Que sont-ils?
Les bétons réfractaires comprennent des agrégats grossiers ou finement moulus, comme le sable, l'aluminium ou l'oxyde de magnésium, ainsi qu'une phase de liant souvent poreuse comme ciment; monocalcium luminate dans des environnements performants. L'aluminate monocalcium, comme mentionné, est formé à partir de la cuisson du carbonate de calcium (lime) et de l'alumine, soit par des processus de fusion, de clinker ou de sintering(3). Il peut ensuite être utilisé d'une manière analogue au ciment Portland.
Le développement du ciment de type aluminate dérivé d'une exigence de stabilité - les ciments communs à base de silicate de calcium se sont avérés dépourvus de résistance au sulfate et n'ont pas eu des niveaux de performance élevés à haute température(4) dans les années 1920. Dans les années 1960, des réfractaires de haute qualité à base de ciments d'alumine de calcium et d'agrégats de type alumine devenaient disponibles, ce qui était très performant en termes de stabilité thermique, de résistance à l'abrasion et de lutte contre l'érosion chimique(5,6). Dans les années 1970, des résines inférieures contenant du ciment devenaient disponibles, avec une teneur en ciment considérablement réduite, composée de divers oxydes métalliques et déflocculants et d'autres additifs(7,8). Les réfractaires contemporains sont constitués de quantités variables de ciment, selon l'application désirée, avec une variété d'additifs.
Fer chromite et farine de chrome
Chromite de fer est le minerai naturel de chrome. Il a un point de fusion de 2 040 oC et est « presque chimiquement inerte »(10). La chromite a trouvé l'utilisation comme matériau réfractaire à part entière, au lieu d'être un composant dans le ciment réfractaire, avec sa teneur élevée en chromia fournissant un matériau très stable résistant à l'humidification(11), en dépit de l'échec mentionné précédemment sous haute charge de poids.
L'utilisation de composés chromés dans des environnements réfractaires remonte à plus de cent ans. Les réfractaires de chromite juste avaient été utilisés dans les environnements de fabrication de fer et d'acier toutefois sous une charge de poids élevée tendaient mécaniquement à s'effondrer et à échouer (12). Les fonderies d'Europe occidentale et centrale utilisaient des briques de magnésie en silicate qui se sont bien comportées, mais ont été considérablement améliorées par l'ajout de chromite, en particulier dans les zones de résistance aux chocs et aux éclats(13). Dans les années 1960, les fonderies introduisaient de l'oxygène directement dans leurs fours, ce qui a entraîné des températures de fonctionnement plus élevées et des briques de type silicate ont commencé à être remplacées par des briques de chromite à pointe smagnésique pour une meilleure performance à des températures élevées(14) . Lorsque vous travaillez dans des conditions oxydantes, il est impératif de considérer l'oxydation possible de tous les composés présents. Un problème connu avec le chromate comme réfractaire est que dans certaines conditions très oxydantes, le chrome (iii) peut s'oxyder au chrome(vi), qui est un cancérogène connu. L'inclusion d'une grande quantité d'oxyde d'aluminium dans le composant réfractaire a été trouvée pour soulager une telle oxydation(15).
La farine de chrome est la poudre incroyablement finement moulue de la chromite de fer et est largement utilisée dans la production de briques réfractaires au chrome de magnésie, pour la construction de fours et de fours(16,17).
Sous forme de briques réfractaires, la chromite aux côtés de l'alumine et de l'oxyde de magnésium s'est avérée stable et forte jusqu'à 1 900 oC(18). Il est important de noter que cette valeur est inférieure au point de fusion publié de la chromite, mais sous forme de brique aux côtés d'autres matériaux, il est beaucoup plus facile à utiliser, manipuler et contenir. Une brique réfractaire comprenant uniquement la chromite n'a pas donné de meilleur rendement que n'importe lequel des briques de composition mixte chromite-alumine-magnésium, ce n'est pas un inconvénient, cependant, que les autres matériaux viennent à un coût inférieur à la farine de chrome. Il convient de noter que le chrome de la magnésite moulé est plus dense qu'il ne l'est sous forme de brique, car il est moins poreux(19,20).
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