玻璃窑炉耐火材料_玻璃窑用砖

玻璃窑炉耐火材料_玻璃窑用砖

　　 玻璃生产的三大热工设备以浮法玻璃为例，包括浮法玻璃熔窑、浮法玻璃锡槽和玻璃退火窑。

　　玻璃熔窑在玻璃的生产过程中承担着将配合料熔化成玻璃液并进行澄清、均化和冷却到成型所需温度的作用。 浮法玻璃熔窑是浮法玻璃生产线的三大热工设备之一，其先进的技术能大大的提高生产力。浮法玻璃熔窑全氧燃烧技术是在浮法玻璃熔制过程中利用浓度为90%以上的氧气代替空气与重油或者天然气等燃料进行燃烧，全氧燃烧技术与传统的玻璃熔窑空气燃烧技术相比，具有节能、可大幅度降低NOx和粉尘等有害物质的排放量以及熔化率高等显著特点，被誉为玻璃熔化技术发展历史上的第二次革命。

　　锡槽则是玻璃成型的关键设备，是浮法玻璃生产的三大热工设备之一， 温度为1050 -1100℃的玻璃液从流液道流入锡槽内的锡液面上。玻璃液在锡液表面上进行摊平、抛光，经机械拉引、挡边和浮法玻璃拉边机的控制，形成所要求宽度和厚度的玻璃带，并在前行中逐渐冷却至600℃时离开锡槽。

　　 浮法玻璃退火窑是浮法玻璃生产线的三大热工设备之一，其主要作用是消除浮法玻璃中的残余内应力和光学不均匀性，以及稳定玻璃内部结构等，对浮法玻璃的产品质量、成品率和能耗等具有十分重要的影响。从锡槽引出的温度在600℃左右的连续玻璃带经过渡辊台进入退火窑，在窑内进行退火、冷却，通过适当温降，可以将玻璃带中产生的残余内应力控制在允许范围，在低于70℃的条件下离开退火窑进入冷端机组。

　　这三大热工设备里全部需要用到耐火材料，玻璃熔窑常用到以下9类耐火材料制品：

1、玻璃窑用硅砖

　　硅砖在玻璃熔窑上用得较多，主要成分是二氧化硅(SiO2)。硅砖是酸性耐火材料，玻璃窑用硅砖是以磷石英为主的用于砌筑玻璃窑炉高温部位所用的硅质耐火制品。玻璃熔窑使用的硅砖要求SiO2含量在94%以上，使用温度为1600~1650℃左右， 其荷重变形温度较高，波动范围为1640~1680℃，接近磷石英、方石英的熔点(1670℃、1713℃) 。密度为1.8~1.95g/cm3。显气孔率要求小于22%，气孔率愈大，硅砖质量越差。硅砖的外观大部分是白色的结晶，微观组成为鳞石英的结晶，由于硅砖在高温时要发生结晶的转化，体积膨胀，特别是在180～270℃以及573℃左右时，结晶转化更为激烈，所以在烤窑和冷修过程中要适应硅砖的结晶转化而采取适当措施如松紧拉条等。硅砖砌体要留有膨胀缝。

　　硅砖比黏土砖工作温度要高200℃左右，优质硅砖具备高纯致密、荷重软化温度高、重烧变化低、抗高温蠕变性能好、常温耐压强度大、矿相组成合理、真密度小、尺寸精确等性质特点。随着当前光伏玻璃窑炉越来越大型化，玻璃熔制温度也越来越高，硅砖受到耐火度低(1690~1730℃)及热震稳定性差(水中热交换为14次)的限制，以及对玻璃液和碱性飞料的侵蚀耐力较差，不能满足熔化部大碹顶的使用要求，但是对于冷却部上部结构却是不二选择 。砌筑时要用高硅耐火泥或硅砖粉等和硅砖成分接近的物质来做胶结材料。

2、玻璃窑用粘土砖

　　黏土砖主要成分是Al2O3和SiO2，Al2O3含量在30%~45%之间，SiO3在51%~66%之间，密度为1.7~2.4g/cm3,显气孔率为12%~21%，使用温度为1350~1500℃。 黏土砖随着温度升高，体积也要膨胀。当温度超过1450℃后，体积又会收缩。

　　 黏土砖是偏酸性的耐火材料，随着砖中Al2O3含量的增加其酸性逐渐减弱，其热导率是所有耐火材料中最低的。其耐火度虽然高达1700℃，但是荷重软化温度只有1300℃左右，当其受到大量R2O侵蚀时，软化温度还要进一步下降到1050℃左右，因此在高温使用时不能承重受压。黏土砖的热膨胀率是常用耐火材料中最小的，同时由于黏土砖结晶细小、气孔小而分布均匀，应力较易得到缓冲，因此在很大范围内抗热冲击性强，可以用于窑炉次重要部位如烟道选材。 在玻璃工业中黏土砖还可以用于砌筑窑池的池底、工作部和通路的池壁，蓄热室的墙、碹、下部格子砖以及烟道。

3、玻璃窑用高铝砖

　　 Al2O3含量大于48%的硅酸铝质耐火材料统称为高铝质耐火材料。按Al2O3含量的多少划分为3个等级：

　　 Ⅰ等：Al2O3>75%;

　　 Ⅱ等：Al2O3 60%~75%;

