镁频道 | 镁矿石 | 镁原料 | 镁制品 | 镁化工 | 镁合金 | 镁建材 上游 | 原辅料 | 燃料 | 设备 | 设备配件 | 窑炉工程 下游 | 钢铁 | 有色 | 水泥 | 玻璃 | 航空航天
您当前所在位置:首页 > 镁频道 > 国内资讯 > 动态
全氧燃烧玻璃窑炉用耐火材料都有哪些以及选材要求和因素
发布时间:2023-05-26 浏览量:258

耐火材料是玻璃窑炉的重要组成部分,窑炉的设计者需要使用耐火材料构建起满足玻璃熔制工艺需要的窑炉结构,包括合适的火焰空间、熔化区域、成型区域和烟气的排放或热交换的结构(蓄热室或烟道)。

(1)耐高温特性

玻璃窑炉耐火材料需具备在一定温度下的耐冲刷耐侵蚀的特性、荷重软化温度、主要成分与玻璃接近,保证尽量不污染玻璃(尽量降低或不含可能污染玻璃的成分)、高温膨胀、收缩的特性(膨胀系数)、抗热震性能、与其它相邻耐火材料不发生交叉反应而影响耐材的特性等。

(2)可加工性

使用常规的加工设备可以加工需要的尺寸和形状,尽量减少超大、超异形砖材的使用,减少人工加工的种类和数量。同时要考虑生产、组装、包装运输和砌筑的便利性。

(3)经济性

在满足基本需求的情况下尽量减少用量,选择合适的规格。

(4)系统性

合理搭配不同部位的耐材规格和数量,尽可能实现玻璃熔窑耐火材料同窑同寿命。根据应用经验,传统空气助燃的玻璃窑炉改为全氧燃烧窑炉后,对下部结构耐火材料的选择没有很大的变化,主要集中在上部空间耐材的选择和使用上。

一 材料选择需考虑的因素

全氧燃烧耐火材料的问题主要为窑炉内部的耐火材料,传统的空气助燃窑炉上火焰空间耐火材料一般以硅质材料为主,使用电熔或其它耐火材料常见于特种玻璃窑炉。玻璃熔窑采用全氧燃烧技术后,由于火焰空间中的水蒸气的体积浓度大大增加,碱挥发物的体积浓度增加3~6倍。传统空气助燃窑炉上部空间较多的情况下会使用硅质材料,高浓度水蒸气和高浓度的碱挥发物形成较强的碱性气氛,对上部结构中硅砖的使用性能造成危害。

相比大碹,胸墙、山墙等部位的碱蒸汽浓度会略低,但是同样面临酸碱中和的反应,超出常规的侵蚀速度让窑炉的寿命变得无法预期。另外,被侵蚀剥落的物质落到玻璃表面上形成浮渣,进一步影响熔化性能和玻璃质量。

在耐火材料的选择原则上,除了耐高温、可加工、经济性、系统性等以外,还应该根据全氧燃烧的特点选择适用的耐火材料,无论是电熔AZS还是电熔氧化铝产品,在国内全氧燃烧玻璃窑炉上已经积累了较为丰富的成功经验,根据窑炉特点及产品特征的不同,国内也有使用其它耐火材料的案例。

二 全氧燃烧玻璃窑炉用耐火材料

目前全氧燃烧玻璃窑炉上部结构使用较多的耐火材料以熔铸材料为主,如电熔AZS系列、电熔氧化铝系列、电熔铬刚玉系列(目前有使用烧结铬刚玉代替的倾向)等。电熔AZS系列中,除了常见的ER1681、ER1685和ER1711外,还包括ER1851、ER1195。电熔氧化铝系列包括电熔ab氧化铝、电熔b-氧化铝材料。

01 ER1851

近年来,ER1851系列的产品已经运用到一些全氧燃烧项目上并取得了令人满意的效果,在低渗出、抗侵蚀方面有着良好的表现。国内一些厂家也在积极开发此类产品,低玻璃相产品市场前景广阔。

高锆系列产品通常是指氧化锆含量为85%~95%的产品。虽然其生产难度较高,售价较高,但是由于其优越的性能又在众多玻璃行业有着广泛的应用。

目前已知可以批量生产高锆系列的厂家有:西普、旭硝子、MONOFRAX。由于其优异的特性,在玻璃生产中减少了结石和气泡的产生,因此更适用于玻璃窑炉中与玻璃接触的部位,在硼硅酸盐玻璃、铝硅酸盐玻璃、玻璃陶瓷和展示玻璃的熔窑中具有良好的性能。根据要求不同,又有高电阻率的细分产品。

