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玻璃窯用常見(jiàn)9種耐火磚性能及工作原理

作者:小編 分類(lèi):新聞資訊 時(shí)間:2021-07-11 瀏覽:

在玻璃窯爐窯襯的配置設計中,主要以定形耐火磚為主,根據玻璃窯爐不同部位的工況環(huán)境,其應用的耐火磚材質(zhì)、性能也都不同。以下是我國玻璃窯爐爐襯最常用到的9種耐火磚:

         1、硅磚

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,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)。優(yōu)質(zhì)硅磚具備高純致密、荷重軟化溫度高、重燒變化低、抗高溫蠕變性能好、常溫耐壓強度大、礦相組成合理、真密度小、尺寸精確等性質(zhì)特點(diǎn)。隨著(zhù)當前光伏玻璃窯爐越來(lái)越大型化,玻璃熔制溫度也高,硅磚受到耐火度低(1690-1730)及熱震穩定性差(水中熱交換為14)的限制,不能滿(mǎn)足熔化部大喧頂使用要求,但是冷卻部上部結構卻成為不二選擇。其理化分析見(jiàn)表1

1玻璃窯用優(yōu)質(zhì)硅磚理化指標
玻璃窯用常見(jiàn)9種耐火磚性能及工作原理(圖1)

注:熔融指數是氧化鋁質(zhì)量分數與2倍總堿性氧化物質(zhì)量分數之和,即AI2O3質(zhì)量分數+2R2O質(zhì)量分數。

2、黏土磚

黏土磚是偏酸性的耐火材料,隨著(zhù)磚中AI2O3含量的增加其酸性逐漸減弱,其熱導率是所有耐火材料中最低的。其耐火度雖然高達1700℃,但是荷重軟化溫度只有1300℃左右,當其受到大量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)由于黏土磚結晶細小、氣孔小而分布均勻,應力較易得到緩沖,因此在很大范圍內抗熱沖擊性強,可以用于窯爐次重要部位如煙道選材。

3、高鋁磚 

AI2O3含量大于48%的硅酸鋁質(zhì)耐火材料統稱(chēng)為高鋁質(zhì)耐火材料。按AI2O3含量的多少劃分為3個(gè)等級:

I等:AI203>75%;

Ⅱ等:AI2O360%75%;

Ⅲ等:AI20348%-60%。

Al2O3含量小于71.8%的范圍內,隨Al2O3含量的增加,高鋁質(zhì)制品中主晶相莫來(lái)石增加;在AI2O3大于71.8%的范圍內,隨Al2O3含量的增加,莫來(lái)石數量減少而剛玉的數量增加。制品的耐火材料性能隨AI2O3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,可用于玻璃審爐大碹保溫層擋邊磚。

4、硅線(xiàn)石磚

與黏土磚相比,硅線(xiàn)石磚和莫來(lái)石磚具有更高的高溫荷重軟化點(diǎn),具有致密的細粒結構,不易使玻璃液產(chǎn)生氣泡,極適宜于放料口結構部位。

5、莫來(lái)石磚 

莫來(lái)石磚的主晶相是莫來(lái)石,莫來(lái)石的耐火度為1850℃左右,荷重軟化溫度高,高溫蠕變率低,抗熱震性好,耐酸性熔渣侵蝕,可選擇為垂直煙道下部結構以及水平煙道內部?jì)缺砻妗?/span>

6、電熔莫來(lái)石磚 

電熔莫來(lái)石以高鋁礬土為原料, 將不同的礬土配成莫來(lái)石的組成(3AI2O 3-2SiO2) , 質(zhì)量百分比為:AI2O3 72%,SiO 228%。主要晶相為莫來(lái)石和剛玉, 玻璃相充填在晶相間。其耐玻璃液侵蝕比燒結的耐火材料強, 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(lái)石晶體變小、磚組織結構致密,莫來(lái)石增至60%70%,相對降低了玻璃相的含量,并減小了制品的裂紋。電熔莫來(lái)石磚的熱膨脹系數低、抗熱震性好、耐玻璃液侵蝕性能強。

7、電熔鋯剛玉磚 

電熔鋯剛玉磚屬于Al2O 3-ZrO 2-SiO2系統(簡(jiǎn)稱(chēng)AZ S。按照ZrO2含量可分為三級:33%、36%、41%, 其相組成容積百分率見(jiàn)表2.


