玻璃窯爐耐火材料_玻璃窯用磚

　　 玻璃生產(chǎn)的三大熱工設(shè)備以浮法玻璃為例，包括浮法玻璃熔窯、浮法玻璃錫槽和玻璃退火窯。

　　玻璃熔窯在玻璃的生產(chǎn)過程中承擔(dān)著將配合料熔化成玻璃液并進(jìn)行澄清、均化和冷卻到成型所需溫度的作用。 浮法玻璃熔窯是浮法玻璃生產(chǎn)線的三大熱工設(shè)備之一，其先進(jìn)的技術(shù)能大大的提高生產(chǎn)力。浮法玻璃熔窯全氧燃燒技術(shù)是在浮法玻璃熔制過程中利用濃度為90%以上的氧氣代替空氣與重油或者天然氣等燃料進(jìn)行燃燒，全氧燃燒技術(shù)與傳統(tǒng)的玻璃熔窯空氣燃燒技術(shù)相比，具有節(jié)能、可大幅度降低NOx和粉塵等有害物質(zhì)的排放量以及熔化率高等顯著特點(diǎn)，被譽(yù)為玻璃熔化技術(shù)發(fā)展歷史上的第二次革命。

　　錫槽則是玻璃成型的關(guān)鍵設(shè)備，是浮法玻璃生產(chǎn)的三大熱工設(shè)備之一， 溫度為1050 -1100℃的玻璃液從流液道流入錫槽內(nèi)的錫液面上。玻璃液在錫液表面上進(jìn)行攤平、拋光，經(jīng)機(jī)械拉引、擋邊和浮法玻璃拉邊機(jī)的控制，形成所要求寬度和厚度的玻璃帶，并在前行中逐漸冷卻至600℃時(shí)離開錫槽。

　　 浮法玻璃退火窯是浮法玻璃生產(chǎn)線的三大熱工設(shè)備之一，其主要作用是消除浮法玻璃中的殘余內(nèi)應(yīng)力和光學(xué)不均勻性，以及穩(wěn)定玻璃內(nèi)部結(jié)構(gòu)等，對(duì)浮法玻璃的產(chǎn)品質(zhì)量、成品率和能耗等具有十分重要的影響。從錫槽引出的溫度在600℃左右的連續(xù)玻璃帶經(jīng)過渡輥臺(tái)進(jìn)入退火窯，在窯內(nèi)進(jìn)行退火、冷卻，通過適當(dāng)溫降，可以將玻璃帶中產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力控制在允許范圍，在低于70℃的條件下離開退火窯進(jìn)入冷端機(jī)組。

　　這三大熱工設(shè)備里全部需要用到耐火材料，玻璃熔窯常用到以下9類耐火材料制品：

1、玻璃窯用硅磚

　　硅磚在玻璃熔窯上用得較多，主要成分是二氧化硅(SiO2)。硅磚是酸性耐火材料，玻璃窯用硅磚是以磷石英為主的用于砌筑玻璃窯爐高溫部位所用的硅質(zhì)耐火制品。玻璃熔窯使用的硅磚要求SiO2含量在94%以上，使用溫度為1600~1650℃左右， 其荷重變形溫度較高，波動(dòng)范圍為1640~1680℃，接近磷石英、方石英的熔點(diǎn)(1670℃、1713℃) 。密度為1.8~1.95g/cm3。顯氣孔率要求小于22%，氣孔率愈大，硅磚質(zhì)量越差。硅磚的外觀大部分是白色的結(jié)晶，微觀組成為鱗石英的結(jié)晶，由于硅磚在高溫時(shí)要發(fā)生結(jié)晶的轉(zhuǎn)化，體積膨脹，特別是在180～270℃以及573℃左右時(shí)，結(jié)晶轉(zhuǎn)化更為激烈，所以在烤窯和冷修過程中要適應(yīng)硅磚的結(jié)晶轉(zhuǎn)化而采取適當(dāng)措施如松緊拉條等。硅磚砌體要留有膨脹縫。

　　硅磚比黏土磚工作溫度要高200℃左右，優(yōu)質(zhì)硅磚具備高純致密、荷重軟化溫度高、重?zé)兓?、抗高溫蠕變性能好、常溫耐壓?qiáng)度大、礦相組成合理、真密度小、尺寸精確等性質(zhì)特點(diǎn)。隨著當(dāng)前光伏玻璃窯爐越來越大型化，玻璃熔制溫度也越來越高，硅磚受到耐火度低(1690~1730℃)及熱震穩(wěn)定性差(水中熱交換為14次)的限制，以及對(duì)玻璃液和堿性飛料的侵蝕耐力較差，不能滿足熔化部大碹頂?shù)氖褂靡螅菍?duì)于冷卻部上部結(jié)構(gòu)卻是不二選擇 。砌筑時(shí)要用高硅耐火泥或硅磚粉等和硅磚成分接近的物質(zhì)來做膠結(jié)材料。

