La durée de vie des fours est un indicateur clé de la rentabilité des entreprises de fusion du cuivre. La consommation de matériaux réfractaires dans les convertisseurs P-S représente la part la plus importante des coûts des procédés pyrométallurgiques des métaux non ferreux lourds. Optimiser la durée de vie des fours permet de réduire considérablement les coûts et d'accroître le potentiel de production.

Mécanisme d'endommagement des matériaux réfractaires : L'usure du revêtement d'un four à soufflage horizontal résulte de la combinaison de l'érosion chimique, des contraintes thermiques et de l'usure mécanique. L'érosion chimique est le facteur principal : le SiO₂ contenu dans le laitier réagit avec la périclase des briques de magnésie-chrome pour former de l'olivine, créant ainsi une couche métamorphique à l'origine de dommages structurels. Les contraintes thermiques proviennent des opérations de renouvellement du four ; pour une différence de température de 300 °C, elles peuvent atteindre 25 à 40 MPa, dépassant la résistance des briques et provoquant des fissures et des écaillures. L'usure mécanique inclut le nettoyage par le bain de fusion et le fonctionnement des tuyères. Ces trois facteurs s'amplifient mutuellement, créant un cercle vicieux.

Stratégie de sélection des matériaux : Les briques magnésie-chrome sont le choix privilégié, grâce à leurs avantages tels qu'une réfractarité élevée et une forte résistance à l'érosion par les scories alcalines. Les briques magnésie-chrome électrofondues (notamment celles à forte teneur en Cr₂O₃ + Al₂O₃ et à faible porosité) sont recommandées pour la zone des tuyères, tandis que les briques magnésie-chrome à liaison directe doivent être utilisées dans les autres zones.

Points clés d'exploitation et de maintenance : Mettre en place un système d'inspection régulière du revêtement du four et remplacer rapidement les matériaux endommagés ; contrôler rigoureusement la qualité du revêtement (joints de briques ≤ 1 mm) et sécher correctement le four. En fonctionnement, réduire les temps d'arrêt de soufflage, maintenir la température de soufflage entre 1 200 et 1 300 °C, éviter une teneur excessive en silicium, assurer un flux d'air stable et réduire le gradient de température des parois du four.

Pour prolonger la durée de vie d'un four, il est nécessaire de passer d'un « remplacement passif » à une « gestion proactive », combinant une analyse systématique des mécanismes d'endommagement, une sélection optimisée des matériaux, une exploitation et une maintenance standardisées, et une inspection renforcée du revêtement du four afin d'obtenir une augmentation significative de sa durée de vie.