Materiale refrattario

Un materiale refrattario è un materiale capace di resistere per lunghi periodi ad elevate temperature senza reagire chimicamente con gli altri materiali con i quali si trova in contatto.

In particolare la normativa ASTM (organismo di normalizzazione statunitense) C71 definisce refrattari "i materiali non-metallici che abbiano proprietà chimico-fisiche tali da potere essere impiegati in strutture o componenti di sistemi che sono esposti ad ambienti con temperature superiori a 538 °C (1000 °F)".

Descrizione

I materiali refrattari possono essere preformati in forma di mattoni oppure possono essere formati in loco, per sinterizzazione, presa idraulica o chimica (calcestruzzi refrattari).Talvolta si attribuisce erroneamente a tutti i materiali refrattari la caratteristica di isolante termico, che è una caratteristica solo di alcuni materiali refrattari.

Tipologie

Tra materiali refrattari più diffusi vi è la malta refrattaria, che è un tipo di materiale resistentissimo alle alte temperature ed è composto da argilla, calcio ed altri additivi. Si presenta in polvere in confezioni che vanno da 1 a 25 kg e si deve miscelare con acqua. Una volta ottenuto un impasto omogeneo, è di facile lavorazione ed elevata adesione alle superfici di lavoro. Può essere applicato a cemento e mattoni refrattari oppure essere applicato su superfici che possono raggiungere anche i 500 gradi di temperatura.

Altri refrattari sono:

ossidi di alluminio (allumina)
silice (i più economici)
composti silico-alluminosi
composti magnesiaci.

Oltre a quelli citati, esistono materiali refrattari a base di calcio, tungsteno, molibdeno, uranio, cromo, manganese e titanio. Per temperature estremamente alte si possono utilizzare ossido di zirconio, carburo di silicio, carburo di vanadio o grafite. D'altra parte, il carburo di silicio e la grafite non possono essere utilizzati in ambienti in cui sia presente ossigeno, in presenza del quale si ossidano e bruciano.

Utilizzi

La scelta del materiale refrattario da utilizzare per una data applicazione dipende dalle temperature di esercizio e dall'ambiente chimico circostante (acido, basico). Inoltre, a seconda dell'ambiente in cui il materiale refrattario deve operare, bisogna che esso sia inerte chimicamente, resistente agli shock termici, ed avere specifici valori di conduttività termica o coefficiente di espansione termica. I materiali refrattari trovano impiego:

nei forni per la produzione della ghisa (altoforno), dell'acciaio (forno L.D. o Linz Donawitz / forno Martin-Siemens / forno Thomas) e dei materiali ceramici
nella produzione del vetro, in particolare per le operazioni di fusione
negli inceneritori
nei reattori chimici
nei reattori nucleari
nella fabbricazione dei crogioli.
nella produzione della ceramica forni a tunnel
in edilizia, nella realizzazione di caminetti a legna.