BE566045A

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Publication number: BE566045A
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Description

On sait que les possibilités d'utilisation des briques de magnésite commerciales très réfractaires et très basiques sont limitées car, par suite de leur coefficient de dilatation élevé, ces briques n'ont qu'une très faible résistance aux changements de températures. On sait, de plus,'que l'on peut faire des briques de magnésite spéciales, très solides aux changements de températures, en effectuant des opérations de granulation convenable sur la magnésite et en y mélangeant des minerais de chrome et/ou de la terre d'alumine.

Les briques spéciales de magnésite additionnées de terre d'alumine ne sont toutefois pas aussi réfractaires que les

brigues de magnésite pure et, pour cette raison, on ne peut les utiliser que dans des fours fonctionnant à des températures modérément élevées, d'environ 1500 , tels que ceux que l'on utilise dans les industries des métaux, du ciment et de la chaux.

Pour des conditions plus exigeantes, en particulier en sidé- rurgie, ces briques ne conviennent pas.

Les briques de magnésite au chrome renfermant un excès de minerais de chrome ont une nature réfractaire voisine de celle des briques, de magnésite pure, si bien qu'on peut les utiliser aussi dans les fours de l'industrie de l'acier.

Depuis que l'on utilise des briques de magnésite au chrome, on déplore toutefois leur faible durée de service dans les fours pour l'acier. En effet, sous l'action de l'oxyde de fer, présent sous forme de poussière volante et de vapeur de fer, elles su- bissent une détérioration particulière plus ou moins rapide, connue sous le nom de "bursting" (éclatement).

En outre, étant donné que la plupart des usines de briques de magnésite sont situées dans des pays où les minerais de chro- me n'ont pas une nature convenant à l'application comme réfrac- taire, l'utilisation d'un pourcentage élevé de minerais de chro- me importés représente pour ces usines un inconvénient plus ou moins lourd à supporter selon la situation du marché.

Par des recherches systématiques, la demanderesse a trouvé que l'on pouvait préparer des briques résistant aux changements de températures n'ayant pas les inconvénients mentionnés ci- dessus, si l'on ajoute à la magnésite frittée, au lieu de la terre d'alumine et/ou du minerai de chrome, du spinell de magnésium et d'aluminium, obtenu synthétiquement par une opéra- tion spéciale; à raison de 6 à 40 % en poids, de préférence 10 à 30 %, spinell qui correspond presque à la formule connue du spinell MgO.A1203 (28,4 % MgO +71,6% A1203). Il est d'une importance capitale qu'il s'agisse, dans cette addition, de

@ spinell d'aluminium et de magnésium déjà formé à l'état cris- tallisé.

Si l'on n'ajoutait que de la terre d'alumine, celle-ci se combine.rait principalement avec la silice présente pour donner des silicates d'aluminium, corps qui possèdent, en parti- culier en présence de fer, un faible caractère réfractaire et par suite une faible résistance à l'action combinée du feu et de la pression. Par contre, les spinells de magnésium et d'aluminium préformés sont chimiquement inertes et neutres, ils ne s'unissent pas ou à un beaucoup plus faible degré'à la siliêe et ils ne sont pas éliminés.

Ainsi, une bonne résistance aux changements de tempéra- tures est assurée avec en même temps une bonne résistance à l'action combinée du feu et de la pression. Le spinell de magnésium et d'aluminium du genre utilisé ci-dessus ne se trouve pas dans la nature ou n'existe qu'en quantité ou en association de minerais qu'il n'est économiquement pas possible de prendre en considération, d'où. la nécessité de préparer artificielle- ment ce spinell de magnésium et d'aluminium.

On sait que l'on peut préparer un tel spinell par fusion conjointe de magnésie ou de magnésite et de terre d.'alumine dans le four à arc. On sait de plus que le spinell de magné-- sium et d'aluminium artificiel a de très intéressantes proprié- tés de résistance au feu et que ce spinell est déjà'utilisé dans la fabrication d'objets de céramique soumis à de sévères traitements thermiques. Toutefois, en raison du prix élevé de ce produit, cette matière première n'est généralement utilisée que lorsqu'il s'agit par exemple de petits ustensiles de laboratoire résistant aux températures élevées.

On sait de plus que la qualité des briques de magnésite ou de magnésite au chrome telles que celles dont on se sert ordinairement pour la garniture intérieure des fours en métal- lurgie, se trouve améliorée lorsque ces produits renferment .des spinells demagnésium et d'aluminium.

