电熔刚玉砖在浮法玻璃熔窑中的应用_罗文彬.pdf

d o i:1 0.3 9 6 3/j.i s s n.1 6 7 4-6 0 6 6.2 0 2 3.0 1.0 0 6电熔刚玉砖在浮法玻璃熔窑中的应用罗文彬,施凌毓,游 俊,刘江华(中国建材国际工程集团有限公司,上海2 0 0 0 6 3)摘 要:电熔刚玉砖因其在抗玻璃侵蚀、抗发泡、抗结石等方面优异的性能,在浮法玻璃熔窑有着重要的应用。论文主要介绍了电熔刚玉砖的种类与理化性能,以及在浮法玻璃熔窑的工程项目中实际的应用。关键词:电熔刚玉砖;性能分析;玻璃熔窑A p p l i c a t i o no fF u s e dC a s tA l u m i n aB r i c k s i nF l o a tG l a s sF u r n a c eL U O W e n-b i n,SH IL i n g-y u,Y O UJ u n,L I UJ i a n g-h u a(C h i n aT r i u m p hI n t e r n a t i o n a lE n g i n e e r i n gG r o u pC o,L t d,S h a n g h a i 2 0 0 0 6 3,C h i n a)A b s t r a c t:F u s e dc a s ta l u m i n ab r i c k sh a v ei m p o r t a n ta p p l i c a t i o ni nf l o a tg l a s sf u r n a c eb e c a u s eo f i t se x c e l l e n tp e r-f o r m a n c e i nc o r r o s i o nr e s i s t a n c eo f g l a s s,a n t i f o a m i n g,a n t i s t o n ea n ds oo n.T h i sp a p e rm a i n l y i n t r o d u c e d t h e t y p e s a n dp h y s i c a l a n dc h e m i c a l p r o p e r t i e so f f u s e dc a s t a l u m i n ab r i c k s,a sw e l l a s t h ea c t u a l a p p l i c a t i o n i n f l o a tg l a s s f u r n a c ee n-g i n e e r i n gp r o j e c t s.K e yw o r d s:f u s e dc a s t a l u m i n ab r i c k;g l a s s f u r n a c e;p e r f o r m a n c ea n a l y s i s收稿日期:2 0 2 2-1 1-2 8.作者简介:罗文彬(1 9 8 8-),工程师.E-m a i l:l u o w e n b i n c t i e c.n e t玻璃熔窑是由耐火材料构成的熔制玻璃的热工设备1。玻璃熔窑的使用效率与寿命,很大程度上取决于耐火材料的品种与质量。玻璃生产技术的发展在很大程度上依赖于耐火材料制造技术的提高。因此,合理选择和使用耐火材料是玻璃熔窑设计里十分重要的内容2。要做到这些必须掌握以下两点,一是所选耐火材料的特性和适用部位,二是玻璃熔窑各部位的使用条件与蚀损机理。电熔刚玉砖是在电弧炉中将氧化铝熔融后浇铸到指定的特定形状的模型中,经过退火保温,再通过加工得到所需要的产品3。大致的生产工艺为采用高纯煅烧氧化铝(9 5%以上)和少量的外加剂,配料后投入到电弧炉中,经23 0 0以上的高温熔炼后浇铸到预制好的铸型中,然后进行保温退火后取出,取出的毛坯经过精确的冷加工、预组装及检验之后成为符合要求的成品4。