De manière générale, les briques à haute teneur en alumine ne doivent pas être utilisées dans les fours à atmosphère alcaline. En effet, le milieu alcalin et acide contient également du chlore, qui pénètre les couches profondes des briques à haute teneur en alumine en formant un gradient, ce qui peut entraîner l'effondrement de la brique réfractaire.
Après érosion par un milieu alcalin, la brique à haute teneur en aluminium présente des fissures horizontales. Cette érosion est due à la présence de gris combustibles, de gaz de combustion et de composants alcalins provenant d'autres produits. Ces composants réagissent avec la phase vitreuse et la mullite contenues dans la brique.
Les briques à haute teneur en aluminium, corrodées par des composés alcalins, présentent une surface alcali-corrosive. La combustion génère également des nitrates attractifs qui se déposent dans les interstices des briques. La réaction des dépôts ainsi formés crée une nouvelle phase complexe. Au contact de ces dépôts, une réaction d'anti-vaporisation se produit, provoquant la fissuration ou le détachement des briques. Par ailleurs, la corrosion thermique est un problème majeur pour les briques réfractaires, notamment en raison de l'érosion du quartz Fang, du Skywine et du quartz-silice. L'utilisation de ces briques réfractaires est donc plus problématique que celle de briques froides.
Les dommages causés aux briques par le dioxyde de silicium sont également très importants. La silice se dissout dans la phase liquide des briques à haute teneur en aluminium. La fusion du nitrate et des pierres de silicium à bas point de fusion génère une grande quantité de cette phase liquide. Plus la teneur en silice de la brique est élevée, plus la quantité de phase liquide est importante. Un excès de phase liquide déforme les briques à haute teneur en aluminium. La silice est également endommagée. La consommation de la silice libre entraîne l'érosion de la phase Mo Lai Shi. La réaction du nitrate et de la mullite peut ensuite provoquer une expansion destructrice de la brique à haute teneur en aluminium.
Les briques à haute teneur en alumine présentent une excellente résistance aux hautes températures et à l'abrasion. Elles sont largement utilisées pour le revêtement de divers fours industriels, tels que les hauts fourneaux, les fours à air chaud et les fours rotatifs. Cependant, leur utilisation est limitée dans les fours industriels fonctionnant en atmosphère alcaline.
Les propriétés chimiques des briques à haute teneur en alumine leur confèrent une résistance aux milieux acides. Cependant, en milieu fortement alcalin, comme dans les fours à ciment ou les fours à verre, ces briques réagissent avec les oxydes de métaux alcalins, ce qui provoque leur fissuration et leur désintégration. La réaction entre les briques d'Al₂O₃ et les oxydes de métaux alcalins conduit généralement à la formation d'un gel d'aluminosilicate alcalin, dont le point de fusion bas lui permet de s'infiltrer facilement dans les fissures.
Pour résoudre ce problème, plusieurs stratégies ont été mises en œuvre afin d'améliorer la résistance des briques à haute teneur en aluminium aux milieux alcalins. L'une d'elles consiste à ajouter de la magnésie ou du spinelle aux briques. La magnésie ou le spinelle réagissent avec les oxydes de métaux alcalins pour former des phases spinelles stables, ce qui renforce la résistance des briques d'Al₂O₃ à la fissuration induite par les réactions alcalines. Une autre solution consiste à appliquer un revêtement protecteur à la surface des briques à haute teneur en alumine afin d'empêcher tout contact direct avec le milieu alcalin.
En résumé, les briques à haute teneur en aluminium présentent une applicabilité limitée pour le revêtement des fours industriels en atmosphère alcaline. Afin d'améliorer la résistance des briques d'Al₂O₃ en milieu alcalin, il est nécessaire d'y ajouter certains minéraux ou revêtements pour éviter les réactions nocives avec les oxydes de métaux alcalins. Le choix du matériau approprié pour le revêtement des fours industriels est crucial pour réduire les risques potentiels et optimiser les coûts.
Date de publication : 19 mai 2023
