根據(jù)熔窯設(shè)計(jì)對(duì)耐火磚同步損耗的要求，窯期結(jié)束時(shí)熔窯各部位的蝕損情況應(yīng)基本相近，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、合理的效果。大碹、池壁、胸墻被列為全氧燃燒玻璃熔窯的關(guān)鍵部位，其選材的優(yōu)劣也直接影響到熔窯的壽命及玻璃企業(yè)的整體利益。河南耐火材料廠從如下方面分析玻璃熔窯耐火材料的選擇。

3.1　碹頂選材

傳統(tǒng)上，大碹使用的主要是硅磚。Winder等以“短期”實(shí)驗(yàn)室模擬試驗(yàn)和“長(zhǎng)期”砌體實(shí)際試驗(yàn)樣品的兩種方式研究了數(shù)種熔鑄制品和硅磚的侵蝕，并進(jìn)行了擴(kuò)散理論分析。硅磚的荷重軟化溫度高，價(jià)格比較便宜，作為大碹使用時(shí)，在堿性組分作用下，磚體表面被熔蝕，形成富含SiO2的新玻璃相。由于其粘度高，不僅堵塞了氣孔，而且還阻礙了堿性組分向磚內(nèi)進(jìn)一步擴(kuò)散，只有當(dāng)磚表面的高粘度玻璃相流失時(shí)，磚體才會(huì)受到進(jìn)一步侵蝕。另外，由于溫度變化產(chǎn)生的多晶轉(zhuǎn)變伴隨著體積變化，使磚體松懈。在全氧燃燒窯內(nèi)，窯頂內(nèi)表面的溫度比空氣阻燃時(shí)降低了25～50℃，但堿蒸氣濃度卻相應(yīng)高了4～5倍，且氣流沖量很大，這些都大大加速了窯頂硅磚的蝕損，其侵蝕的化學(xué)反應(yīng)如式。低熔點(diǎn)的硅酸鹽玻璃相富集在硅的表面，在重力及環(huán)境條件變化的影響下，尤其是堿蒸氣濃度較高且氣流沖力較大的情況下，硅磚表面反應(yīng)物以融滴的形式滴下，堿蒸氣趁機(jī)向硅磚內(nèi)部擴(kuò)散，加速了硅磚的侵蝕。同時(shí)，由于硅磚的熔蝕損壞后，還會(huì)使硅磚下的熔鑄AZS磚產(chǎn)生“硅流蝕損”現(xiàn)象，從而使熔窯使用壽命縮短，并給玻璃液帶來(lái)耐火材料結(jié)石，使玻璃的成品率下降。因此，硅磚并不適合作長(zhǎng)窯齡熔窯的大碹材質(zhì)。采用電熔AZS磚作為碹頂材料，通常評(píng)價(jià)常規(guī)電熔AZS磚質(zhì)量的重要指標(biāo)是玻璃相的滲出，同時(shí)電熔AZS磚表面附近的高粘度液相的屏障作用是進(jìn)一步保證其壽命的關(guān)鍵。然而，AZS材料含有大量SiO2，高的堿蒸氣濃度將使堿物質(zhì)的侵入量增加，降低磚中玻璃相的粘度，導(dǎo)致嚴(yán)重的滲出。因此，如果采用電熔AZS磚作為碹頂材料，必須作很大改進(jìn)。Moore等對(duì)比分析了空氣2燃料和氧2燃料兩種燃燒方式對(duì)碹頂采用硅磚和AZS磚的侵蝕行為，但未做試驗(yàn)剖析。日本旭硝子公司通過(guò)模擬試驗(yàn)得出，α2β剛玉磚和低玻璃相滲出的電熔鋯剛玉磚比較適用于全氧燃燒熔窯。采用αβ2剛玉磚作為碹頂材料，要特別注意其組裝質(zhì)量，且對(duì)尺寸的要求也非常嚴(yán)格，而且密封材料也要隨之配套開(kāi)發(fā)。此外，相對(duì)較為昂貴的價(jià)格也使得其僅局限用于生產(chǎn)高檔次玻璃的全氧燃燒玻璃熔窯。采用低玻璃相滲出的電熔鋯剛玉磚作為碹頂材料，其脹縫的處理、密封及尺寸的規(guī)格、材質(zhì)的搭配、成本也同樣是一個(gè)很大難題。另外，β2Al2O3磚也是抗堿蒸氣侵蝕較好的耐火材料，但其耐壓強(qiáng)度和抗飛料侵蝕性都較差。同時(shí)，英國(guó)科學(xué)家認(rèn)為硅磚的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)廉體輕，如果在組織結(jié)構(gòu)和玻璃相組成上給予改進(jìn)，就可以繼續(xù)應(yīng)用。經(jīng)多次試驗(yàn)后得到了一種改良硅磚，其結(jié)構(gòu)致密，玻璃相為CaO?SiO2，熔融溫度為1520℃，能耐高濃堿蒸氣的侵蝕。美國(guó)科學(xué)家認(rèn)為采用電熔鋯剛玉磚可能會(huì)有碹滴下落，更傾向于用電熔氧化鋁磚(α2βAl2O3)。α2βAl2O3約含45%的α2Al2O3相和55%β2Al2O3相，雜質(zhì)相約為1%，氣孔2%。在空氣燃燒和全氧燃燒(無(wú)粉塵)時(shí)，其表面都形成α2Al2O3層和氣孔；從β2Al2O3中失Na生成NaOH并伴隨著17%的體積減少和生成細(xì)分散的孔隙。α2βAl2O3磚適用于大多數(shù)場(chǎng)合，如果因α2βAl2O3磚價(jià)格昂貴，難以承擔(dān)時(shí)，則從熱點(diǎn)到橋墻一段必須采用α2βAl2O3磚。表1列出了美國(guó)在全氧窯中使用α2βAl2O3磚的幾個(gè)窯期。表2列出了當(dāng)前全氧燃燒條件下選用的幾種耐火材料.

