Four à ferrosilicium : un four électrique industriel énergivore
Le four à ferrosilicium représente un type de four électrique industriel réputé pour sa consommation d'énergie importante. Il comprend un ensemble complet de composants, notamment la cuve du four, le couvercle, le revêtement, le réseau court, le système de refroidissement par eau, les systèmes d'échappement des fumées et de dépoussiérage, la coque des électrodes, le système de pression et de levage des électrodes, le système de chargement et de déchargement, le contrôleur, le dispositif de combustion, le système hydraulique, le transformateur et divers équipements électriques. Le choix des matériaux réfractaires pour ces composants est également très exigeant.
Principalement utilisé pour la production de ferrosilicium, de ferromanganèse, de ferrochrome, de tungstène et d'alliages silicium-manganèse, le four à ferrosilicium fonctionne en continu, caractérisé par une alimentation séquentielle et une coulée intermittente du laitier de fer. Compte tenu de sa forte consommation d'énergie, l'optimisation de l'efficacité énergétique et l'amélioration du rendement sont cruciales pour prolonger la durée de vie du four, réduire les coûts de production et minimiser les polluants résiduels. Vous trouverez ci-dessous un aperçu des stratégies de sélection des matériaux réfractaires adaptées aux différentes zones de température de réaction à l'intérieur du four à ferrosilicium, servant de référence aux professionnels de l'industrie.
Zones de température et sélection des matériaux réfractaires
- Zone de préchauffage des nouveaux matériaux:
- La couche la plus haute, d'environ 500 mm de profondeur, subit des températures allant de 500 °C à 1000 °C en raison du flux d'air à haute température, de la chaleur de conduction des électrodes, de la combustion de la charge en surface et de la chaleur de résistance du courant de distribution de la charge. Les briques d'argile sont recommandées pour le revêtement de cette zone en raison de leurs propriétés thermiques appropriées.
- Zone de préchauffage:
- Après l'évaporation de l'eau, la charge descend et subit des transformations préliminaires, notamment la transformation des cristaux de silice et l'expansion du volume, ce qui peut entraîner des fissures ou des éclatements. Avec des températures d'environ 1300 °C, les briques à haute teneur en alumine sont idéales pour la maçonnerie dans cette section.
- Zone de frittage:
- Agissant comme la cuve du creuset, cette zone fonctionne à des températures comprises entre 1500 °C et 1700 °C, où le silicium liquide et le fer tombent dans le bain de fusion, frittant la charge. Compte tenu de la faible perméabilité à l'air, des blocs cassés doivent être utilisés pour restaurer la ventilation des gaz et augmenter la résistance. Les briques en carbure de silicium à demi-graphite conviennent à la maçonnerie en raison de leur résistance à l'érosion à haute température.
- Zone de réduction:
- Cette zone est le témoin de réactions chimiques intenses, avec des températures de creuset allant de 1750 °C à 2000 °C. La partie inférieure de la cavité de l'arc est principalement impliquée dans la décomposition du SiC, la génération de silicium ferrique et les réactions impliquant Si2O liquide et C. Les briques de charbon cuit à demi-graphite sont recommandées pour la maçonnerie dans cette zone à haute température.
- Zone d'arc:
- Située au niveau de la cavité de l'électrode inférieure, cette zone subit des températures supérieures à 2000 °C, représentant la zone de chaleur la plus élevée et la principale source de distribution de la température du four. La profondeur d'insertion de l'électrode, généralement maintenue à 400 mm-500 mm du fond du four, influence considérablement la distribution de la température. Des briques de charbon cuit à demi-graphite sont également utilisées pour la maçonnerie dans cette zone extrêmement chaude.
Considérations supplémentaires
- Couche permanente: Du béton phosphate ou des briques d'argile peuvent être utilisés pour la couche permanente, assurant une intégrité structurelle durable.
- Porte du four: Du béton coulé de corindon ou des briques de carbure de silicium pré-posées conviennent pour le coulage de la porte du four, assurant la durabilité et la résistance à la chaleur.
En conclusion, la sélection de briques et de bétons réfractaires appropriés et respectueux de l'environnement pour le revêtement du four à ferrosilicium est cruciale, en tenant compte de facteurs tels que la taille du four, la température et le degré d'érosion. Cette approche stratégique garantit des performances optimales, une durée de vie prolongée et un impact environnemental réduit.
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