materiale refrattario in frazione di allumina fusa bianca

Cos’è l’allumina fusa bianca?

L’allumina bianca fusa è un minerale sintetico ultrapuro prodotto dalla fusione di allumina ad alta purezza (Al₂O₃) in un forno ad arco elettrico a temperature superiori a 2000 °C. Il materiale di partenza è in genere l’allumina calcinata, una polvere derivata dalla bauxite tramite il processo Bayer.

La designazione “bianco” deriva dalla sua elevata purezza (tipicamente  dal 99,0% al 99,5% di Al₂O3 ), che gli conferisce un aspetto bianco o cristallino, distinguendolo dall’allumina fusa marrone (che contiene impurità come silice e biossido di titanio).

Proprietà chiave come materiale refrattario

Il valore di WFA nelle applicazioni refrattarie deriva dalla sua eccezionale combinazione di proprietà fisiche e chimiche:

1. Elevata purezza e inerzia chimica:

   • Con un contenuto minimo di impurità (basso contenuto di SiO₂, Fe₂O₃, ecc.), è altamente resistente all’attacco di scorie, acidi e alcali. Questo lo rende stabile in ambienti chimici aggressivi.

2. Alta refrattarietà:

   • Ha un punto di fusione estremamente elevato, pari a circa  2050 °C . Ciò gli consente di resistere a temperature di esercizio molto elevate senza ammorbidimento o deformazione.

3. Eccellente resistenza meccanica e durezza:

   • Il WFA è molto duro (9 sulla scala di Mohs, appena al di sotto del diamante). Questo conferisce ai refrattari realizzati con esso un’elevata resistenza alla compressione a freddo e un’eccellente resistenza all’abrasione e all’erosione.

4. Buona stabilità del volume:

   • Ha un basso coefficiente di dilatazione termica e non subisce trasformazioni di fase che causano variazioni di volume significative in caso di ripetuti riscaldamenti e raffreddamenti. Ciò si traduce in un’eccellente resistenza agli shock termici e alla scheggiatura.

5. Porosità controllata (nei prodotti sagomati):

   • Se utilizzato come aggregato in mattoni e calcestruzzi, consente la formulazione di strutture refrattarie dense e resistenti con porosità ottimizzata per le prestazioni.

Composizione fisica e chimica

Come viene utilizzato nei materiali refrattari?

Il WFA viene raramente utilizzato come blocco monolitico. Viene invece lavorato in varie forme e utilizzato come aggregato primario o granulato nei prodotti refrattari.

1. Grani e polveri refrattari

Questa è la forma più comune. Il WFA viene frantumato, setacciato e macinato in un intervallo preciso di granulometrie:

• Aggregati grossolani:  (ad esempio, 0-1 mm, 1-3 mm, 3-5 mm) costituiscono lo scheletro strutturale dei refrattari sagomati e non sagomati.

• Polveri fini:  (ad esempio, -200 mesh, -325 mesh) riempiono i vuoti tra gli aggregati grossolani, creando una matrice densa.

• Farina/micropolveri:  utilizzate nelle ceramiche avanzate e nei materiali colabili ad alte prestazioni.

2. Refrattari sagomati (mattoni e forme)

I granuli WFA vengono mescolati con leganti (e talvolta altri additivi) e pressati in mattoni o forme speciali, che vengono poi cotti ad alte temperature.

• Mattoni WFA:  utilizzati nelle zone più critiche dei forni ad alta temperatura.

3. Refrattari non sagomati (monolitici)

Vengono installati in loco senza pre-combustione. WFA è l’aggregato chiave in:

• Calcestruzzi:  miscele secche che vengono mescolate con acqua e versate/vibrate in posizione.

• Plastica:  materiali modellabili, simili all’argilla, pressati in posizione.

• Miscele per spruzzatura:  miscele applicate a spruzzo per il rivestimento o la riparazione di forni.

• Miscele di compattazione:  utilizzate per la compattazione in aree specifiche, come il fondo dei forni.

Applicazioni comuni

Grazie alle loro proprietà superiori, i refrattari WFA vengono utilizzati nei processi industriali ad alta temperatura più esigenti:

• Industria siderurgica:

  • Rivestimenti delle siviere (in particolare rivestimenti di lavoro).

  • Piastre scorrevoli e blocchi per pozzi.

  • Rivestimenti e mobili della paniera.

  • Aree dei forni ad arco elettrico e degli altiforni esposte a forte abrasione.

• Industria petrolchimica:

  • Rivestimento di unità di cracking catalitico nelle raffinerie di petrolio.

  • Reformer e altri reattori ad alta temperatura.

• Industria della ceramica e del vetro:

  • Arredi per forni (scaffali, ripiani) per la cottura di ceramiche tecniche, sanitari e porcellana.

  • Controllori e rigeneratori nei forni di fusione del vetro.

  • Rivestimento di vasche in vetro.

• Metalli non ferrosi:

  • Rivestimenti per forni di attesa e fusione dell’alluminio.

  • Forni per la lavorazione di rame, zinco e altri metalli.

• Industria del cemento e della calce:

  • Rivestimenti della zona di combustione e della zona di transizione nei forni rotativi.

• Inceneritori e impianti di termovalorizzazione dei rifiuti:

  • Resiste ai gas di combustione corrosivi e alle ceneri abrasive.