Mais généralement pour fabriquer des briques renfermant des spinelle, on provoque par exemple la formation de l'oxyde de magnésium et de l'oxyde d'aluminium, à partir d'une masse de départ de composition convenable, seulement au cours de la cuisson des briques. Par contre,'la présente invention repose sur la connaissance du fait qu'il est possible de fabriquer .. des briques ayant de remarquables qualités par adjonction au produit de départ de spinell de magnésium et d'aluminium préa- lablement formé, la teneur en spinell différant beaucoup de la teneur connue jusqu'ici.

On a par exemple déjà proposé d'ajouter des spinells comme liant à une masse réfractaire, à raison de 3 à 6 % Cette quan- tité est toutefois insuffisante pour obtenir selon l'invention une brique insensible aux changements de température. Une quantité dépassant 40 % n'apporte par contre aucun avantage supplémentaire et elle n'est déjà plus rentable.

On sait de plus préparer des masse réfractaires par fusion conjointe d'oxydes du magnésium, du chrome, de l'aluminium et du silicium à des températures élevées, en utilisant les oxydes en une proportion telle que les composés des oxydes cités puissent se former. Après refroidissement, on peut granuler ces masses et après addition de minerais de chrome ou de magnésite, les façonner et les cuire.

Une autre proposition décrit des briques réfractaires préparées en cuisant sous atmosphère oxydante du minerai de chrome non réfractaire riche en silice et de la magnésie de façon que de la forstérite et des spinells puissent se former.

On brise ensuite ces corps, on mélange avec un liant organique ou avec de la magnésite légèrement cuite et on presse.

Outre le procédé par fusion conjointe de magnésie et de terre d'alumine, il existe un autre procédé permettant d'obte- nir un spinell de magnésium et d'aluminium convenant au but de la présente invention : il consiste à cuire dans un four de

céramique, à une température dépassant 1600 , un mélange environ stoechiométrique de magnésite broyée et de matière finement broyée renfermant une forte proportion d'alumine. Comme matière renfermant une forte proportion d'alumine, on peut prendre par exemple la terre d'alumine calcinée commerciale préparée selon le procédé Bayer. Au lieu de terre d'alumine calcinée, on peut aussi utiliser de l'hydrate de terre d'alumine ou du corindon ou de la bauxite naturelle à forte teneur en A1203.

L'emploi de'magnésite ayant subi un grillage caustique et de bauxite pauvre en fer et en silice s'est révélé particulièrement avan- tageux. Au lieu de magnésite ayant subi un grillage caustique, on peut aussi utiliser la magnésite frittée. L'addition de corps minéralisants tels que l'acidé,borique favorise la réaction.

Le spinell de magnésium et d'aluminium en morceaux obtenu de cettémanière est soumis à un broyage et on le mélange à la magnésite frittée soit dans un état de granulation usuel pour briques de magnésite, par exemple 0-1,7 mm, soit sous forme très finement broyée. Par exemple des mélanges de 60 à 94 % de magnésite frittée, et -de 6 à 40 % de spinell de'magnésium et d'aluminium se sont révélés techniquement favorables et écono- miquement intéressants. On atteint les meilleurs résultats avec 70 à 80% de magnésite frittée et 20 à 30 % de spinell de magnésium et d'aluminium.

Lorsque l'on dispose de minerais de chrome appropriés dans des conditions économiquement favorables, on peut aussi utiliser des mélanges des trois composantes : magnésite, minerai de chrome et spinell de magnésium et d'aluminium. On obtient alors des briques spéciales très intéressantes..

EXEMPLES DE MODE D'EXECUTION : (données en % en poids).

I. Préparation du spinell de magnésium et d'aluminium.

1. On broie ensemble jusqu'à une finesse inférieure à 0,15 mm, environ 70 % de terre d'alumine calcinée et environ

30 % de magnésite pauvre en fer ayant subi un grillage caustique, dans un appareil de broyage approprié (par exemple un broyeur à boulets ou un tube broyeur). Après avoir ajouté un peu d'eau et au besoin un liant organique, on moule le mélange en mottes, on sèche et on cuit à au moins 1600 dans un four de céramique.

On obtient un corps blanc et dur. L'examen aux rayons X montre que ce corps est constitué par jusqu'à 95% de spinell de magnésium et d'aluminium cristallisant dans le système cubique.

2. On mélange 70 % de bauxite provenant de la Guyane britannique, contenant de 1 à 3 % de Fe203 et de 4 à 7 % de SiO2, avec 30 % de magnésite pauvre en fer ayant subi un grillage caustique et pour le reste on traite comme sous 1).

II. Préparation de briques de magnésite spéciales très réfrao- taires stables aux changements de température.

1. On mélange dans un appareil approprié 80 % de magnésite frittée d'une granulation de 0 à 1,7 mm, 20 % de spinell de magnésium et d'aluminium finement moulu (inférieur à 0,15 mm) préparé artificiellement, avec ou sans liant, on humidifie et on presse ensuite comme on le fait d'ordinaire pour les briques de magnésite, on sèche et on grille à une température de 1500 à 1750 .

