玻璃熔窯屬能耗大戶,而在能耗趨于緊張的今天,為降低能耗,熔窯實現了全保溫,雖然熔窯池底散熱僅占全窯總散熱的3%左右,但也備受重視。耐火材料的選材直接影響熔窯的壽命和玻璃的質量,大中型浮法熔窯池底均采用簡易保溫,池底表面玻璃液溫度增加,因此,池底鋪面磚及搗打層材質的選擇至關重要。
1大中型浮法玻璃熔窯的池底結構
現在,國內大中型浮法玻璃熔窯均采用了保溫形式。池底保溫后,節約能量約35%,池底表面處玻璃液溫度提高50~70℃,增加了底層玻璃液的溫度,玻璃液黏度減小,玻璃液產生對流,而玻璃液和池底沉積金屬的滲透對耐火材料的侵蝕也相應增加。而侵蝕物直接帶入玻璃液中,使其影響玻璃液的質量,因此,鋪面磚和搗打密封層的鋪設非常重要。
2鋪面磚的選材
2.1 鋪面磚材的性能
國內已運行的浮法玻璃熔窯中,生產規模從300~1200t/d,不同部位的池底鋪面磚采用不同材質,常用的鋪面磚材料有:燒結AZS、電熔AZS和α-β剛玉、燒結鋯英石等。
對于燒結材料,氣孔是敞開的,即氣孔之間是連通的,侵蝕物很容易穿進材料的中心部位,加劇了耐火材料的損壞,同時,又給玻璃帶來缺陷。由于池底簡易保溫,池底處的玻璃液溫度提高,增加了玻璃液的對流,加劇了對耐火材料的侵蝕。另外,玻璃生產中通常加入一定比例的碎玻璃,碎玻璃中夾帶金屬污染物,被帶入熔窯中,金屬被熔融后沉積在池底表面,將滲透鉆入鋪面磚中,玻璃液也隨之侵入鋪面磚中,降低磚的耐侵蝕性能。碎玻璃中也難免含有錫,其熔點低(僅230℃左右),密度大,滲透性極強,一直可鉆過池底外層的保溫層,滴到大窯的底部。
池底鋪面磚直接與玻璃液接觸,由于玻璃液的流動對耐火材料進行沖刷,加劇了侵蝕,根據試驗可以看出:在下列幾種材料中,剛玉磚的抗侵蝕和氣泡析出傾向、結石析出傾向幾乎為零,性能是好的,其次是電熔33電熔AZS磚。剛玉和電熔AZS材料,由于氣孔率小,表面致密性好,氣孔呈封閉狀,即磚中的氣孔互不相通,與玻璃液接觸時,侵蝕物不能穿入材料的中心部位,故耐侵蝕性能好。
2.2鋪面磚與玻璃液接觸
池底鋪面磚直接與玻璃液接觸,由于玻璃液的流動對耐火材料進行沖刷,加劇了侵蝕,根據試驗可以看出:在下列幾種材料中,剛玉磚的抗侵蝕和氣泡析出傾向、結石析出傾向幾乎為零,性能是好的,其次是電熔33電熔AZS。
3.3密封層和玻璃液接觸
池底實施簡易保溫后,為防止玻璃液順著池底大磚的縫隙流出,在粘土大磚和鋪面磚之間鋪設一層搗打層。國內常見的搗打料有兩種:電熔AZS質搗打料和鋯英石搗打料。電熔AZS質搗打料是以5mm左右的電熔AZS顆粒為骨料,再配以其它輔料混合而成。其氣孔率很小,性能極為穩定,能很好的抑制玻璃液和金屬的侵入。由于在鋪面磚間存在著縫隙,玻璃液就會通過磚縫進入搗打層,而鋯英石搗打料和電熔AZS搗打料與玻璃液接觸時,會產生下列兩種情況。
電熔鋯剛玉搗打料及鋯英石搗打料的根本區別,在于AlO23的含量,AlO23有使界面純化之功效,使侵蝕速度減慢了。
3.4搗打層的厚度
國內浮法玻璃熔窯,初期保溫時,搗打料的厚度較薄。但隨著設計窯齡的增加,對于玻璃熔窯的質量要求比較高,又增加了鼓泡以及電助熔,超白玻璃的生產等,使其窯底的溫度提高,玻璃液不動層也有減薄,不同熔化能力的熔窯其搗打層的厚度也不同,為保證熔窯的安全及穩定操作生產,大型熔窯池底搗打層略厚。
通過上述性能比較和分析,對鋪面磚及密封層的材質及要求得出如下結論:
(1)鋪面磚:從投料口到卡脖采用電熔AZS,冷卻部采用電熔-ab剛玉磚。
(2)密封層,對于鈉鈣玻璃熔窯,采用電熔AZS質搗打料,對于低堿玻璃熔窯,采用鋯英石搗打料。
(3)密封層厚度:目前國內500t/d以上浮法玻璃熔窯,搗打層的厚度一般設計為35~45mm;小型熔窯搗打層一般設計為25mm。
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