2、玻璃窯用粘土磚

　　黏土磚主要成分是Al2O3和SiO2，Al2O3含量在30%~45%之間，SiO3在51%~66%之間，密度為1.7~2.4g/cm3,顯氣孔率為12%~21%，使用溫度為1350~1500℃。 黏土磚隨著溫度升高，體積也要膨脹。當(dāng)溫度超過1450℃后，體積又會(huì)收縮。

　　 黏土磚是偏酸性的耐火材料，隨著磚中Al2O3含量的增加其酸性逐漸減弱，其熱導(dǎo)率是所有耐火材料中最低的。其耐火度雖然高達(dá)1700℃，但是荷重軟化溫度只有1300℃左右，當(dāng)其受到大量R2O侵蝕時(shí)，軟化溫度還要進(jìn)一步下降到1050℃左右，因此在高溫使用時(shí)不能承重受壓。黏土磚的熱膨脹率是常用耐火材料中最小的，同時(shí)由于黏土磚結(jié)晶細(xì)小、氣孔小而分布均勻，應(yīng)力較易得到緩沖，因此在很大范圍內(nèi)抗熱沖擊性強(qiáng)，可以用于窯爐次重要部位如煙道選材。 在玻璃工業(yè)中黏土磚還可以用于砌筑窯池的池底、工作部和通路的池壁，蓄熱室的墻、碹、下部格子磚以及煙道。

3、玻璃窯用高鋁磚

　　 Al2O3含量大于48%的硅酸鋁質(zhì)耐火材料統(tǒng)稱為高鋁質(zhì)耐火材料。按Al2O3含量的多少劃分為3個(gè)等級(jí)：

　　 Ⅰ等：Al2O3>75%;

　　 Ⅱ等：Al2O3 60%~75%;

　　 Ⅲ等：Al2O3 48%~60%。

　　 高鋁磚的主要成分也是SiO2和Al2O3，但Al2O3應(yīng)大于46%。用剛玉、高鋁礬土或硅線石系礦物(Al2O3-SiO2)作原料制成。在Al2O3含量小于71.8%的范圍內(nèi)，隨Al2O3含量的增加，高鋁質(zhì)制品中主晶相莫來石增加；在Al2O3大于71.8%的范圍內(nèi)，隨Al2O3含量的增加，莫來石數(shù)量減少而剛玉的數(shù)量增加。制品的耐火材料性能隨Al2O3含量的提高而提高。高鋁質(zhì)耐火材料與黏土質(zhì)耐火材料相比較，突出的優(yōu)點(diǎn)是耐火度及荷重軟化溫度高，高鋁質(zhì)耐火材料制品比黏土制品有較高的導(dǎo)熱能力。高鋁質(zhì)耐火制品的耐熱震性介乎于黏土制品和硅質(zhì)制品之間。密度為2.3~3.0g/cm3，顯氣孔率為18%～23%左右，使用溫度為1500～1650℃。當(dāng)高鋁磚的氣孔率較低時(shí)，抗侵蝕性較好。高鋁磚可用來砌筑冷卻部池壁，蓄熱室碹、蓄熱室墻等處。

4、莫來石磚

　　莫來石磚主要成分是Al2O3，其含量在75%左右，因?yàn)槠渲兄饕悄獊硎Y(jié)晶，所以稱為莫來石磚。密度0.6—3.2g/cm3，開口氣孔率1%一12%，使用溫度為1500~1700℃。燒結(jié)莫來石主要用于砌筑蓄熱室墻。

電熔莫來石以高鋁礬土為原料，將不同的礬土配成莫來石的組成(3Al2O3-2SiO2)，質(zhì)量百分比為：Al2O3為72%，SiO2為28%。主要晶相為莫來石和剛玉，玻璃相充填在晶相間。其耐玻璃液侵蝕比燒結(jié)的耐火材料強(qiáng)，但是不如電熔耐火材料。加入少量(7%8.5%)二氧化鋯，可以使莫來石晶體變小、磚組織結(jié)構(gòu)致密，莫來石增至60%70%，相對(duì)降低了玻璃相的含量，并減小了制品的裂紋。電熔莫來石磚的熱膨脹系數(shù)低、抗熱震性好、耐玻璃液侵蝕性能強(qiáng)。 電熔莫來石主要用于砌筑池壁、觀察孔、墻垛等處。