电熔刚玉砖根据其中氧化铝结晶形态的不同和数量的多少分为3种:第一种是以-A l2O3为主晶相,称为刚玉砖;第二种是以-A l2O3与-A l2O3晶相为主,含量大致相当,称为刚玉砖;第三种以-A l2O3晶相为主,称为刚玉砖。在浮法玻璃熔窑中常用到的电熔刚玉砖为第二种与第三种,即电熔刚玉砖与刚玉砖。文中将着重介绍电熔刚玉砖与刚玉砖的理化性能以及在浮法玻璃熔窑中的应用。1 电熔刚玉砖的性能分析1.1 电熔 刚玉砖电熔刚玉砖是由各约5 0%的-A l2O3与-A l2O3构成,两者结晶相互交错构成了非常致密的组织结构,具有优良的强碱侵蚀性。在高温(13 5 0以上)的耐蚀性相对电熔A Z S砖略差,但在低于13 5 0,其耐熔融玻璃侵蚀的性能与电熔A Z S砖相当。因不含F e2O3、T i O2等不纯物,基质玻璃相非常少,与熔融玻璃接触时较少发生气泡等异物,从而不污染基质玻璃。12建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第1期电熔刚玉砖结晶致密,在13 5 0以下对玻璃液具有优良的抗侵蚀性,因此被广泛应用在玻璃熔窑工作池及以后部位,通常使用部位是流槽、唇砖、闸板砖等。国际上电熔刚玉砖以日本东芝做的最为出色。1.2 电熔刚玉砖电熔刚玉砖是由近乎1 0 0%的-A l2O3构成,有大块平板状的-A l2O3的结晶组织,其结晶相交错且粗,气孔率在电熔耐火材料中也大,强度较低。但另一方面,其抗剥落性好,尤其是对强碱蒸气显示出极高的耐蚀性,所以使用于玻璃熔窑的上部结构。但在强碱含量少的气氛中被加热时,与S i O2接触后发生反应,-A l2O3容易分解出现体积收缩而产生裂纹,发生崩裂,因此使用于远离玻璃原料飞散的部位。1.3 电熔 与刚玉砖的理化性能表1表5为不同厂家生产的电熔与刚玉砖的理化性能。表1 淄博旭硝子电熔-A l2O3与 -A l2O3砖性能-A l2O3砖-A l2O3砖化学成分/%A l2O39 3.09 4.59 4.59 6.0S i O20.10.20.51.0N a2O5.06.53.04.0矿物组成/%-A l2O3-4 05 0-A l2O39 91 0 05 06 0玻璃相0102体积密度/(gc m-3)2.93.13.33.5耐压强度/MP a2 07 01 5 02 5 0热膨胀/%10 0 00.6 50.7 50.7 50.8 515 0 00.91.11.11.3热导率/(W(mK)-1)6 0 01.42.32.94.110 0 03.13.74.15.2表2 日本东芝电熔-A l2O3与 -A l2O3砖性能-A l2O3砖-A l2O3砖化学成分/%A l2O39 39 5S i O20.21.0N a2O5.03.7体积密度/(gc m-3)2.83.2耐压强度/MP a5 0约2 0 0热膨胀/%10 0 00.6 50.7 515 0 01.0 11.0 9热导率/(W(mK)-1)8 0 02.13.910 0 03.44.4表3 北京西普电熔 -A l2O3砖性能(牌号J A R G A LM R N)项目指标浇铸工艺氧化法普浇A l2O3/%9 5S i O2/%0.5N a O2/%余量其它(F e2O3+T i O2+C a O)/%0.5玻璃相2荷重软化温度T0.6/17 5 0真比重/(gc m-3)3.5 4容重/(gc m-3)3.1 7常温耐压强度/MP a2 0 0气泡析出指数02结石析出指数0表4 北京西普电熔 -A l2O3砖性能(牌号J A R G A LM R T D)项目指标浇铸工艺氧化法无缩孔A l2O3/%9 5S i O2/%0.5N a O2/%余量其它(F e2O3+T i O2+C a O)/%0.5玻璃相/%2荷重软化温度T0.6/17 5 0真比重/(gc m-3)3.5 4容重/(gc m-3)3.4 0常温耐压强度/MP a2 0 