Écoutez nos experts expliquer comment privilégier la durabilité et l'isolation des réfractaires permet de réduire la consommation d'énergie, quels matériaux doivent (ou ne doivent pas) être utilisés pour obtenir des avantages supplémentaires en matière de durabilité, et comment les briques non cuites peuvent réduire les températures tout en conservant leurs propriétés.
Avec la participation de :
- Adrian Garcia, Business Unit Manager, Industrial Solutions, Lubricants & Energy | IMCD
- Mats Dahmen, Global Business Development Manager, Industrial Solutions | IMCD
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La réduction de la consommation d'énergie semble être la clé pour réduire les émissions dans les industries à forte intensité énergétique. Alors, que peuvent faire ceux qui travaillent avec des réfractaires pour donner la priorité à cet objectif ? Poursuivez votre lecture pour en savoir plus.
Pourquoi la question de la réduction de la consommation d'énergie est-elle si cruciale aujourd'hui ?
Aujourd'hui, la production industrielle représente une part importante des émissions de CO₂. Par exemple, la production de ciment représente 7 % des émissions et la production d'acier 8 %.
Les industries à forte intensité énergétique vont désormais être durement touchées par des mesures telles que la taxe carbone et, ces dernières années, par la hausse des coûts énergétiques. Elles doivent donc trouver des moyens alternatifs pour réduire à la fois leurs coûts et leurs émissions. Si l'on s'intéresse plus particulièrement aux réfractaires, qui fonctionnent à des températures supérieures à 1 800 °C, il existe de nombreuses possibilités de réduire la consommation d'énergie et un changement s'impose pour adopter un mode de travail plus durable.
Quels sont les défis à relever dans le domaine des réfractaires pour réduire les émissions ?
Il est intéressant de noter que 90 % de l'énergie utilisée dans la production d'acier et de ciment provient uniquement des fours, et que tous les fours utilisés dans la production d'acier et de ciment comportent de petites zones soumises à des conditions extrêmes en raison des températures élevées, des produits chimiques et de l'infiltration de liquides. Ces conditions obligent les fabricants à arrêter la production et à renouveler le revêtement réfractaire, ce qui entraîne une interruption de la production qui nécessite du temps et des matériaux et consomme d'énormes quantités d'énergie lorsque les réparations sont terminées et que la production redémarre. Nous nous intéressons donc ici à deux aspects : la durabilité et l'isolation.
Quelles sont les méthodes efficaces pour augmenter la durabilité et l'isolation des réfractaires ?
En matière de durabilité, l'objectif est d'améliorer les performances du revêtement réfractaire afin de prolonger sa durée de vie. Cela peut être réalisé de trois manières :
- Remplacer les minéraux par des produits synthétiques, par exemple en remplaçant l'alumine tabulée provenant de matériaux minéraux tels que la bauxite, l'andalousite ou même le MgO ;
- Réduire l'utilisation de MgO et de briques basiques à base de dolomite dans la production de ciment et d'acier ; OU
- Ajouter des matériaux non oxydés et des additifs aux formulations.
En matière d'isolation, pendant des années, les réfractaires isolants n'étaient pas considérés comme une priorité, mais aujourd'hui, nombreux sont ceux qui s'intéressent à ces matériaux en raison du rôle essentiel qu'ils peuvent jouer dans la réduction des coûts. Une approche consiste à développer des études thermiques personnalisées avec des matériaux isolants adaptés. Cela nous permet de proposer des produits sur mesure en fonction des équipements, des processus et des exigences précises du producteur final. Nous avons constaté que cela apportait une valeur ajoutée considérable en termes de réduction de la consommation d'énergie dans les réfractaires.
Une autre approche consiste à remplacer les réfractaires isolants traditionnels par des solutions modernes, telles que les bétons coulables ultralégers. Cela permet de réduire la consommation d'énergie et la dissipation de chaleur hors des fours. Cette solution est particulièrement efficace pour réduire la consommation d'énergie dans les aciéries et les cimenteries.
Pourquoi l'utilisation de ces matériaux est-elle importante et quels avantages peuvent-ils apporter au processus de production ?
La production de réfractaires, en particulier de briques, est un processus très énergivore qui doit être contrôlé ou adapté afin de réduire la quantité d'énergie nécessaire. Afin de réduire sa dépendance aux briques, l'industrie s'oriente vers l'utilisation de bétons monolithiques qui réduisent la consommation d'énergie tant au niveau des réfractaires que de la production finale. Comme les briques doivent être cuites ou trempées et que les bétons coulables doivent seulement être mélangés, ces derniers donnent des résultats impressionnants, notamment :
- Gagnez du temps grâce à une installation plus rapide
- Baisse de la consommation d'énergie lors de l'installation et de la production
- Réduction des coûts grâce à moins de personnel sur site et à une consommation d'énergie moindre
- Offrir des capacités équivalentes et de meilleures performances (par rapport à la brique)
Dans les situations où la production de briques reste nécessaire, privilégier les briques non cuites peut réduire la quantité d'énergie requise. Les briques non cuites nécessitent moins de traitement thermique et peuvent être trempées plutôt que cuites, ce qui réduit les températures requises dans le processus.
De plus, les additifs changent la donne. L'utilisation d'additifs :
- Permet le transport des briques sans cuisson, réduisant le recuit de >1200 °C à 200/300 °C ;
- Contribue à garantir les propriétés et la résistance nécessaires au transport et à l'installation ; et
- Permet la création de matériaux mieux formés, plus faciles à installer et à utiliser.
Au final, les additifs permettent de réduire considérablement l'énergie nécessaire à la production de briques non cuites, sans compromettre la densité, la qualité ou les capacités.
Que faut-il prendre en compte lors du passage à ces matériaux ?
Les erreurs les plus courantes dans l'utilisation des matériaux monolithiques sont d'origine humaine. Nous constatons deux erreurs fréquentes qui nuisent à cette approche :
- La première consiste à ajouter de l'eau pour augmenter la fluidité. Souvent, on ajoute de l'eau en excès dans l'espoir d'obtenir une meilleure fluidité lors de la mise en place sur site. Mais cette approche ne fonctionne pas. L'eau est l'ennemi numéro un des réfractaires et son ajout peut ruiner tout le processus. L'utilisation d'agents fluidifiants et dispersants comme additifs est une meilleure alternative.
- La seconde consiste à utiliser des additifs inadaptés pour accélérer le processus de prise. Beaucoup décident d'utiliser des additifs pour accélérer la prise, mais ignorent que l'utilisation d'un additif inadapté peut avoir des effets indésirables, tels qu'un processus de prise trop rapide ou inexistant. La solution consiste à utiliser des additifs conditionnés dans des emballages faciles à utiliser et « fermés » afin de garantir les mêmes performances, quelles que soient les conditions (humidité, température ambiante, etc.).
Pour éviter les problèmes de performance, il est préférable d'utiliser des matériaux faciles à installer et de prendre en compte l'ensemble de la formulation dès le départ.
IMCD Industrial Solutions | Programme de solutions durables
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