Formulation and modeling of the shaping of silicon carbide refractory tiles for waste-to-energy facilities

Abstract

Ce travail porte sur la formulation et la modélisation de la mise en forme de matériaux réfractaires utilisés dans les Unités de Valorisation Energétique des Déchets (UVED). Une première partie a été consacrée à l’étude de la dégradation des tuiles réfractaires SiC dans la zone basse des UVED. Pour cela, des tuiles corrodées ont été prélevées dans trois usines différentes afin d’être caractérisées. Les analyses, complétées par des calculs thermodynamiques, ont permis de déterminer le mécanisme de dégradation des tuiles réfractaires dans la zone basse des sites d’incinération. Les résultats ont montré la faiblesse de la phase liante des réfractaires, ainsi que l’oxydation des fines de carbure de silicium.La seconde partie a été dédiée au développement et à l’application industrielle de nouveaux matériaux réfractaires aux propriétés et à la tenue en corrosion améliorées par rapport aux qualités réfractaires existantes. Les conclusions de l’étude de la dégradation des tuiles réfractaires ont orienté les axes de développement pour la formulation des nouveaux matériaux. La densification du mélange réfractaire lors de sa mise en forme a été étudiée par simulation numérique. Il a alors été possible de repérer les points sensibles pendant le pressage et de les surveiller lors de la production des tuiles réfractaires.This work focuses on the formulation and modeling of the shaping of refractory materials used in Waste-to-Energy (WtE) facilities. A first part was devoted to the study of the wear of SiC refractory tiles in the lower part of WtE units. For this, corroded tiles were taken from three different plants in order to be characterized. The analyses, supplemented by thermodynamic calculations, made it possible to determine the wear mechanism of the refractory tiles in the lower area of the incineration sites. The results showed the weakness of the binder phase of the refractories as well as the oxidation of the silicon carbide fines.The second part was dedicated to the development and industrial application of new refractory materials with improved properties and better corrosion resistance compared to existing refractory qualities. The conclusions of the study of the degradation of refractory tiles have driven the axes of development for the formulation of new materials. The densification of the refractory mixture during its shaping was studied by numerical simulation. It was then possible to identify the weak points during the shaping and to control them during the production of the refractory tiles