5、電熔鋯剛玉磚

　　 電熔鋯剛玉磚屬于Al2O3-ZrO2-SiO2系統(tǒng)(簡稱AZS磚)。按照ZrO2含量可分為三級(jí)：33%、36%、41%，其相組成容積百分率見表2。

表2鋯剛玉磚相組成容積百分率

　　 電熔鋯剛玉磚相比電熔莫來石磚抗玻璃液侵蝕性能好，主要原因?yàn)椋?/p>

　　 ①鋯剛玉磚中主晶相是堅(jiān)密共存的剛玉和斜鋯石，這兩種晶相抗侵蝕性能都很好。

　　 ②鋯剛玉磚中玻璃相填充與上述晶相之間，這種玻璃相受到高溫玻璃液侵蝕后生成黏度較高的鈉長石質(zhì)玻璃，由于其中熔化了一定數(shù)量的ZrO2而黏度更大，這層高黏度質(zhì)的玻璃留在磚表面上，不易擴(kuò)散，保護(hù)了磚體。電熔鋯剛玉磚的抗侵蝕性能隨ZrO2含量的增加而提高。其中ZrO2熔化溫度高達(dá)2700℃左右，且具有高的抗酸、堿及玻璃液等介質(zhì)的能力。

　　 電熔鋯剛玉磚不但用于溫度高、侵蝕嚴(yán)重的與玻璃液接觸的部位，而且廣泛用于玻璃熔窯上部結(jié)構(gòu)中。

　　電熔鋯剛玉磚也稱白鐵磚， 一般將電熔鋯剛玉磚按含鋯的含量分為33%、36%、41%3個(gè)等級(jí)。玻璃行業(yè)使用的鋯剛玉磚含Al2O3為50%~70%，ZrO2為20%~40%.密度3.4~4.0g/cm3，顯氣孔率1%～10%，使用溫度為1700℃左右，含鋯量為33%、36%的電熔鋯剛玉磚用于砌筑窯池池壁、火焰空間胸墻、小爐噴火口、小爐平碹、小爐垛、舌頭碹等處，含鋯量41%的電熔锫剛玉磚用于砌筑池壁拐角、流液洞等玻璃液對(duì)耐火材料沖刷經(jīng)蝕劇烈的部位。該材料是玻璃行業(yè)中廣泛使用的熔鑄耐火材料。

6、電熔氧化鋁磚

　　它主要指電熔α、β剛玉、電熔β剛玉熔鑄耐火磚，主要由92%~94%的Al2O3剛玉晶相構(gòu)成，密度2.9~3.05g/cm3，顯氣孔率1%~10%，使用溫度為1700℃左右。

　　電熔氧化鋁抗玻璃滲析能力極好，幾乎不對(duì)玻璃液產(chǎn)生污染。廣泛用于玻璃熔窯的工作部池壁、池底、流道、工作部料道池壁、料道池底等接觸玻璃液同時(shí)要求不能有耐火材料污染的部位。

7、石英磚

　　石英磚主要成分為SiO2，其含達(dá)99%以上，密度為1.9~2g/cm3，耐火度1650℃，工作溫度1600℃左右，耐酸性侵蝕，用來砌筑酸性硼料玻璃的池壁、火焰空間熱電偶孔磚等處.

8、堿性耐火材料

　　堿性耐火材料主要指的是鎂磚、鋁鎂磚、鎂鉻磚、鎂橄欖石磚。其性能為抗堿性料的侵蝕，耐火度為1900～2000℃。廣泛用于玻璃熔窯的蓄熱室上部墻體、蓄熱室碹、格于體、小爐部分結(jié)構(gòu)等。

9、玻璃窯用保溫磚

　　玻璃熔窯的散熱面積很大，熱效率低，為了節(jié)能降耗，需要使用大量保溫材料進(jìn)行全面保溫。特別是在蓄熱室、熔化部、工作部等部位的池壁、池底、碹、墻都要進(jìn)行保溫，以減少散熱。保溫磚的氣孔率很大，質(zhì)量很輕，密度不超過1.3g/cm3。由于空氣的傳熱性能很差，因此具有很大的氣孔率的保溫磚就有絕熱作用。它的熱傳導(dǎo)系數(shù)比一般耐火材料要低2~3倍，所以氣孔率愈大，保溫效果愈好。保溫磚有許多不同的種類，有粘土質(zhì)保溫磚、硅質(zhì)保溫磚、高鋁質(zhì)保溫磚等。