　　 Ⅲ等：Al2O3 48%~60%。

　　 高铝砖的主要成分也是SiO2和Al2O3，但Al2O3应大于46%。用刚玉、高铝矾土或硅线石系矿物(Al2O3-SiO2)作原料制成。在Al2O3含量小于71.8%的范围内，随Al2O3含量的增加，高铝质制品中主晶相莫来石增加；在Al2O3大于71.8%的范围内，随Al2O3含量的增加，莫来石数量减少而刚玉的数量增加。制品的耐火材料性能随Al2O3含量的提高而提高。高铝质耐火材料与黏土质耐火材料相比较，突出的优点是耐火度及荷重软化温度高，高铝质耐火材料制品比黏土制品有较高的导热能力。高铝质耐火制品的耐热震性介乎于黏土制品和硅质制品之间。密度为2.3~3.0g/cm3，显气孔率为18%～23%左右，使用温度为1500～1650℃。当高铝砖的气孔率较低时，抗侵蚀性较好。高铝砖可用来砌筑冷却部池壁，蓄热室碹、蓄热室墙等处。

4、莫来石砖

　　莫来石砖主要成分是Al2O3，其含量在75%左右，因为其中主要是莫来石结晶，所以称为莫来石砖。密度0.6—3.2g/cm3，开口气孔率1%一12%，使用温度为1500~1700℃。烧结莫来石主要用于砌筑蓄热室墙。

电熔莫来石以高铝矾土为原料，将不同的矾土配成莫来石的组成(3Al2O3-2SiO2)，质量百分比为：Al2O3为72%，SiO2为28%。主要晶相为莫来石和刚玉，玻璃相充填在晶相间。其耐玻璃液侵蚀比烧结的耐火材料强，但是不如电熔耐火材料。加入少量(7%8.5%)二氧化锆，可以使莫来石晶体变小、砖组织结构致密，莫来石增至60%70%，相对降低了玻璃相的含量，并减小了制品的裂纹。电熔莫来石砖的热膨胀系数低、抗热震性好、耐玻璃液侵蚀性能强。 电熔莫来石主要用于砌筑池壁、观察孔、墙垛等处。

5、电熔锆刚玉砖

　　 电熔锆刚玉砖属于Al2O3-ZrO2-SiO2系统(简称AZS砖)。按照ZrO2含量可分为三级：33%、36%、41%，其相组成容积百分率见表2。

表2锆刚玉砖相组成容积百分率

　　 电熔锆刚玉砖相比电熔莫来石砖抗玻璃液侵蚀性能好，主要原因为：

　　 ①锆刚玉砖中主晶相是坚密共存的刚玉和斜锆石，这两种晶相抗侵蚀性能都很好。

　　 ②锆刚玉砖中玻璃相填充与上述晶相之间，这种玻璃相受到高温玻璃液侵蚀后生成黏度较高的钠长石质玻璃，由于其中熔化了一定数量的ZrO2而黏度更大，这层高黏度质的玻璃留在砖表面上，不易扩散，保护了砖体。电熔锆刚玉砖的抗侵蚀性能随ZrO2含量的增加而提高。其中ZrO2熔化温度高达2700℃左右，且具有高的抗酸、碱及玻璃液等介质的能力。

　　 电熔锆刚玉砖不但用于温度高、侵蚀严重的与玻璃液接触的部位，而且广泛用于玻璃熔窑上部结构中。

　　电熔锆刚玉砖也称白铁砖， 一般将电熔锆刚玉砖按含锆的含量分为33%、36%、41%3个等级。玻璃行业使用的锆刚玉砖含Al2O3为50%~70%，ZrO2为20%~40%.密度3.4~4.0g/cm3，显气孔率1%～10%，使用温度为1700℃左右，含锆量为33%、36%的电熔锆刚玉砖用于砌筑窑池池壁、火焰空间胸墙、小炉喷火口、小炉平碹、小炉垛、舌头碹等处，含锆量41%的电熔锫刚玉砖用于砌筑池壁拐角、流液洞等玻璃液对耐火材料冲刷经蚀剧烈的部位。该材料是玻璃行业中广泛使用的熔铸耐火材料。

6、电熔氧化铝砖

　　它主要指电熔α、β刚玉、电熔β刚玉熔铸耐火砖，主要由92%~94%的Al2O3刚玉晶相构成，密度2.9~3.05g/cm3，显气孔率1%~10%，使用温度为1700℃左右。

　　电熔氧化铝抗玻璃渗析能力极好，几乎不对玻璃液产生污染。广泛用于玻璃熔窑的工作部池壁、池底、流道、工作部料道池壁、料道池底等接触玻璃液同时要求不能有耐火材料污染的部位。

7、石英砖

　　石英砖主要成分为SiO2，其含达99%以上，密度为1.9~2g/cm3，耐火度1650℃，工作温度1600℃左右，耐酸性侵蚀，用来砌筑酸性硼料玻璃的池壁、火焰空间热电偶孔砖等处.

8、碱性耐火材料

　　碱性耐火材料主要指的是镁砖、铝镁砖、镁铬砖、镁橄榄石砖。其性能为抗碱性料的侵蚀，耐火度为1900～2000℃。广泛用于玻璃熔窑的蓄热室上部墙体、蓄热室碹、格于体、小炉部分结构等。

9、玻璃窑用保温砖

　　玻璃熔窑的散热面积很大，热效率低，为了节能降耗，需要使用大量保温材料进行全面保温。特别是在蓄热室、熔化部、工作部等部位的池壁、池底、碹、墙都要进行保温，以减少散热。保温砖的气孔率很大，质量很轻，密度不超过1.3g/cm3。由于空气的传热性能很差，因此具有很大的气孔率的保温砖就有绝热作用。它的热传导系数比一般耐火材料要低2~3倍，所以气孔率愈大，保温效果愈好。保温砖有许多不同的种类，有粘土质保温砖、硅质保温砖、高铝质保温砖等。