02 ER1195

ER1195具有更高的荷重软化温度、更高的抗侵蚀等级、与ER1851接近的低渗出特性,在全氧燃烧窑炉中,池壁、电极砖、流液洞部位均有广泛应用,也是全氧燃烧电子微晶玻璃窑炉流液洞档砖的优先选择由各约50%的α-氧化铝和β-氧化铝构成,二者结晶交错形成了非常致密的组织结构,耐强碱性能非常好,在1350℃以下具有非常好的耐侵蚀性。因为不含铁、钛等有害杂质,玻璃相含量非常少,其剥落物对玻璃的污染微乎其微,除了应用在常见的流道、澄清池、浮法玻璃熔窑的唇砖等部位以外,亦可用作窑炉的碹顶(主要考虑较长的寿命、悬滴对玻璃液的污染问题)。

03 电熔氧化铝系列

由100%的β-氧化铝构成,有大块平板状的β-氧化铝结晶体组织,结晶相互交错而且晶相很粗大,气孔率较高、强度较低。但是抗剥落性很好,尤其对强碱蒸汽具有较高的耐侵蚀性,由于与二氧化硅反应后β-氧化铝容易与α-氧化铝和氧化钠较易崩裂,所以必须使用在粉尘飞扬较轻的部位,作为窑炉的碹顶一般应用在后端。

电熔α-β或β-氧化铝制品在国内已经使用的窑炉上表现出极佳的耐侵蚀性和对玻璃很少的污染特性,应用效果非常好。较高的价格是其广泛使用的最大障碍。

烧结α-β氧化铝制品相对价格低廉,近年来在国内窑炉上也有成功使用的案例,由于其特殊的组份,成为中低温料道较好的选择。随着技术的进步,国产的类似烧结材料也已经上市,并取得了较好的使用效果。较小的炉型或对碹顶形成的碹滴污染要求不是很高的情况下,可以考虑其作为碹顶材料。

04 高纯镁铝尖晶石

镁铝尖晶石的化学式为MgO-Al2O3,含MgO为28.3%,Al2O3为71.7%(非典型数据,仅供参考)。其主要优点是对还原性气氛如游离CO2、游离SOX及游离K2O/Na2O的抗蚀性强,具有较好的热稳定性与耐磨性。镁铝尖晶石具有较高的熔点、热膨胀系数小、热应力低、热震稳定性好、相比电熔材料体积密度较小(2.7g/cm3),对碱性气氛具有较强的抵抗能力。

在国内空气助燃和全氧燃烧玻璃窑炉上均有运用镁铝尖晶石的实际案列,但是多出现了大碹马鞍形变形问题。

05等静压成型高锆砖

等静压成型高锆砖由于其优良的致密性、耐侵蚀性和相对电熔高锆砖更低廉的价格,已经应用于全氧燃烧窑炉,应用效果良好。

06 致密氧化铬砖

致密铬砖由于其优良的热震性能、耐碱性能、耐冲刷性,已广泛应用于玻纤窑炉中,也包括全氧燃烧玻纤窑炉的火焰空间部位。致密铬砖中的铬根据不同的使用部位,采用不同的铬含量,一般Cr2O3>90%、容重>4.0g/cm3。

目前,除国外和合资企业生产外,国内很多企业也可以提供相同的产品,但品质和理化稳定性差异较大。铬的污染问题较难解决,许多欧美国家对含铬的产品生产和应用有众多限制。氧化铬具有较强的着色能力,一般高白料或更高品质的玻璃不建议使用含铬的耐材,特别是与玻璃液接触的部位。对于颜色玻璃或品质要求较低的青白料为延长窑炉寿命可考虑使用。

07电熔再烧结莫来石

电熔再烧结莫来石砖的产品典型数据为:Al2O376%,Fe2O30.1%,SiO223%。荷重软化温度T0.5>1700℃,体积密度2.66g/cm3,常温耐压强度1100N/mm2,玻璃相含量<4%。由于其相对中性的特质,目前全氧燃烧玻纤窑炉的大碹使用较多。

08 无钙硅砖

其产品优点为:①使用了电熔氧化硅结合相,不含氧化钙成分,二氧化硅含量可达98.5%以上;②密度更小(1.8g/cm3),降低了整个大碹的重量;③价格相比同级别电熔材料更低;④比硅砖具有更低的膨胀系数(650℃时0.6%)、更高的使用温度(T0.5为1690℃);⑤更好的体积稳定性。在国内某全氧燃烧窑炉上有使用经历,但大碹出现威胁到窑炉安全的变形问题。


我要评论
验证码:换一张校验码  
网友评论仅供其表达个人想法,并不表明本网同意其观点或证实其描述。

评论区

友情链接

版权所有:工业矿物 未经许可,任何单位和个人不得在任何媒体上擅自转载和引用本网站内容。
主办单位:辽宁省非金属矿工业协会  承办单位:辽宁吉美科技有限公司  服务专线:13332429808/微信同号
ICP网站备案/许可证号:辽B2-20160100-4/辽B2-20160100