0气泡析出指数02结石析出指数022建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第1期表5 北京西普电熔-A l2O3砖性能(牌号J A R G A LHR N)项目指标浇铸工艺氧化法普浇A l2O3/%9 2N a O2/%7其它/%1玻璃相/%0-刚玉相9 8-刚玉相2荷重软化温度T0.6/17 5 0真比重/(gc m-3)3.2 6容重/(gc m-3)2.6 0 从表1表5可以看出,电熔与刚玉砖的化学成分主要都是A l2O3,其区别主要是晶相组成不同,微观结构的差异导致体积密度、热膨胀系数、耐压强度等理化性能的差异。2 电熔刚玉砖在玻璃熔窑中的应用池底和池壁都是与玻璃液直接接触的部位。对所有直接接触玻璃液的部位来说,耐火材料最重要的性能就是抗侵蚀性能,即要求耐火材料与玻璃液之间不发生化学反应。从三元相图上分析在作业温度范围内没有共熔点,并且要求耐火材料与玻璃液间的界面层相对稳定,即耐火材料虽处于被侵蚀状态中,但其表面仍是完整的,不会脱落到玻璃液中产生结石等缺陷。近年来考核与玻璃液直接接触的电熔耐火材料的质量指标时,除化学成分、理化指标、矿物组成外,还必须考核以下三个指标:抗玻璃侵蚀指数、析出气泡指数与析出结晶指数。随着对玻璃质量要求越高、熔窑的生产能力越大,电熔砖的使用范围就越广。玻璃熔窑常用的电熔砖为A Z S系(A l2O3-Z r O2-S i O2)电熔砖。A Z S砖在13 5 0以上时,其耐侵蚀性能是-A l2O3砖的25倍。电熔刚玉砖由紧密交错排列的-氧化铝(5 3%)和-氧化铝(4 5%)细粒构成的,含有少量的玻璃相(约2%),充填结晶间的孔隙,纯度很高,可以用作冷却部池壁砖及冷却部铺底砖和盖缝砖等。电熔刚玉砖矿物组成中仅含有少量玻璃相,使用时不会渗出并污染玻璃液,且在13 5 0 以下具有良好的耐侵蚀性能和优良的高温耐磨性能,是玻璃熔窑冷却部池壁、池底及浮法玻璃熔窑流槽等部位的理想耐火材料。在浮法玻璃熔窑工程项目中,电熔刚玉砖用作为玻璃熔窑冷却部的池壁砖。此外,冷却部的铺面砖与盖缝砖也是采用的电熔刚玉砖。电熔刚玉砖是由-A l2O3粗大的晶体构成的白色制品,含A l2O39 2%9 5%,只有1%以下的玻璃相,且因晶格疏松而导致其结构强度较低,显气孔率小于1 5%。由于A l2O3本身在20 0 0以上被钠饱和,所以在高温下对碱蒸气作用非常稳定,且其热稳定性也是优异的。但与S i O2接触时,-A l2O3中含有的N a2O分解,与S i O2发生反应,-A l2O3很容易转变成-A l2O3,产生较大的体积收缩,使其产生裂纹从而造成损坏。所以它只适用于远离含S i O2飞尘的上部结构,如玻璃熔窑工作池的上部结构、熔化带后部的喷火口及其附近的胸墙、小炉平碹等部位。因为其和挥发性碱金属氧化物不发生反应,因此不会产生从砖表面渗出熔融物污染玻璃。在浮法玻璃熔窑中,由于冷却部流道入口处突然收窄,易造成碱性蒸气在此处的冷凝,因此该处的流道平碹选用耐碱性蒸气侵蚀的电熔砖。3 结 语基于电熔刚玉砖在抗玻璃侵蚀、抗发泡、抗结石等方面的优异性能,尤其是其独特的结晶构造,对玻璃液几乎不污染,因此在浮法玻璃熔窑的熔化带后部、澄清带、冷却部、流道、小炉等部位有着重要的应用。(下转第5 6页)32建材世界 2 0 2 3年 第4 4卷 第1期预制装配式楼梯可提前制作完成,施工效率及外观质量相较于传统现浇楼梯都得到了显著提升。且预制装配式楼梯建造技术是绿色建筑、绿色施工的体现,符合当下所倡导的节能环保理念,具备推广应用至地铁同类型相关工程中的价值。参考文献1 冯 环.装配式地铁施工现状研究分析J.兰州工业学院学报,2 0 1 8,2 5(4):5 4-5 7.2 张建芳 张继清.新型预制装配式地铁车站结构及造价指标研究J.铁道工程学报,2 0 2 1,3 8(8):9 6.3 张中勇,王永吉.预制装配式技术在地铁工程中的应用J.建筑技术,2 0 1 7,4 8(8):8 1 2-8 1 5.4 马 超,邢 飞.装配式建筑中预制楼梯的施工技