Qu’est-ce que l’alumine fondue brune ?
L’alumine fondue brune est un grain artificiel abrasif et réfractaire produit dans un four à arc électrique à des températures supérieures à 2 000 °C. La matière première principale est la bauxite (un minerai d’aluminium), fusionnée avec de petites quantités de coke et de ferraille. Ce procédé crée un matériau cristallin très dur, dense et chimiquement stable, composé principalement d’ alumine alpha (Al₂O₃) , généralement entre 94 % et 97 % , le reste étant principalement constitué d’oxydes de titane et de silice, qui forment une structure cristalline imbriquée et résistante.
| ALUMINE FONDUE BRUNE, TAILLE FENDUE | AL2O3 MIN | SIO 2 MAX | TIO 2 MAX | Fe2O3 MAX |
| 0-50 mm | 94,50% | 0,80% | 2,23% | 0,35% |
| 0-1 mm | 95,50% | 0,70% | 2,23% | 0,25% |
| 1 à 3 mm | 95,75% | 0,66% | 2,18% | 0,23% |
| 3-5 mm | 95,90% | 0,60% | 2,15% | 0,21% |
| 5-8 mm | 96,00% | 0,50% | 2,10% | 0,18% |
Propriétés clés qui en font un excellent matériau réfractaire
L’efficacité du BFA provient d’une puissante combinaison de propriétés physiques et chimiques :
Haute pureté et inertie chimique : Sa forte teneur en Al₂O₃ lui confère une excellente résistance aux attaques des acides, des scories et des métaux en fusion. Il est stable en atmosphères oxydantes et réductrices.
Dureté exceptionnelle (9 Mohs) : Deuxième après le diamant et le carbure de silicium, cette dureté se traduit par une résistance supérieure à l’abrasion et à l’érosion . Ceci est essentiel dans les applications où les revêtements réfractaires sont soumis à l’usure mécanique due aux charges solides, aux flux de gaz ou à l’agitation.
Point de fusion élevé (~2050°C) : Il reste solide et structurellement sain aux températures extrêmes rencontrées dans les fours industriels.
Résistance mécanique élevée : les grains BFA ont une résistance élevée à l’écrasement à froid et maintiennent leur résistance à des températures élevées, assurant l’intégrité structurelle du revêtement réfractaire.
Excellente stabilité volumique et faible dilatation thermique : Son coefficient de dilatation thermique est relativement faible, ce qui signifie qu’il se dilate et se contracte moins avec les variations de température. Cela réduit les contraintes thermiques et le risque d’écaillage (fissuration et pelage).
Bonne conductivité thermique : cette propriété permet un transfert de chaleur efficace à travers le revêtement, ce qui est bénéfique dans certaines conceptions de fours comme les fours à coke ou pour les échangeurs de chaleur.
Morphologie contrôlée des grains : Le BFA peut être concassé et tamisé selon des granulométries spécifiques. Sa forme de grains en blocs équiaxes (plutôt qu’allongés ou éclatés) permet une densité de tassement élevée, essentielle à la création de formes réfractaires solides et denses, à faible porosité.
Comment est-il utilisé dans les réfractaires ?
Le BFA est rarement utilisé seul comme brique monolithique. Il constitue plutôt un agrégat essentiel dans diverses formulations réfractaires :
En tant qu’agrégat : il forme la structure porteuse du produit réfractaire. Les grains sont liés entre eux par des poudres plus fines et une phase matricielle.
Dans les briques/formes réfractaires : c’est l’ingrédient principal des briques et formes à haute teneur en alumine utilisées dans des positions extrêmement exigeantes dans un four (par exemple, les lignes de scories, les trous de coulée, les blocs de brûleurs).
Dans les réfractaires monolithiques : c’est un agrégat clé dans les bétons, les mélanges à compacter et les mélanges à projeter qui sont coulés ou appliqués pneumatiquement pour former des revêtements.
En tant que charge : les grades fins de BFA sont utilisés pour combler les vides entre les agrégats plus gros, améliorant ainsi la densité et la résistance.
Applications réfractaires courantes
Les réfractaires à base de BFA se retrouvent dans les environnements les plus chauds et les plus agressifs de l’industrie lourde :
Industrie sidérurgique:
Revêtements de poches : en particulier dans la ligne de laitier, où la résistance aux scories d’acier corrosives est primordiale.
Revêtements de répartiteurs : pour coulée continue.
Blocs de taraudage et systèmes de canaux : pour canaliser l’acier en fusion.
Revêtements de hauts fourneaux : Dans certaines zones.
Fours à ciment et à chaux : comme revêtements résistants à l’usure dans la zone de combustion et autres zones à forte usure.
Traitement des métaux non ferreux : dans les fours pour le cuivre, le zinc et l’aluminium en raison de la résistance à la pénétration du métal en fusion.
Incinérateurs et usines de valorisation énergétique des déchets : lorsque la résistance aux gaz de combustion corrosifs et aux scories alcalines est requise.
Fours de fusion du verre : utilisés dans les vérificateurs de régénérateurs et autres zones non en contact direct avec la fonte du verre.
Industrie pétrochimique : Dans les reformeurs et les craqueurs où des températures et des pressions élevées sont présentes.