CORROSION DE REFRACTARIOS SILICO-ALUMINOSOS CAUSADA POR CENIZAS DE CARBON

ALBERTO BONOLI BERNARDI ¹

Trabajo de Ascenso de la categoría de Profesor Agregado a Profesor Asociado

RESUMEN

Se emprendió este trabajo con la finaliad de determinar cuales podían ser las causas por las cuales, cenizas de carbones muy volátiles y de determinada composición química producen fuerte corrosión en las paredes (de material refractario silimanítico) que soportan las tuberías de agua de una caldera generadora de vapor sobrerrecalentado.

La caldera, (apta para el aprovechamiento de carbones de elevado contenido de sustancias volátiles), multitubular, del tipo de rejilla móvil, gastando promedio de 450 Kg/hora de carbón produce aproximadamente 60-70 Kg/hora de cenizas. Los gases de combustión contienen un promedio de 0,7% de SO2.

Usando carbón de este tipo es aconsejable soplar aire, en parte por debajo de la rejilla y en parte (20% del total) por encima de la misma, con la finalidad de crear en la cámara de combustión, una turbulencia que permita el mejor aprovechamiento de las sustancias volátiles; pero debido a esta turbulencia parte de las cenizas producidas y proyectadas hacia las paredes refractarias de la cámara de combustión, forman progresivamente una incrustación de tal magnitud (espesor promedio 20-30 cm. con máximos de hasta 80 cm.) que queda altamente afectado el rendimiento de la caldera.

Normalmente después de un mes y sin apagar la caldera, se quitan las incrustaciones que se han ido formando, con el auxilio de unas barras de hierro manajadas desde el exterior de la misma caldera.

Muchas veces la dureza de la incrustación y la fuerte adherencia de la misma al refractario producen también la separación de parte del refractario.

En este momento se parecia claramente que el refractario ha sido objeto de fuerte corrosión química con destrucción de varios centímetros de espesor del mismo.

Por estas razones la separación de la incrustación se efectúa normalmente una sola vez, porque al intentarlo de nuevo el espesor de la pared refractaria habrá quedado tan reducido que ya no compliría con su cometido. así que después de mes y medio de encendida hay que volver a apagar la caldera con el fin de reconstruir las paredes que soportan las tuberías de agua.

Se enfocó la investigación sobre las reacciones que se establecen entre cenizas y refractario y sabiendo que dichas reacciones llevan a la formación de masas parcialmente fundidas se consideró que las mismas son responsables de la incrustación y su adherencia al refractario.

Por sí mismas las cenizas son muy poco fusibles. El análisis químico demostró que la corrosión era inevitable por que las cenizas estaban formadas por materiales altamente básicos (CaO= 73% y MgO= 9%); por lo tanto se aconsejó descartar el uso de refractarios de tipo silimanítico.

Cabe además añadir que si el refractario hubiese tenido estructura homogénea, su resistencia aun insificiente, hubiese sido indudablemente mayor. El examen microscópico indicó que el refractario estaba formado por cristales de corindón rodeados por una masa cuyo contenido de sílice era más alto que el que correspondía a la composición total promedio.

Así que la relativa acidez de la masa aglutinante era realmente responsable de este ataque tan violento y por consiguiente de la profundidad de la corrosión en un tiempo tan relativamente breve.

El problema fundamentalmente resultó ser bastante claro y referente a su resolución técnica no presentó mayores dificultades; el simple cambio del tipo de refractario mejoró notablemente el tiempo de duración de las paredes.

Posteriormente se profundizó más el estudio para intentar de dar una respuesta satisfactoria al mecanismo de la corrosión siguiendo el camino que se presenta a continuación.

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¹ Universidad de Oriente, Núcleo Bolívar, Escuela de Geología y Minas, Departamento de Minas, Noviembre 1975.