Cos’è l’allumina fusa marrone?
L’allumina fusa marrone è un grano artificiale abrasivo e refrattario prodotto in un forno ad arco elettrico a temperature superiori a 2000 °C. La materia prima principale è la bauxite (un minerale di alluminio), che viene fusa con piccole quantità di coke e rottami di ferro. Questo processo crea un materiale cristallino molto duro, denso e chimicamente stabile, composto principalmente da alfa-allumina (Al₂O₃) , in genere in una percentuale compresa tra il 94% e il 97% , mentre la parte restante è costituita principalmente da ossidi di titanio e silice, che formano una forte struttura cristallina interconnessa.
| ALLUMINA FUSA MARRONE DIMENSIONI DIVISE | AL 2 O 3 MINIMO | SIO 2 MASSIMO | TIO 2 MASSIMO | Fe2O3 MASSIMO |
| 0-50 mm | 94,50% | 0,80% | 2,23% | 0,35% |
| 0-1 mm | 95,50% | 0,70% | 2,23% | 0,25% |
| 1-3 mm | 95,75% | 0,66% | 2,18% | 0,23% |
| 3-5 mm | 95,90% | 0,60% | 2,15% | 0,21% |
| 5-8 mm | 96,00% | 0,50% | 2,10% | 0,18% |
Proprietà chiave che lo rendono un eccellente materiale refrattario
L’efficacia del BFA deriva da una potente combinazione di proprietà fisiche e chimiche:
Elevata purezza e inerzia chimica: il suo elevato contenuto di Al₂O₃ lo rende altamente resistente all’attacco di acidi, scorie e metalli fusi. È stabile sia in atmosfere ossidanti che riducenti.
Durezza eccezionale (Mohs 9): seconda solo al diamante e al carburo di silicio, questa durezza si traduce in una resistenza superiore all’abrasione e all’erosione . Questo è fondamentale nelle applicazioni in cui i rivestimenti refrattari sono soggetti a usura meccanica dovuta a cariche solide, flussi di gas o agitazione.
Punto di fusione elevato (~2050°C): rimane solido e strutturalmente integro anche alle temperature estreme che si riscontrano nei forni industriali.
Elevata resistenza meccanica: i grani BFA hanno un’elevata resistenza alla frantumazione a freddo e mantengono la loro resistenza anche a temperature elevate, garantendo integrità strutturale al rivestimento refrattario.
Eccellente stabilità di volume e bassa dilatazione termica: ha un coefficiente di dilatazione termica relativamente basso, il che significa che si espande e si contrae meno con le variazioni di temperatura. Ciò riduce lo stress termico e il rischio di scheggiature (crepe e distacchi).
Buona conduttività termica: questa proprietà consente un efficiente trasferimento di calore attraverso il rivestimento, il che è vantaggioso in alcuni tipi di forni, come i forni a coke o gli scambiatori di calore.
Morfologia controllata dei grani: il BFA può essere frantumato e setacciato in base a specifiche distribuzioni granulometriche. La sua forma granulare squadrata ed equiassiale (piuttosto che allungata o scheggiata) consente un’elevata densità di compattazione, fondamentale per creare forme refrattarie resistenti e dense con bassa porosità.
Come viene utilizzato nei materiali refrattari?
Il BFA viene raramente utilizzato da solo come mattone monolitico. Piuttosto, funge da componente aggregato essenziale in varie formulazioni refrattarie:
Come aggregato: costituisce la struttura scheletrica e portante del prodotto refrattario. I grani sono legati tra loro da polveri più fini e da una fase matrice.
Nei mattoni/modelli refrattari: è l’ingrediente principale dei mattoni e dei modelli ad alto contenuto di allumina utilizzati in posizioni estremamente impegnative all’interno di un forno (ad esempio, linee di scorie, fori di colata, blocchi bruciatori).
Nei refrattari monolitici: è un aggregato fondamentale nei materiali da colata, nelle miscele di compattazione e nelle miscele da spruzzo che vengono versate o applicate pneumaticamente per formare i rivestimenti.
Come riempitivo: i gradi fini di BFA vengono utilizzati per riempire i vuoti tra aggregati più grandi, migliorandone la densità e la resistenza.
Applicazioni refrattarie comuni
I refrattari a base di BFA si trovano negli ambienti più caldi e aggressivi dell’industria pesante:
Industria siderurgica:
Rivestimenti delle siviere: in particolare nella linea delle scorie, dove la resistenza alle scorie di acciaio corrosive è fondamentale.
Rivestimenti della paniera: per colata continua.
Sistemi di canalizzazione e blocchi di colata: per convogliare l’acciaio fuso.
Rivestimenti degli altiforni: in alcune aree.
Forni per cemento e calce: come rivestimenti resistenti all’usura nella zona di combustione e in altre aree soggette a elevata usura.
Lavorazione dei metalli non ferrosi: nei forni per rame, zinco e alluminio, grazie alla resistenza alla penetrazione del metallo fuso.
Inceneritori e impianti di termovalorizzazione dei rifiuti: dove è richiesta la resistenza ai gas di combustione corrosivi e alle scorie alcaline.
Forni per la fusione del vetro: utilizzati nei controllori di rigenerazione e in altre aree non a diretto contatto con la fusione del vetro.
Industria petrolchimica: nei reformer e nei crackers dove sono presenti alte temperature e pressioni.