matériau réfractaire à fraction d’alumine fondue blanche

Qu’est-ce que l’alumine fondue blanche ?

L’alumine fondue blanche est un minéral synthétique ultra-pur produit par fusion d’alumine de haute pureté (Al₂O₃) dans un four à arc électrique à des températures supérieures à 2000 °C. La matière première est généralement de l’alumine calcinée, une poudre dérivée de la bauxite via le procédé Bayer.

La désignation « blanche » provient de sa grande pureté (généralement  99,0 % à 99,5 % d’Al₂O3 ), ce qui lui donne un aspect blanc ou cristallin, la distinguant de l’alumine fondue brune (qui contient des impuretés comme la silice et le titane).

Propriétés clés en tant que matériau réfractaire

La valeur du WFA dans les applications réfractaires provient de sa combinaison exceptionnelle de propriétés physiques et chimiques :

1. Haute pureté et inertie chimique :

   • Grâce à sa faible teneur en impuretés (SiO₂, Fe₂O₃, etc.), il présente une excellente résistance aux attaques des scories, des acides et des bases, ce qui lui confère une grande stabilité même en milieux chimiques agressifs.

2. Haute réfractarité :

   • Son point de fusion est extrêmement élevé, d’environ  2050 °C . Cela lui permet de résister à des températures de service très élevées sans ramollir ni se déformer.

3. Excellente résistance et dureté mécaniques :

   • Le WFA est très dur (9 sur l’échelle de Mohs, juste en dessous du diamant). Cela confère aux réfractaires fabriqués à partir de ce matériau une résistance élevée à la compression à froid et une excellente résistance à l’abrasion et à l’érosion.

4. Bonne stabilité du volume :

   • Il possède un faible coefficient de dilatation thermique et ne subit pas de transformations de phase susceptibles d’entraîner des variations de volume importantes lors de cycles répétés de chauffage et de refroidissement. Il en résulte une excellente résistance aux chocs thermiques et à l’écaillage.

5. Porosité contrôlée (dans les produits façonnés) :

   • Utilisé comme agrégat dans les briques et les bétons réfractaires, il permet la formulation de structures réfractaires denses et résistantes, avec une porosité optimisée pour une performance maximale.

Composition physique et chimique

Comment est-il utilisé dans les matériaux réfractaires ?

Les cendres volantes sont rarement utilisées sous forme de blocs monolithiques. Elles sont plutôt transformées en diverses formes et utilisées comme granulats ou particules primaires dans les produits réfractaires.

1. Grains et poudres réfractaires

Il s’agit de la forme la plus courante. Les cendres volantes sont concassées, tamisées et broyées pour obtenir une gamme précise de tailles de particules :

• Granulats grossiers :  (par exemple, 0-1 mm, 1-3 mm, 3-5 mm) forment le squelette structurel des réfractaires façonnés et non façonnés.

• Poudres fines :  (par exemple, -200 mesh, -325 mesh) remplissent les vides entre les agrégats grossiers, créant une matrice dense.

• Farine/Micropoudres :  Utilisées dans les céramiques de pointe et les bétons réfractaires haute performance.

2. Réfractaires façonnés (briques et formes)

Les grains de WFA sont mélangés à des liants (et parfois à d’autres additifs) et pressés en briques ou en formes spéciales, qui sont ensuite cuites à haute température.

• Briques WFA :  Utilisées dans les zones les plus critiques des fours à haute température.

3. Réfractaires non façonnés (monolithiques)

Ces éléments sont installés sur site sans précuisson. Le WFA est l’agrégat clé dans :

• Récipients réfractaires :  mélanges secs à base d’eau, coulés ou vibrés sur place.

• Plastiques :  Matériaux malléables, semblables à de l’argile, mis en place par compactage.

• Mélanges projetés :  Mélanges appliqués par pulvérisation pour le revêtement ou la réparation des fours.

• Mélanges de pilonnage :  utilisés pour le compactage dans des zones spécifiques comme le fond des fours.

Applications courantes

Grâce à leurs propriétés supérieures, les réfractaires WFA sont utilisés dans les procédés industriels à haute température les plus exigeants :

• Industrie sidérurgique:

  • Revêtements de poche (en particulier les revêtements de travail).

  • Plaques de vannes coulissantes et blocs de puits.

  • Revêtements et mobilier de répartiteur.

  • Zones des fours à arc électrique et des hauts fourneaux exposées à une abrasion sévère.

• Industrie pétrochimique :

  • Revêtement des unités de craquage catalytique dans les raffineries de pétrole.

  • Réformateurs et autres réacteurs à haute température.

• Industrie de la céramique et du verre :

  • Mobilier de four (étagères, supports) pour la cuisson de céramiques techniques, d’articles sanitaires et de porcelaine.

  • Contrôleurs et régénérateurs dans les fours de fusion du verre.

  • Revêtement intérieur des réservoirs en verre.

• Métaux non ferreux :

  • Revêtements pour fours de maintien et de fusion de l’aluminium.

  • Fours pour le traitement du cuivre, du zinc et d’autres métaux.

• Industrie du ciment et de la chaux :

  • Revêtements de zone de combustion et de zone de transition dans les fours rotatifs.

• Incinérateurs et usines de valorisation énergétique des déchets :

  • Résiste aux gaz de combustion corrosifs et aux cendres abrasives.