浅谈玻璃熔窑池底侵蚀的机理及对策-技术交流

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浅谈玻璃熔窑池底侵蚀的机理及对策

时间:2013年12月04日信息来源:张婕转载 点击: 收藏此文

 


中国中轻国际工程有限公司  张勤学


(转载须注明作者 出处)


  本文通过分析玻璃熔窑运行过程中池底侵蚀的原因,探讨了如何采取有效措施提高玻璃熔窑池底抗耐侵蚀的能力。


关键词熔窑池底 钻孔侵蚀 界面层对流


引言


近年一些玻璃厂熔窑池底陆续发生漏料,经分析,漏料的原因主要是池底结构未能有效防止玻璃液向上钻孔和金属颗粒向下钻孔侵蚀所致,为此要求池底结构具有防止玻璃液向上钻孔和金属颗粒向下钻孔侵蚀的性能。


1 池底侵蚀的机理


 玻璃液从砖的下面向上钻孔以及金属颗粒向下钻孔两种类型的侵蚀都是由发生在三种物质界面上的自由界面层的对流引起的,在通常的情况下,这三种物质是耐火砖玻璃液气泡或者是耐火砖玻璃液金属(见图1)。界面层对流的结果加剧了在三种物质界面上的物质互换和对耐火材料的侵蚀。如众所周知的位于玻璃液面线处的耐火砖的侵蚀较剧就是这种情况所致。



 



1 界面层对流图形


当玻璃液在电熔浇铸的池底铺面砖下面流动,或者当玻璃液穿过池底铺面砖的垂直接缝与铺面砖下面的耐火材料起反应时,就会产生气泡[见图1-1],这些气泡会迅速向上侵蚀上面的电熔锆刚玉。池底铺面砖以下的耐火砖产生气泡的趋势是很重要的。如耐火砖产生气泡的趋势大,则向上侵蚀量也大。


由气泡所引起的最初的侵蚀点是在层间的水平缝中,如铺面砖为单层时,则在铺面砖和密封层之间的水平接缝中(见图2)。垂直接缝中的侵蚀作用比水平接缝少一些。但由于玻璃液是通过垂直的接缝流到水平接缝里的,因此应使池底铺面砖、接缝及密封层三个部位结合成密闭不可分割的整体,才能有效地防止玻璃液渗流到水平接缝里。



 



2 池底铺面砖的侵蚀过程


2 对策


1)玻璃液向上钻孔侵蚀


采用与铺面砖晶相基本相同的三种电熔AZS捣打料(见表1)作铺面砖下面的密封层和嵌死铺面砖之间砖缝,使电熔砖、接缝及密封层在1250℃烧结成完整的抗耐玻璃液侵蚀的复合层整体(见图3和图4)。


1 电熔AZS捣打料



  
   
      
      
   
   
      
      
      
   
   
      
      
      
      
   
   
      
      
      
   
   
      
      
   
   
      
      
   
   
      
      
   
   
      
      
   
   
      
      
      
      
   
   
      
      
   
   
      
      
   
   
      
      
   
   
      
      
   
   
      
      
   
   
      
      
   
   
      
      
   
  

      

项目


      

指标


      

50


      

06


      

04


      

最大颗粒度,mm


      

5


      

0.6


      

0.4


      

化学组成(%)


      

ZrO2   


      

30


      

Al2O3  


      

48


      

SiO2   


      

20


      

Fe2O3 


      

0.18


      

其他 


      

2.5


      

体积密度,g/cm3


      

3.20


      

3.10


      

3.10


      

晶体组成,%


      

刚玉(a-Al2O3)、斜锆石、莫来石、玻璃相(18~20%


      

玻璃相渗出温度,℃


      

800~1200


      

可塑性温度范围,℃


      

800~1300


      

玻璃相失透(转变为莫来石)温度,℃


      

1200


      

发泡率


      

3~4


      

接触钠钙玻璃时的抗侵蚀强度


      

优,直至1400


      

产品状态


      

干粉状




 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 


 



3 抗耐玻璃液侵蚀的复合层整体




4 1250℃电熔砖、密封层烧结成复合层整体


采用电熔AZS捣打料的抗耐玻璃液侵蚀的复合层整体高温下作用过程如下:


800℃以下时,AZS捣打料膨胀按小于AZS电熔材料膨胀系数的系数有规则增加,负荷为零及负荷为24kg/cm2时基本上没有出入;


超过800℃至1100AZS捣打料通过电熔颗粒的玻璃相呈现烧结现象。玻璃相一直增加,到1200℃为最多。产生双重结果:


AZS捣打料的可塑性在这一温度区内最为可观:


33#电熔锆刚玉中含有约20%的玻璃相,这与AZS捣打料情况类似,因此两者之间可以很好地粘附;


—超过1200AZS捣打料发生失透,玻璃相转变为莫来石,实际上就是AZS捣打料发生了陶瓷化,可塑性转弱,这有很多好处;


AZS捣打料生料的膨胀性远比池底铺面砖材料小,其次,这种膨胀性只以800以下时为限,超过这个温度,AZS捣打料即成为应变材料;


温度8001300℃之间AZS捣打料的可塑性及粘附性有利于接缝在某些有微弱位移的情况下保持密闭,比如回头料装料时就有可能如此;


在实际使用时,温度到达稳定状态之后,三种AZS捣打料便开始进行陶瓷体变化,并且逐渐融合成一体,这样,整个池底材料便结合成密闭而不可分裂的整体。在捣打料与池底砖之间形成的玻璃相粘附层是可靠的中间隔层。这样的化学结构和矿物结构保证了整个池底结构的匀称和牢固。


应当特别的指出:采用与铺面砖晶相不同和Fe2O3以及其他杂质含量较高的捣打料,由于在高温下不能与铺面砖烧结成复合层整体及发泡率高(见表2),其抗耐玻璃液向上钻孔侵蚀性能差,该捣打料在浙江某玻璃厂和安徽某玻璃厂玻璃熔窑上使用不到一年,池底就发生漏料而被迫停窑。


2 国内某厂AZS捣打料化学成分



  
   
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
   
   
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
      
   
   
      
      
   
   
      
   
  

      

化学成分


      

Na2O


      

MgO


      

Al2O3


      

SiO2


      

P2O5


      

CaO


      

TiO2


      

Fe2O3


      

K2O


      

ZrO2


      

Cr2o3


      

 


      

0.06


      

13.6


29.5


      

(16.4)


      

~3.0


      

0.07


      

2.26


      

0.25


      

0.05


49.5


      

(45.3)


      

0.04


      

发泡率


      

50~53


:1.()内数据属于第二次测定数据,由此看出此捣打料成分波动较大


      

2.从表中看出,Fe2O3等杂质含量高,发泡率高



 


 


 


 


 


 


 


2金属颗粒向下钻孔侵蚀


通常,金属是和原料、配合料及碎玻璃一起混入窑内的。在特殊情况下,使用金属工具对窑的上部结构和大碹进行热修时也有可能使金属落入到池底。因此防止金属颗粒向下钻孔侵蚀的关键在于用强力磁铁剔除配合料及碎玻璃中混入的金属杂质。


同时在AZS池底密封层下面增加锆英石砖,其作用是能与玻璃反应形成一种粘性物质伸入张开的砖缝内,并把金属包裹起来,防止玻璃液穿透到下部和金属向下钻孔。


结语


抗耐玻璃液侵蚀的复合层整体吸收了最佳耐火材料的所有长处,具有极佳的抗玻璃液向上钻孔侵蚀和金属颗粒向下钻孔侵蚀性能,使电熔砖、接缝及密封层三个部位结合成密闭而不可分裂的整体,能够有效防止熔窑漏料,延长熔窑寿命。


 


参考文献:


[1] 《大大改善的熔窑池底》,[] P.让瓦纳 J.吉戈尼


[2] 《玻璃池底结构缺陷表现的原因》西德(sprechsaal1986第九期


[3]《关于玻璃池窑窑体保温问题》,轻工业部设计院,白经田梁德海 周品华


[4] 《玻璃熔窑用标准、规范汇编及使用指南》中国中轻国际工程有限公司梁德海主编


[5] 《玻璃熔窑运行事故及处理技术》中国中轻国际工程有限公司梁德

(作者:中国中轻国际工程有限公司 张勤学 )