Brevet FR2137863A1 — publié le 19721229

Les garnissages réfractaires à base de SiOg (silice) et de silicate d'aluminium ou oxyde d'aluminium, possèdent, on le sait, un bon pouvoir réfractaire, mais ils ont aussi l'inconvénient d'être fortement attaqués par les laitiers basiques, ce qui limi-5 te grandement leur utilisation. La présente invention se propose d'éviter cet inconvénient qui est dû, comme l'a constaté la demanderesse, à ce que les substances alcalines des laitiers basiques réagissent avec les dits réfractaires en formant des silicates ou des alumlnates, 10 notamment dans les pores et fissures, où l'attaque chimique se combine avec des éclatements dtis au gonflement des aluminates et silicates. On a eu l'idée, qui est à la base de 1'invention,de remplir, dans toute la. mesure du possible, ceux des pores et fissu-15 res du garnissage qui peuvent être en contact avec le laitier basique, au moyen de substances non capables de gonfler lorsqu'elles réagissent avec les constituants basiques du laitier . La demanderesse a constaté qu'une substance ayant ces propriétés, est constituée par les sols de silice colloïdale,en particulier 20 les dispersions &q\ieuses de silice colloïdale comportant de fines particules de- silice hydroxylées en surface, et ayant une graira-lométrie atteignant jusqu'à 30 yu , de préférencé comprise entre 5 et 30 . Une telle silice colloïdale se trouve dans le marché sous la dénomination. ttLudox" et il est préférable d'en utiliser 25 des dispensions.aqueuses à des concentrations correspondant à environ 40# en.poids de SiO^. On peut supposer que la silice colloïdale réagit avec les substances alcalines du laitier et avec l'aluminium des réfractaires contenant/î^aluminium, pour former des composés non sus-30 ceptibles de gonflement du type carnégite (Na20. AlgO^.2 SiO^), alors que dans les réfractaires acides, sa présence accroît la formation de tridymite et de cristobalite. Que cette explication soit fondée ou non, il a été constaté expérimentalement qu'en traitant des réfractaires des types précités par la silice col-35 loïdale, leur résistance à l'attaque par des laitiers basiques était très améliorée. L'invention,qui concerne des matériaux de garnissage réfractaire ainsi que des garnissages finis résistant à l'attaque par les laitiers basiques, et contenant au moins un réfractaire 40 tel que silice, silicate d'aluminium et alumine, - est 72 17121 2 2137863 caractérisée en ce qu'au moins celles des zones superficielles des matériaux de garnissage ou des garnissages susceptibles d'être en service attaqués par des laitiers basiques sont imprégnées de silice colloïdale de granulométrie atteignant 30 fa, 5 de préférence comprise entre 5 et 30/1. Autrement dit, les pores de telles zones superficielles sont remplis plus ou moins complètement de fines particules séchées de silice colloïdale. On peut produire ou fabriquer par tous moyens connus les matériaux de garnissage, ou les garnissages finis, puis imprégner en service 10 au moins celles de leurs surfaces pouvant/etre attaquées par des laitiers basiques, d'une suspension aqueuse de particules de silice hydroxylées en surface, d'une granulométrie s'élevant jusqu'à 3Q/U- j et enfin les faire sécher. L'imprégnation peut être effectuée par projection, badigeonnage, immersion,au trempé-15 ou autrement . Dans certains cas, il est cependant possible de faire des masses d'un mélange à base de la suspension de silice collardale , masses à partir desquelles on fabrique des briques et autres articles réfractaires ,aussi bien que des mortiers réfractaires et compositions de pisé pour le garnissage ou revête-20 ment de fours, poches de coulée et analogues. Pour ne pas altérer les autres propriétés de tels, mortiers et compositions, on effectue de préférence le mélange à base de silice colloïdale . de manière que la proportion de celle-»! ne soit pas supérieure à celle correspondant à une teneur finale en siliee d'environ 2% 25 en poids dans le mortier ou masse finale. Même en utilisant ce type de mortier ou de pisé, il est indiqué d'effectuer, une fois le garnissage terminé, un post-traitement par la suspension de silice colloïdale de manière à remplir les pores subsistant en surface. 