玻璃熔窑属能耗大户,而在能耗趋于紧张的今天,为降低能耗,熔窑实现了全保温,虽然熔窑池底散热仅占全窑总散热的3%左右,但也备受重视。耐火材料的选材直接影响熔窑的寿命和玻璃的质量,大中型浮法熔窑池底均采用简易保温,池底表面玻璃液温度增加,因此,池底铺面砖及捣打层材质的选择至关重要。
1大中型浮法玻璃熔窑的池底结构
现在,国内大中型浮法玻璃熔窑均采用了保温形式。池底保温后,节约能量约35%,池底表面处玻璃液温度提高50~70℃,增加了底层玻璃液的温度,玻璃液黏度减小,玻璃液产生对流,而玻璃液和池底沉积金属的渗透对耐火材料的侵蚀也相应增加。而侵蚀物直接带入玻璃液中,使其影响玻璃液的质量,因此,铺面砖和捣打密封层的铺设非常重要。
2铺面砖的选材
2.1 铺面砖材的性能
国内已运行的浮法玻璃熔窑中,生产规模从300~1200t/d,不同部位的池底铺面砖采用不同材质,常用的铺面砖材料有:烧结AZS、电熔AZS和α-β刚玉、烧结锆英石等。
对于烧结材料,气孔是敞开的,即气孔之间是连通的,侵蚀物很容易穿进材料的中心部位,加剧了耐火材料的损坏,同时,又给玻璃带来缺陷。由于池底简易保温,池底处的玻璃液温度提高,增加了玻璃液的对流,加剧了对耐火材料的侵蚀。另外,玻璃生产中通常加入一定比例的碎玻璃,碎玻璃中夹带金属污染物,被带入熔窑中,金属被熔融后沉积在池底表面,将渗透钻入铺面砖中,玻璃液也随之侵入铺面砖中,降低砖的耐侵蚀性能。碎玻璃中也难免含有锡,其熔点低(仅230℃左右),密度大,渗透性极强,一直可钻过池底外层的保温层,滴到大窑的底部。
池底铺面砖直接与玻璃液接触,由于玻璃液的流动对耐火材料进行冲刷,加剧了侵蚀,根据试验可以看出:在下列几种材料中,刚玉砖的抗侵蚀和气泡析出倾向、结石析出倾向几乎为零,性能是好的,其次是电熔33电熔AZS砖。刚玉和电熔AZS材料,由于气孔率小,表面致密性好,气孔呈封闭状,即砖中的气孔互不相通,与玻璃液接触时,侵蚀物不能穿入材料的中心部位,故耐侵蚀性能好。
2.2铺面砖与玻璃液接触
池底铺面砖直接与玻璃液接触,由于玻璃液的流动对耐火材料进行冲刷,加剧了侵蚀,根据试验可以看出:在下列几种材料中,刚玉砖的抗侵蚀和气泡析出倾向、结石析出倾向几乎为零,性能是好的,其次是电熔33电熔AZS。
3.3密封层和玻璃液接触
池底实施简易保温后,为防止玻璃液顺着池底大砖的缝隙流出,在粘土大砖和铺面砖之间铺设一层捣打层。国内常见的捣打料有两种:电熔AZS质捣打料和锆英石捣打料。电熔AZS质捣打料是以5mm左右的电熔AZS颗粒为骨料,再配以其它辅料混合而成。其气孔率很小,性能极为稳定,能很好的抑制玻璃液和金属的侵入。由于在铺面砖间存在着缝隙,玻璃液就会通过砖缝进入捣打层,而锆英石捣打料和电熔AZS捣打料与玻璃液接触时,会产生下列两种情况。
电熔锆刚玉捣打料及锆英石捣打料的根本区别,在于AlO23的含量,AlO23有使界面纯化之功效,使侵蚀速度减慢了。
3.4捣打层的厚度
国内浮法玻璃熔窑,初期保温时,捣打料的厚度较薄。但随着设计窑龄的增加,对于玻璃熔窑的质量要求比较高,又增加了鼓泡以及电助熔,超白玻璃的生产等,使其窑底的温度提高,玻璃液不动层也有减薄,不同熔化能力的熔窑其捣打层的厚度也不同,为保证熔窑的安全及稳定操作生产,大型熔窑池底捣打层略厚。
通过上述性能比较和分析,对铺面砖及密封层的材质及要求得出如下结论:
(1)铺面砖:从投料口到卡脖采用电熔AZS,冷却部采用电熔-ab刚玉砖。
(2)密封层,对于钠钙玻璃熔窑,采用电熔AZS质捣打料,对于低碱玻璃熔窑,采用锆英石捣打料。
(3)密封层厚度:目前国内500t/d以上浮法玻璃熔窑,捣打层的厚度一般设计为35~45mm;小型熔窑捣打层一般设计为25mm。
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