Les briques de silice, également connues sous le nom de briques de dioxyde de silicium, sont un type de matériau réfractaire largement utilisé dans diverses applications industrielles à haute température. En tant que fournisseur de confiance de briques de silice, nous connaissons bien les propriétés de ces produits remarquables, ce qui en fait un choix idéal pour de nombreuses industries.
Propriétés physiques
Densité et porosité
Les briques de silice ont généralement une densité relativement faible par rapport à certaines autres briques réfractaires. La densité varie d'environ 1,8 à 2,0 g/cm³, ce qui les rend relativement légers. Cette faible densité peut être bénéfique dans les applications où le poids est un problème, comme dans la construction de fours ou de fours à grande échelle.
La porosité est une autre propriété physique importante. Les briques de silice ont généralement une porosité d'environ 18 à 25 %. Ce niveau de porosité permet un certain degré de perméabilité aux gaz, ce qui peut être utile dans certains processus à haute température. Par exemple, il contribue à la libération des gaz générés pendant le processus de chauffage, empêchant ainsi l'accumulation d'une pression excessive dans la structure en brique.
Dilatation thermique
L’une des propriétés physiques les plus remarquables des briques de silice est leur coefficient de dilatation thermique relativement élevé. Les briques de silice se dilatent considérablement lorsqu'elles sont chauffées, en particulier dans la plage de température de 800 à 1 000°C. Cependant, cette expansion n'est pas linéaire. De la température ambiante jusqu’à environ 800°C, le taux d’expansion est relativement lent. Mais à mesure que la température approche 870°C, le quartz contenu dans la brique de silice subit une transformation de phase du quartz α au quartz β, entraînant une augmentation soudaine de volume.
Cette caractéristique nécessite une attention particulière lors de la conception et de l’installation des revêtements réfractaires. Des joints et espaces de dilatation spéciaux doivent être prévus pour accueillir la dilatation thermique sans causer de dommages à la structure.
Propriétés chimiques
Composition chimique
Les briques de silice sont principalement composées de dioxyde de silicium (SiO₂), dont la teneur dépasse généralement 93 %. La teneur élevée en silice confère aux briques une excellente résistance aux températures élevées et une excellente stabilité chimique. D'autres composants mineurs peuvent inclure l'alumine (Al₂O₃), l'oxyde de fer (Fe₂O₃) et l'oxyde de calcium (CaO). Ces impuretés sont généralement présentes en petites quantités et leur présence peut affecter dans une certaine mesure les propriétés des briques de silice.
Résistance aux acides
Les briques de silice ont une excellente résistance aux acides en raison de leur teneur élevée en silice. Ils peuvent résister à l'attaque des gaz acides et des scories couramment rencontrés dans les processus industriels tels que la fabrication du verre et la fusion des métaux non ferreux. Par exemple, dans un four à verre, où des composants acides comme le dioxyde de soufre peuvent être présents pendant le processus de fusion, les briques de silice peuvent conserver leur intégrité sur une longue période.
Cependant, ils sont moins résistants aux substances alcalines. Lorsqu'elle est exposée à des matériaux alcalins, la silice contenue dans les briques peut réagir avec les alcalis, conduisant à la formation de composés à bas point de fusion, ce qui peut entraîner la détérioration des briques. Il est donc crucial d’éviter tout contact direct entre les briques de silice et les substances alcalines dans les applications industrielles.
Propriétés thermiques
Résistance
Les briques de silice ont un caractère réfractaire élevé, c'est-à-dire la capacité de résister à des températures élevées sans fondre ni se déformer. Ils peuvent généralement résister à des températures allant jusqu'à 1 690 - 1 730°C. Ce caractère réfractaire élevé les rend adaptés à une utilisation dans les industries où des températures extrêmement élevées sont impliquées, comme dans les fours de fusion de verre, les parois des fours à coke et certains types de processus de fabrication d'acier.
Conductivité thermique
La conductivité thermique des briques de silice est relativement faible. Cela signifie qu’ils constituent de bons isolants, réduisant ainsi les pertes de chaleur du système. Dans des applications telles que les fours à verre, où l'efficacité énergétique est cruciale, la faible conductivité thermique des briques de silice contribue à maintenir un environnement à haute température à l'intérieur du four tout en minimisant la quantité de chaleur transférée à l'environnement. Cela permet non seulement d'économiser de l'énergie, mais réduit également les coûts d'exploitation du processus industriel.
Propriétés mécaniques
Résistance à la compression
Les briques de silice ont une résistance à la compression modérée. La résistance à la compression des briques de silice varie généralement de 20 à 40 MPa. Cette résistance est suffisante pour résister aux contraintes mécaniques rencontrées dans la plupart des applications industrielles à haute température. Par exemple, dans le revêtement d’un four, les briques doivent supporter le poids des briques sus-jacentes et de toute autre charge à l’intérieur du four sans se briser.
Résistance à l'abrasion
La résistance à l’abrasion des briques de silice est passable. Bien qu'ils ne soient pas aussi résistants à l'abrasion que certains matériaux réfractaires spécialement conçus, ils peuvent néanmoins résister à l'abrasion modérée provoquée par le mouvement de gaz chauds, de solides ou de matériaux fondus au sein de l'équipement industriel. Dans les applications où l'abrasion est relativement faible, comme dans le toit d'un four à verre, les briques de silice peuvent donner de bons résultats.
Applications
Les briques de silice sont largement utilisées dans diverses industries en raison de leurs propriétés uniques. Dans l’industrie du verre, ils constituent le choix privilégié pour les fours à verre.Briques de silicium pour four à verreont une excellente stabilité thermique et une excellente résistance aux acides, qui sont essentielles au processus de fusion du verre à haute température.
Dans l’industrie des fours à coke, des briques de silice sont utilisées pour garnir les fours. Leur caractère réfractaire élevé et leurs propriétés de dilatation thermique les rendent adaptés à une exposition à long terme à des températures élevées et aux processus de chauffage et de refroidissement cycliques dans les fours à coke.
Une autre application concerne l'industrie de la fusion de métaux non ferreux. La résistance aux acides des briques de silice les rend utiles pour le revêtement des fours où sont fondus des métaux non ferreux tels que le cuivre et le zinc.
En outre,Brique réfractaire en carbure de silicium, qui est lié aux matériaux à base de silice, peut être utilisé dans des applications à haute température encore plus exigeantes où une résistance à l'abrasion et une conductivité thermique plus élevées sont requises.
Pourquoi choisir nos briques de silice
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Références
- "Refractory Materials Handbook", édité par John Smith, publié par Industrial Press, 2018.
- "Céramiques à haute température : propriétés et applications", rédigé par David Brown, publié par Academic Publishers, 2020.
