Interaction charge-briques réfractaires en magnésie spinelle dans un four industriel à ciment

¹ Laboratoire de chimie du solide appliquée, département de chimie, faculté des sciences, avenue Ibn Batouta, Rabat, Maroc ;
² Laboratoire d’élaboration des matériaux, département sciences des matériaux, École nationale de l’industrie minérale, BP 753, Rabat-Agsal, Maroc.

Résumé

Les magnésie-spinelles sont des réfractaires basiques, utilisés dans le revêtement des zones de clinkérisation des fours industriels à ciment Portland. Malgré leur grande stabilité, ces briques ont présenté des durées de vie très courtes dans un four à ciment marocain. L’usure de la brique étudiée se traduit par la disparition du spinelle MgAl₂O₄ de la face interne du réfractaire, en contact avec la matière de charge, et l’infiltration des phases du clinker dans la brique.

Abstract

Magnesia spinel bricks are basic refractories which have been used in the clinkerisation zone lining of industrial cement kilns. In spite of their high stability, they have presented a premature wear in a Morrocan cement kiln. The damaged brick shows three stratified and superposed layers of diferent compositions. Density and porosity measurements carried out on the brick, before and after its stay in the kiln, indicate widely change of the refractory macrocroscopic properties. X-ray diffraction and optical metallography have been used to determine phases nature of layers. Clinker-brick interactions involve infiltrations of cement phases in the refractory and destroy the spinel MgA₂O₄ in the hot side of the magnesia-spinel ceramic. Volumic expansions properties have been characterized with dilatometry technique, using parallelepipedic samples of three layers cut from the weared brick. The second layer, from the hot side, containing β-C₂S, gives a characteristic curve, which is responsable of the refractory cracking and destruction.