2鋯剛玉磚相組成容積百分率
玻璃窯用常見(jiàn)9種耐火磚性能及工作原理(圖2)

電熔鋯剛玉磚相比電熔莫來(lái)石磚抗玻璃液侵蝕性能好,主要原因為:

①鋯剛玉磚中主晶相是堅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(cháng)石質(zhì)玻璃,由于其中熔化了一定數量的ZrO2而黏度更大,這層高黏度質(zhì)的玻璃留在磚表面上,不易擴散,保護了磚體。電熔鋯剛玉磚的抗侵蝕性能隨ZrO 2含量的增加而提高。其中ZrO 2熔化溫度高達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、侵蝕嚴重的與玻璃液接觸的部位,而且廣泛用于玻璃熔窯上部結構中。

8、電熔剛玉磚

電熔剛玉磚a-b-Al203(94.5%~96.5%)以高純氧化鋁為原料,引入少量的純堿,在2000~2200℃下熔解而成,晶體結構是由45%~55%a-Al2O345%~60%b-AI2O3相組成,由于較大量的b-AI2O3交織于a-Al2O3晶體之間,使原來(lái)的a-Al2O3管狀顯微結構變成鱗片狀結構,晶體亦較其單獨存在時(shí)細小得多,所以其耐侵蝕僅次于a-Al2O3,而磚體的耐熱變形卻大大提高了,因此其成為通路池壁、熔化部澄清區大喧耐材的最佳選擇。電熔鋯剛玉與電熔剛玉磚性能對比分析見(jiàn)表3.

3電熔鋯剛玉與電熔剛玉磚的性能對比
玻璃窯用常見(jiàn)9種耐火磚性能及工作原理(圖3)


   從表3中可以看出, 在高溫下使耐火材料的侵蝕性:AZ S-41#>AZ S-36#>AZ S-33#a-b-AI2O3,這是因為電熔鋯剛玉磚中主晶相是堅密共存的剛玉(a-Al2O 3) 和斜鋯石(ZrO 2) , 而這兩種晶相抗侵蝕性能都很好。電熔鋯剛玉的抗侵蝕能力隨著(zhù)ZrO 2含量的增加而提高。喧腳磚因強度要求高, 且考慮到玻璃液揮發(fā)物容易在此處聚集,熔窯腳磚應選擇33#電熔AZ S磚, 同理池壁拐角部位受到玻璃液沖刷更甚, 玻璃液揮發(fā)物及堿蒸汽更容易在此處聚集,一般應選擇ZrO 2含量較高的電熔磚, 41#電熔AZ S磚最佳。

9、含鋯耐火磚 

含鋯耐火制品是以氧化鋯(ZrO 2) 、鋯英石(Zr SiO 4) 為原料制造的耐火制品。氧化鋯系列制品、鋯英石系列制品、鋯莫來(lái)石和鋯剛玉系制品都屬于此類(lèi)制品。根據生產(chǎn)工藝的不同、含鋯耐火制品分為燒結制品、熔鑄制品和不燒制品。含鋯耐火制品具有熔點(diǎn)高、熱導率低、化學(xué)穩定性好等特點(diǎn),特別是對溶融玻璃具有良好的耐侵蝕性。

含鋯耐火材料的性質(zhì)取決于ZrO 2的性質(zhì)。致密、穩定化氧化鋯的熔點(diǎn)為2677℃, 使用溫度達2500℃。體積密度因原料的純度與制造方法的不同而波動(dòng)于4.5~5.5g/cm3之間,致密的氧化鋯制品的體積密度可達5.75g/cm3.氧化鋯制品的機械強度很高, 而強度一直保持到1300~1500℃。ZrO2的熱導率比所有其他氧化物材料的熱導率低很多。利用ZrO2的這個(gè)特性可以做高溫隔熱層。


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