玻璃窯的耐火材料如何選用？

對于大型浮法線來說，玻璃窯爐的構(gòu)成通常由L型吊墻（通常使用硅磚）、熔化部（與玻璃液直接接觸的區(qū)域要使用電熔磚，靠頂部的使用硅磚或電熔磚）、卡脖（通常使用硅磚）、冷卻部包括耳池（與玻璃液直接接觸的地方通常使用剛玉質(zhì)材料，不與玻璃液直接接觸的地方使用硅磚或剛玉）、退火窯、蓄熱室（由高鋁磚、粘土磚、直接結(jié)合鎂鉻磚）等部分構(gòu)成。

 

1、碹頂

 

玻璃熔窯熔化部和冷卻部的碹頂（包括拱角），這些部位處于1600℃的工作溫度下，使用在這些部位的耐火材料既要能夠承受高溫、荷重而又要承受堿蒸汽及配合料的沖刷作用，因此，用作頂部的耐火材料須具備高的耐火度、高的荷重軟化溫度及良好的耐蠕變性，而且導(dǎo)熱系數(shù)小，高溫下的耐火材料不能污染玻璃液，材質(zhì)的容重也要較小，高溫強(qiáng)度好等特點(diǎn)。

 

而高性能高純硅磚正好具備以上的特點(diǎn)：

 

a、荷重溫度高接近其耐火度；

 

b、高溫下穩(wěn)定性好，耐壓強(qiáng)度高；

 

c、由于主要成分SiO2，含量>96%，與玻璃組成的主要元素成分相同，所以高溫條件下的侵蝕物基本不會(huì)污染玻璃液；

 

d、價(jià)格便宜。

 

因此在各種玻璃橋頂，高純硅磚成為各種玻璃生產(chǎn)制作過程中的理想產(chǎn)品。

 

配合廢料和堿蒸汽與耐火材料的高溫化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的化學(xué)侵蝕，以及由于物相遷移和溫度所產(chǎn)生的晶型轉(zhuǎn)化和結(jié)構(gòu)致密性變化是造成碹頂磚損毀的主要原因。

 

研究結(jié)果表明：碹頂用玻璃窯硅磚，在窯爐高溫作用下的蝕變過程基本上是雜質(zhì)遷移和雜相變所引起的，化學(xué)侵蝕和熔解作用基本可以忽略。相變和自凈化的作用，使窯爐運(yùn)作帶逐漸改變性能，其高溫性能得到提高。

 

2、池壁

1）與玻璃液接觸的部位

 

熔化部與冷卻部池壁與玻璃液直接接觸的部分，受到高溫，玻璃液引起的化學(xué)侵蝕和流動(dòng)引起的機(jī)械物理沖刷，這個(gè)部位對耐火材料主要條件是具有良好的抗玻璃液侵蝕性能，同時(shí)不能污染玻璃液。

 

國內(nèi)玻璃窯爐外普遍采用電熔鋯剛玉磚和α-β剛玉磚、β剛玉磚砌筑。電熔鋯剛玉磚的高溫和抗玻璃液的性能優(yōu)異，這是它獲得了燒結(jié)耐火材料不可能獲得的抗侵蝕性非常好的斜鋯英石與α-Al2O3的共晶體，所以它作為玻璃窯爐熔化部池壁磚是非常合適的。

 

α-β剛玉磚和β剛玉磚的主要晶相是剛玉，玻璃相含量僅為1%-2%，具有良好的抗侵蝕性能，與電熔鋯剛玉磚的性能相比，由于不含ZrO2晶體，其反應(yīng)層黏度小，在高溫下不太穩(wěn)定，所以磚的表面與玻璃液之間的擴(kuò)散速度比較大，窯爐窯襯損毀較快。但在窯爐的使用溫度低于1350℃時(shí)，a-β剛玉磚、β剛玉磚的抗侵蝕性能要比電熔鋯剛玉磚好。因此a-β剛玉磚、β剛玉磚在溫度低于1350℃時(shí)，是冷卻部等部位比較理想的耐火材料。

 

2）不與玻璃液直接接觸的部位

 

 

熔化部與冷卻部池壁不與玻璃液直接接觸的部分（也叫胸墻），這個(gè)區(qū)域主要受堿蒸汽及配合料的沖刷作用，根據(jù)設(shè)計(jì)的不同，有的使用剛玉質(zhì)材質(zhì)，有的使用硅磚，這2種材料都能滿足要求。因此掛鉤磚、直型磚常使用在這個(gè)部位。

 

3、蓄熱室

 

1）蓄熱室碹和側(cè)墻

 

蓄熱室碹和側(cè)墻的內(nèi)表面受到高溫、粉塵、堿蒸汽的侵蝕，從上而下，侵蝕程度逐漸減弱，耐火材料的選用根據(jù)玻璃窯爐蓄熱室頂部，側(cè)墻上、中、下段所承受的溫度及侵蝕程度不同來確定。頂部和側(cè)墻一般選用硅磚，中段側(cè)墻一般建議選用低氣孔粘土磚和高鋁磚；窯爐下部一般選用一般粘土磚和低氣孔黏土磚。依據(jù)設(shè)計(jì)不同，近年來，側(cè)墻中，上部一般采用普通鎂鉻磚和直接結(jié)合鎂鉻磚，鎂鋁磚等堿性磚也獲得了較好的使用效果。

 

2) 格子體

 

格子體因全部磚體處于高溫荷重，粉塵和堿蒸汽的作用下，受到的侵蝕程度會(huì)比瑄和側(cè)墻嚴(yán)重，因此使用條件更為苛刻。格子體的堵塞與倒塌往往是造成玻璃窯停爐冷修的重要原因之一。所以要求格子體耐火材料物理強(qiáng)度高，蠕變率低，對窯爐溫度和氣氛的變化堿侵蝕有較強(qiáng)的防御能力，不黏附粉塵，損壞速度緩慢。

 

在格子體的頂部：所處的溫度高，可達(dá)到1400-1540℃，受到堿蒸汽和粉塵侵蝕也為嚴(yán)重，一般會(huì)選用電熔再結(jié)合鎂磚。由于電熔再結(jié)合鎂磚中硅酸鹽相比較少，方鎂石晶體已經(jīng)長大，方鎂石之間已經(jīng)形成直接結(jié)合，延緩及遏止方鎂石晶體在堿蒸汽的作用下逐漸大的速度，不容易使磚發(fā)生龜裂、粉化。

 

格子體上部：該處溫度可達(dá)1100-1430℃，一般使用95#再結(jié)合鎂磚就行了。

 

格子體中部：所處溫度為800-1100℃，在800-1100攝氏度范圍內(nèi)堿金屬硫酸鹽凝結(jié)，鎂、鈣質(zhì)格子體受到SO3和Na2O的嚴(yán)重侵蝕并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致較大的磚體膨脹，損壞嚴(yán)重，所以這個(gè)部位不適合使用鎂磚，而應(yīng)該選用鎂鋁尖晶石磚或者直接結(jié)合鎂鉻磚或者鎂鋯磚和鎂橄欖石磚。

 

格子體下部：此段作業(yè)溫度低，荷重大，受堿侵蝕小，但離煙道比較近，直接受冷空氣的影響，需要的材質(zhì)應(yīng)能承受耐急冷急熱，選用價(jià)格低廉就行了。因此一般采用價(jià)格比較低的低氣孔黏土磚。