2. On traite comme il est décrit sous 1) 70 % de/magnésite frittée d'une granulation de 0,5 à 1,5 mm, 30 % de spinell d'aluminium et de magnésium artificiel d'une granulation de 0 à 1,7 mm.

3. On traite comme il est décrit sous 1) 80% de magnésite frittée d'une granulation de 1,7 à 4,5 mm, 20 % de spinell d'aluminium et de magnésium artificiel d'une granulation de 0 à 0,15 mm.

III. Préparation de briques à trois. composantes très réfrac- taires et résistant aux changements de température.

1. On traite comme il est décrit sous II 45 % de magnésite frittée d'une granulation de 0 à 1,7 mm 25 % de minerai de chrome d'une granulation de 0 à 1,7 mm

30 % de spinell de magnésium et d'aluminium artificiel d'une granulation de 1,7 à 4,5 mm.

2. On traite comme il est décrit sous II 45 % de magnésite frittée d'une granulation de 0 à 1,7 mm 30% de minerai de chrome d'une granulation de 1,7 à 4,5 mm 25% de spinell de magnésium et d'aluminium artificiel d'une granulation de 0 à 1,7 mm.

Toutes les briques préparées selon les exemples ci-dessus ont les mêmes propriétés que les briques de magnésite riches en chrome, à savoir : - très bonne résistance à l'action simultanée du feu et de la pression ("ta" 1600 et plus, "tbz" 1700 et plus; selon les normes DIN 1064) - très bonne résistance aux changements'de température (30 trem- pes à l'air selon le procédé d'examen connu de l'industrie autrichienne de la magnésite) - porosité environ 17 à 20 % .

Les mélanges de départ précédemment décrits peuvent aussi bien être utilisés à l'état grillé qu'à l'état chimiquement lié donc dans ces derniers cas non grillés. Bien que l'unité de poids d'un spinell de magnésium et d'aluminium artificiel re- vienne actuellement plus cher que la même quantité de minerai de chrome, la présente invention acquiert une importance consi- dérable non seulement parce qu'elle rend indépendant de l'impor- tation du minerai de chrome, mais encore parce qu'on peut rem- placer le minerai de chrome par de plus faibles quantités de spinell de magnésium et d'aluminium, ce qui fait plus que compen- ser le prix supérieur de ,ce produit artificiel ;

compte fait, la présente brique très réfractaire obtenue en utilisant du spi- nell de magnésium et d'aluminium est encore beaucoup moins chère qu'une brique de magnésite au chrome ayant à peu près les mêmes propriétés techniques.

Claims

RESUME.\ La présente invention comprend notamment : @ 1 - Un procédé de préparation de briques basiques très réfractaires résistant aux changements de température, en particulier de briques de magnésite, renfermant du spinell artificiel, procédé selon lequel on ajoute au mélange de départ de la brique du spinell de magnésium et d'aluminium obtenu dans une opération spéciale, de préférence par voie synthétique, à ràison de 6 à 40 en poids, de préférence de 10 à 30 %.

2 - Des modes d'exécution du procédé spécifié sous 1 présentant les particularités suivantes prises séparément ou selon les diverses combinaisons possibles : a) on utilise comme mélange basique de départ de la magnésite frittée d'une granulation usuelle pour la préparation des briques; b) on utilise le spinell de magnésium et d'aluminium synthétique sous forme finement broyée à une granulation de 0 à 0,15 mm; c) on utilise du spinell de magnésium et d'aluminium que l'on a obtenu par grillage d'un mélange de magnésite et de terre d'alumine dans une proportion correspondant à la pro- portion stoechiométrique du spinell de magnésium et d'aluminium, on prend la magnésite sous forme d'une magnésite pauvre en fer ayant subi un grillage caustique ou frittant et on effectue la cuisson à une température supérieure à 1600 ;

d) on utilise un spinell synthétique que l'on a préparé à partir de bauxite, de corindon, de terre d'alumine calcinée ou de produits analogues, et dont la teneur en fer ne dépasse pas 5% de Fe203 et dont la teneur en SiO2 ne dé- passe pas 5%; <Desc/Clms Page number 9> e) comme mélange de départ de la brique réfractaire on prend un mélange connu apte à donner des briques de magné- site au chrome, dont une partie de magnésite au chrome est partiellement remplacée par du spinell de magnésium et d'alu- minium artificiel.

3 - A titre de produits industriels nouveaux, les briques basiques réfractaires préparées selon le procédé spé- cifié sous 1 ) et 2 ) et leurs applications dans l'industrie.