30 Lorsqu'il s'agit de traiter par la suspension de silice colloïdale des briques cuites ou d'autres garnissages ou revêtement finis , séchés, on peut répéter plusieurs fois le traitement avec séchage intermédiaire, le volume des pores de la zone superficielle traitée déterminant la consommation maximale de silice. 35 On a donné ci-après divers exemples détaillés de mise en oeuvre de l'invention. La résistance à l'attaque par le laitier a été déterminée pour tous les produits des exemples , par la méthode d'essai conforme à la normalisation D.I.N. EXEMPLE 1- Fabrication de briques. 40 On a fabriqué à la manière connue,des briques à base de 72 17121 3 2137863 silice (SiOg), de silicate d'aluminium ou d'oxyde d'aluminium,et on les a imprégnées après cuisson,d'une suspension de silice colloïdale ayant une granulométrie de 5 à 30 Ji. On a fait sécher les briques/ qui étaient alors prêtes à l'emploi. EXEMPLE 2- Fabrication de réfractaire. Une composition de mortier, usuelle pour faire des briques non imprégnées} selon l'exemple 1, mais ayant une teneur aussi faible que possible en composés alcalins, a été mélangée avec environ 5$ en poids d'une suspension à 40% de silice colloïdale. Un tel mortier est particulièrement approprié au garnissage de fours de coulée en aciérie. EXEMPLE 3- Réalisation d'un garnissage de briques. Des briques fabriquées et imprégnées selon l'exemple 1 'ont été réunies au moyen d'un mortier selon l'exemple 2 et on a éliminé l'eau par séchage aux environs de 110°C, le garnissage étant alors prêt à être utilisé. Les joints ont pu être encore améliorés en les imprégnant,après séchage, d'une suspension de silice colloïdale dans les cas où des raisons techniques rendraient désavantageuse l'addition au mortier de quantités sufflisantes de silice colloïdale. Bien entendu,1'invention prévoit aussi de produire d'abord , par les moyens connus, un garnissage au moyen des matériaux cités, par exemple par des briques, pisé ou coulée,puis, après séchage du garnissage, d'imprégner sa .surface d'une suspension de silice colloïdale et de sécher finalement la surface imprégnée. En résumé,on peut dire que l'invention consiste essentiellement à utiliser de la silice colloïdale du genre décrit pour permettre une large utilisation de» réfractaires à base de silice et/ou d'alumine, également pour des poches de coulée et des fours pour le traitement de métaux fondus par des laitiers basiques. 72 17121 4 2137863 -REVENDICATION S- 1. Matériau de garnissage et garnissagesréfractairesfinis ayant une forte résistance aux laitiers basiques, caractérisée en ce qu'ils sont à base d'un au moins des réfractaires tel que silice, silicate d'aluminium ou alumine et en ce qu'au moins leurs 5 zones superficielles susceptibles d'être exposées aux laitiers basiques sont imprégnées de silice colloïdale d-';une granulométrie s'élevant jusqu'à 30yu, de préférence comprise entre 5 et 30yu. 2. Procédé de fabrication de produits réfractaires et de garnissages réfractaires finis à forte résistance aux laitiers 10 basiques, caractérisé en ce qu'on fabrique à la manière connue lesdits produits et garnissages réfractaires à partir d'au moins l'un des composés réfractaires tel que silice, silicate d'aluminium et alumine, qu'on imprègne lesdits produits et garnissages au moins dans celles de leurs zones superficielles pouvant être 15 exposées aux laitiers basiques, d'une suspension aqueuse de silice colloïdale d'une granulométrie s'élevant jusqu'à 30/u , et de préférence comprise entre 5 et 30 yu, et qu'enfin on sèche les produits. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que 20 l'imprégnation est effectuée pendant la fabrication des produits. 4. Procédé selon la revendication 2,caractérisé en ce que l'imprégnation est effectuée après la fabrication des produits. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la suspension de silice solloîdale a une 25 concentration correspondant à une teneur finale en silice d'environ 40# en poids. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 5> appliqué au cas où 1'on réalise le garnissage par jointoyage des briques réfractaires au moyen de mortier réfractaire,caractérisé 30 en ce qu'on imprègne les briques,avant de les jointoyer,de la suspension de silice colloïdale et en qu'on ajoute aussi au mortier une suspension de silice colloïdale . 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6,caractérisé en ce que l'imprégnation est faite pendant la fa-35 brication des briques.