玻璃熔窑窑型结构及内衬耐材的选择

耐火材料是玻璃熔窑的主要构筑材料，它对玻璃质量、能(néng)源消耗乃至产品成本都有(yǒu)决定性的影响。玻璃熔制技术的发展在很(hěn)大程度上依赖于耐火材料制造技术的进步和质量的提高。

玻璃熔窑的炉型结构

对于大型浮法線(xiàn)来说，玻璃窑的构成通常由L型吊墙(通常使用(yòng)硅砖)、熔化部(与玻璃液直接接触的地方使用(yòng)電(diàn)熔砖，靠上部使用(yòng)硅砖或電(diàn)熔)、卡脖(通常使用(yòng)硅砖)、冷却部包括耳池(与玻璃液直接接触的地方通常使用(yòng)刚玉质材料，不与玻璃液接触的地方使用(yòng)硅砖或刚玉)、退火窑、蓄热室(由黏土、高铝、直接结合镁铬砖)等部分(fēn)构成。

玻璃熔窑主要部位的使用(yòng)条件及耐材选择

1碹顶
玻璃熔窑熔化部和冷却部的碹顶(包括拱角)，该部位经常处于1600℃的作业温度下，使用(yòng)在该部位的耐火材料既要受到高温、荷重而又(yòu)要受到碱蒸汽及配合料的冲刷作用(yòng)，因此，用(yòng)作顶部的材质具备高的耐火度、高的荷重软化温度及良好的耐蠕变性，而且导热系数小(xiǎo)，高温下的侵蚀物(wù)不污染玻璃液，容重较小(xiǎo)，高温强度好等特点。

而高纯硅砖恰恰具备以上特点：
1、荷重温度高接近耐火度;
2、高温下稳定性好，强度高;
3、由于主要成分(fēn)SiO2，含量>96%，与玻璃组成的主要成分(fēn)相同，所以高温下的侵蚀物(wù)基本不污染玻璃液;
4、价格便宜。

所以，目前在大型玻璃碹顶，高纯高纯硅砖成為(wèi)各玻璃生产厂家的。

配合飞料和碱蒸汽与耐火材料的高温化學(xué)反应所产生的化學(xué)侵蚀，以及由于温度和物(wù)相迁移所产生的晶型转化和组织结构致密性变化是造成碹顶砖损毁的主要原因。研究结果表明：碹顶用(yòng)玻璃窑硅砖，在高温作用(yòng)下的蚀变过程基本上是相变和杂质迁移，化學(xué)侵蚀和熔解作用(yòng)极其轻微。相变和自净化的结果，使工作带逐渐改变性能(néng)，其高温性能(néng)得到提高。


2池壁
 (不与玻璃液接触的部位) (与玻璃液接触的部位)
A)、与玻璃液接触的部位
熔化部与冷却部池壁与玻璃液直接接触的部分(fēn)，受到高温玻璃液引起的化學(xué)侵蚀和玻璃液流动引起的机械物(wù)理(lǐ)冲刷，这个部位对耐火材料主要的要求是具有(yǒu)良好的抗玻璃液侵蚀性能(néng)，同时不污染玻璃液。國(guó)内外普遍采用(yòng)電(diàn)熔锆刚玉砖和α-β刚玉砖、β刚玉砖砌筑。電(diàn)熔锆刚玉砖的高温性能(néng)和抗玻璃液的性能(néng)优异，这是它获得了烧结耐火材料不可(kě)能(néng)获得的抗侵蚀性极好的斜锆英石与α-Al2O3的共晶體(tǐ)，所以它作為(wèi)熔化部池壁砖特别合适。α-β刚玉砖、β刚玉砖的主要晶相是刚玉，玻璃相含量仅為(wèi)1-2%，具有(yǒu)良好的抗侵蚀性能(néng)，与電(diàn)熔锆刚玉砖相比，由于不含有(yǒu)ZrO2晶體(tǐ)，其反应层黏度小(xiǎo)，高温下不稳定，所以砖的表面与玻璃液之间的扩散速度较大，窑衬损毁较快。但在使用(yòng)温度低于1350℃时，α-β刚玉砖、β刚玉砖的抗侵蚀性能(néng)优于電(diàn)熔锆刚玉砖。因此α-β刚玉砖、β刚玉砖是冷却部(工作部)等部位比较理(lǐ)想的耐火材料。

B)、不与玻璃液接触的部位
熔化部与冷却部池壁不与玻璃液直接接触的部分(fēn)(也叫胸墙)，这个部位主要受碱蒸汽及配合料的冲刷作用(yòng)，根据设计的不同，有(yǒu)的使用(yòng)刚玉质材质，有(yǒu)的使用(yòng)硅砖，这2种材料都能(néng)满足要求。对于硅砖来说挂钩砖、直型砖都使用(yòng)在该部位。　

