Dans les industries à haute température, tels que la métallurgie, le ciment et la verrerie, les matériaux réfractaires sont confrontés à des défis considérables. Les chocs thermiques intenses, les hautes températures et l'érosion chimique peuvent rapidement dégrader les matériaux réfractaires traditionnels, entraînant des coûts de remplacement élevés et des arrêts de production non planifiés. C'est dans ce contexte que les briques en spinelle magnésium-aluminium se sont imposées comme une solution innovante.

Composition et Structure Microscopique des Briques en Spinelle Magnésium-Aluminium

Les briques en spinelle magnésium-aluminium sont principalement composées de magnésie (MgO) et d'alumine (Al₂O₃), qui forment un spinelle magnésium-aluminium (MgAl₂O₄) lors de la fabrication. Cette structure cristalline particulière confère à la brique des propriétés exceptionnelles. Microscopiquement, la structure est dense et homogène, avec une bonne adhésion entre les grains, ce qui contribue à sa stabilité physique et chimique.

Principes des Propriétés à Haute Température

Résistance au Choc Thermique

La capacité des briques en spinelle magnésium-aluminium à résister aux chocs thermiques est due à leur faible coefficient de dilatation thermique, estimé à environ 7-8×10⁻⁶ /°C. Lorsque la température varie rapidement, la brique ne subit pas de contraintes mécaniques excessives, ce qui évite la formation de fissures.

Résistance à la Compression et Stabilité Volumique

Les briques présentent une haute résistance à la compression, pouvant atteindre 80-120 MPa. Cette forte résistance permet à la brique de maintenir sa forme et sa structure sous des charges importantes. En outre, leur stabilité volumique est excellente, avec une variation de volume inférieure à 1% entre la température ambiante et 1500°C.

Résistance à la Température et à l'Érosion

Les briques en spinelle magnésium-aluminium ont une température de fusion supérieure à 2100°C, ce qui leur confère une excellente résistance à la température. En plus, elles sont très résistantes à l'érosion chimique des laves métalliques et des gaz corrosifs, ce qui les rend adaptées aux environnements hostiles des industries à haute température.

Synergie des Propriétés pour une Durée de Vie Allongée

La combinaison de ces propriétés permet aux briques en spinelle magnésium-aluminium de résister efficacement aux chocs thermiques et d'avoir une durée de vie prolongée. Par exemple, dans un four de ciment, les briques traditionnelles ont une durée de vie d'environ 6-8 mois, tandis que les briques en spinelle magnésium-aluminium peuvent durer jusqu'à 18-24 mois, réduisant considérablement les coûts de maintenance et de remplacement.

Applications Pratiques

Les briques en spinelle magnésium-aluminium sont largement utilisées dans diverses industries à haute température. Dans l'industrie sidérurgique, elles sont utilisées pour la construction des fours électriques et des convertisseurs. En cimenterie, elles sont utilisées dans les zones les plus sollicitées des fours rotatifs. En verrerie, elles sont utilisées pour les fours de fusion des verres.

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