3.2　胸墻選材

通常全氧熔窯胸墻選用電熔AZS磚，窯中火焰的沖刷使胸墻磚產(chǎn)生機(jī)械磨損，同時(shí)，由于熱氣流的沖擊，引起大量的堿性粉料飛揚(yáng)，使部分的Na2O和K2O粘附于胸墻表面，不斷與胸墻磚的某些組分發(fā)生反應(yīng)，引起化學(xué)侵蝕。此外，火焰空間的堿蒸氣直接從磚縫及開(kāi)口氣孔進(jìn)入磚的內(nèi)部，發(fā)生化學(xué)侵蝕。就磚體自身而言，閉口氣孔和磚中殘余的碳氧化形成的氣體，高溫下體積急劇膨脹將磚中的液相擠出。這個(gè)過(guò)程與溫度和堿蒸氣的共同作用有關(guān)，使得大量液相滲出耐火磚外，加劇了磚體的剝落。Mackintosh等在研究玻璃相滲出和侵蝕的相互關(guān)系時(shí)指出，AZS磚的蝕損主要是由于玻璃液中的一價(jià)和二價(jià)離子R+、R2+向磚內(nèi)基質(zhì)的擴(kuò)散，且磚中玻璃相會(huì)為這種擴(kuò)展提供通道；高含堿的液相促進(jìn)剛玉的溶解；而液相中Al3+濃度的提高能降低ZrO2的溶解度。因此，在全氧燃燒玻璃熔窯中，同樣也要對(duì)胸墻部位的熔鑄AZS磚進(jìn)行必要的改進(jìn)，主要為降低玻璃相含量，使得在用于上部結(jié)構(gòu)時(shí)玻璃相的滲出量更少；同時(shí)提高其抗蠕變性能，把正常的使用溫度從1600℃提高到1650℃。

3.3?????? 池壁選材

通常全氧燃燒窯中的池壁也選用電熔AZS磚。Gupta等曾研究了3個(gè)熔窯用AZS池壁磚后液面的蝕損變化。電熔AZS磚中玻璃相較多，這種玻璃相的熔點(diǎn)低，在高溫下向磚外滲出，由于全氧燃燒產(chǎn)生了大量的水蒸氣，占整個(gè)煙氣量的67%，同時(shí)，使得玻璃液中的OH-濃度增大，降低了玻璃的粘度，提高了玻璃中玻璃相的分離和結(jié)晶趨勢(shì)，加大了玻璃液的對(duì)流速度。普通熔鑄AZS磚的玻璃相滲出溫度為1400℃左右，而在1600℃左右的高溫全氧燃燒熔窯中，大量的玻璃相會(huì)不斷滲出，使磚中的結(jié)晶相變成孤立狀，在自重和液流的作用下落入玻璃液中。玻璃液中的堿性氧化物如Na2O及K2O與AZS磚中的Al2O3不斷反應(yīng)，產(chǎn)生霞石及β2氧化鋁；磚中ZrO2及Al2O3不斷析出到磚體的表面，形成高粘度的保護(hù)層，阻止了玻璃液的進(jìn)一步侵蝕。但是沖刷及自身的容重使得這層保護(hù)層逐步更新，則侵蝕會(huì)進(jìn)一步加劇。全氧燃燒產(chǎn)物中大量的水蒸氣與玻璃液表面層的組分反應(yīng)，形成揮發(fā)性的氫氧化物不斷逸出玻璃液表面，加劇了池壁三相液面線處的侵蝕。據(jù)美國(guó)某耐火材料公司研究證明，全氧燃燒窯中池壁磚的侵蝕速度較空氣燃燒窯中快25%。因此，普通的熔鑄AZS磚不適合應(yīng)用于全氧燃燒池壁，必須開(kāi)發(fā)一種化學(xué)穩(wěn)定性好、玻璃相含量低并具有高液相滲出溫度新型耐火材料。

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