3蓄热室
 (1)、蓄热室碹和侧墙
蓄热室碹和侧墙的内表面受到高温、粉尘、碱蒸汽的侵蚀，从上而下，侵蚀程度逐渐减弱，耐火材料的选用(yòng)根据蓄热室碹顶，侧墙上、中、下段所承受的温度及侵蚀程度不同来确定。碹顶和侧墙一般选用(yòng)硅砖和硅砖，中段侧墙一般选用(yòng)高铝砖和低气孔黏土砖;下段选用(yòng)低气孔黏土砖和一般黏土砖。依据设计不同，近年来，侧墙中、上段采用(yòng)直接结合镁铬砖、普通镁铬砖、镁铝砖等碱性砖也获得了较好的使用(yòng)效果。
(2)、格子體(tǐ)
格子體(tǐ)因全部砖體(tǐ)处于高温荷重，粉尘、碱蒸汽的作用(yòng)下，受到的侵蚀程度较碹和侧墙严重，使用(yòng)条件更為(wèi)苛刻。格子體(tǐ)的堵塞、倒塌往往是玻璃窑停炉冷修的原因之一。所以要求格子體(tǐ)耐火材料机械强度高，蠕变率低，对温度和气氛的变化及碱侵蚀有(yǒu)较强的抵抗能(néng)力，不黏附粉尘，损坏速度缓慢。在格子體(tǐ)的顶部：所处的温度，可(kě)达到1400-1500℃，受到碱蒸汽和粉尘侵蚀严重，一般选用(yòng)電(diàn)熔再结合镁砖。由于電(diàn)熔再结合镁砖制品中硅酸盐相较少，方镁石晶體(tǐ)发育完全且已经長(cháng)大，方镁石之间形成直接结合，延缓及遏止方镁石晶體(tǐ)在碱蒸汽作用(yòng)下逐渐長(cháng)大的速度，不容易使砖體(tǐ)发生龟裂、粉化。
格子體(tǐ)上部：该处温度可(kě)达1100-1400℃，一般使用(yòng)電(diàn)95再结合镁砖即可(kě)。
格子體(tǐ)中部：所处温度為(wèi)800-1100℃，在这个温度范围内碱金属硫酸盐凝结，镁、钙质格子體(tǐ)受到SO3和Na2O的严重侵蚀并发生化學(xué)反应，伴随较大的砖體(tǐ)膨胀，损坏严重，所以该部位不宜选用(yòng)镁砖，而应选用(yòng)直接结合镁铬砖、镁铝尖晶石，镁橄榄石砖和镁锆砖。
格子體(tǐ)下部：此段作业温度低，荷重大，受碱侵蚀小(xiǎo)，但因接近烟道，直接受冷空气的影响，需要耐急冷急热性好，价格低廉即可(kě)。故一般采用(yòng)低气孔黏土砖。　


4玻璃窑硅砖的选择
 1、高纯原料：制造硅砖的原料按其结晶状态，可(kě)分(fēn)為(wèi)结晶硅石和胶结硅石，通常从原料选择的角度来看，选择纯度较高(SiO2>99%)，杂质含量较低，坚硬而致密的结晶硅石作為(wèi)制品的原料较好，因為(wèi)胶结硅石杂质含量较高，耐火度低，不够坚硬致密而不宜采用(yòng)。从物(wù)相转化的角度看，胶结硅石是软硅石因其胶结物(wù)的影响，容易向磷石英方向转化，而不是玻璃窑用(yòng)硅砖所需要的方石英，结晶硅石恰恰能(néng)满足这些要求。

2、方石英化明显：硅砖从矿物(wù)组成看，主要由方石英、磷石英及少许残余石英组成，其中方石英為(wèi)主要组成。以方石英為(wèi)主晶相的硅砖，其荷重软化开始的温度就是其方石英遭受破坏的温度，而以磷石英為(wèi)主晶相的硅砖，其荷重软化温度就是磷石英大量转化為(wèi)方石英的温度，由于前者温度高于后者20-30℃，所以以方石英為(wèi)主晶相的硅砖荷重软化开始温度高达1690℃，接近其耐火度，作為(wèi)玻璃窑用(yòng)砖，有(yǒu)较為(wèi)显著的优点。

3、熔融指数低：熔融指数(Al2O3+2R2O)是越来越多(duō)的用(yòng)户在选择玻璃窑硅砖时，需要考量的一个指标。这个标准起源于國(guó)外，但在我们现在的國(guó)标中也有(yǒu)同样的要求。洛耐玻璃窑硅砖使用(yòng)高纯度的结晶硅石作為(wèi)原料，硅含量达到99%以上，采用(yòng)合理(lǐ)的粒度级配，使得制品具有(yǒu)高纯度、高强度、高密度等特点是玻璃窑用(yòng)硅砖。

4、外形尺寸的选择：通过微机控制的電(diàn)子配料系统，充分(fēn)的保证了配料准确性，也保证了粒度级配的稳定性，对产品外观规整打下了良好的基础。再通过对半成品外观尺寸的严格检查，干、湿坯两次把关，保证了成品尺寸。
在國(guó)内，玻璃窑在硅质大碹砌體(tǐ)中，砖缝是个突出的薄弱环节，是碱蒸汽钻蚀的起始点，玻璃窑损坏主要表现為(wèi)“鼠洞”形式，产生这方面的原因有(yǒu)两方面：

1、按照现在硅砖生产的设备及技术条件，在机制成型、烧成过程中，砖坯的扭曲、方正度控制在1mm以内比较困难，特别是在批量生产时更是如此，这样势必造成砌筑灰缝很(hěn)难控制在1mm以内，给碱蒸汽钻蚀提供了条件。鉴于此，建议玻璃窑用(yòng)户让硅砖生产厂家对成品砖进行二次加工(工作面除外);

2、要求使用(yòng)特种硅火泥来砌筑大碹，既要有(yǒu)良好的施工性能(néng)和结合强度，又(yòu)要具有(yǒu)比硅砖更优越的高温强度性能(néng)，从而使砖缝结合紧密，在大碹加盖保温层后能(néng)形成封闭结构，延長(cháng)使用(yòng)寿命。