B 51,1 37,8
En la tabla 7 se presenta la pérdida de peso por hora de las muestras analizadas vs. información encontrada
en la bibliografía para diferentes calidades de carbono (común y microporoso) a distintas temperaturas de
tratamiento [8]. Se observa que los materiales de grafito evaluados presentan una oxidación levemente
mayor.
Tabla 7. Comparación de la pérdida de peso de diferentes calidades de carbono [8] y los grafitos estudiados.
Pérdida de peso/ hora (%)
Muestra 800ºC 1000ºC 1150ºC 1200ºC
Carbono común [8] 6,7 10,1 - 10,8
Carbono microporoso [8] 5,6 6,7 - 7,2
Grafito A - - 12,9 -
Grafito B - - 12,8 -
En general, para las muestras estudiadas los valores de densidad (bulk density) y porosidad aparente y
resistencia a la compresión en frío se encuentran dentro de las especificaciones establecidas por el fabricante
(densidad: 1,6 g/cm 3 y porosidad aparente: 23%; resistencia a la compresión en frío promedio: 24 MPa;
resistencia a la compresión mínima aceptable: 21 MPa).
Las piezas de grafito B presentan menores porcentajes de hierro y álcalis respecto a las muestras A. En
cuanto al contenido de hierro, éste debe ser lo más bajo posible ya que sus compuestos son catalizadores de
la reacción de Boudouard [8].
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