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电熔锆刚玉砖在玻璃电熔窑如何延长使用寿?

2024-02-01 11:23:13 点击:

电熔锆刚玉砖在玻璃电熔窑如何延长使用寿?
 
电熔锆刚玉砖受到的侵蚀主要分为物理作用和化学作用。物理作用是指玻璃熔窑池壁在长期运行过程中,反复经受急冷急热的冲击,其表层必然经历收缩一膨胀的变化过程。由于疲劳过度导致电熔锆刚玉砖的结构受到破坏,致使表层裂隙增多,结构疏松。因此,在气流、物料及玻璃液冲刷作用下而开裂、剥落,并且这一过程会不断地重复进行。
 
一、 侵蚀机理
 
化学作用对电熔锆刚玉砖侵蚀更为复杂和剧烈,可以分成4个方面:
 
1、玻璃相的析出
 
池壁电熔锆刚玉砖长期受高温玻璃液的作用(>1500℃),一方面砖内的玻璃相会逐渐熔融析出(zui低析出温度为1150℃左右);另一方面含Na2O的碱性玻璃液会沿砖体的气孔、裂隙侵入砖内,与析出的玻璃相扩散、相互渗透,因而使析出的玻璃液黏度降低、流动性提高,进而使侵蚀行为加剧,并向纵深扩展。
 
2、骨架受损
 
随着玻璃液向纵深的侵蚀加剧,构成砖体的骨架矿物也逐渐被含Na2O的玻璃液所浸润、包围,骨架也开始受到侵蚀。首先被溶解的莫来石分解为α-Al2O3和SiO2,进而又促使α-Al2O3转为β-Al2O3。随着温度的升高β-Al2O3全部溶解在玻璃液中,斜锆石、刚玉晶格也受到破坏,进而碎裂、解体、部分溶融。β-Al2O3在高温下逐步溶解在玻璃中,很少被保留下来,随着玻璃的不断扩散渗透,斜锆石微晶成为游离状态,一部分随玻璃液被带走,可能成为玻璃结石,一部分被保留下来。斜锆石虽然能够溶入玻璃中,但是溶解度很小,随着温度的波动,ZrO2便从玻璃液中快速析晶,形成骨架状或串珠状斜锆石晶体。
 
3、新矿物的析晶
 
由于砖体的骨架矿物部分熔融于玻璃液中,改变了原玻璃液的成分。因此,当玻璃液中的SiO2-Al2O3-Na2O的比值接近于霞石的理论组成时,便有大量的霞石晶体析出。
 
Al2O3+2SiO2+Na2O→2NaAlSiO4(霞石)
 
4、霞石的侵损
 
由于霞石的密度小于砖体的密度,因此在析出霞石晶体的同时,伴随着较大体积的膨胀,使砖体结构疏松。尽管此时砖中部分结晶相的熔融会使玻璃液黏度提高,对疏松结构有一定的粘结保护作用,但仍不能完全阻挡窑内气流、物料及玻璃液冲刷和重力的作用,而开裂、剥落进入玻璃液,形成玻璃结石。剥落后的创面继续受到玻璃液的侵蚀、冲刷而继续剥落。结果必然导致电熔锆刚玉砖的侵蚀、解体。
 
二、延长电熔锆刚玉砖在玻璃电熔炉中的使用寿命
 
众所周知,玻璃池窑水平熔化,料液面水平移动,除流液洞外在三相界面处侵蚀严重,如图1所示。玻璃电熔炉是垂直熔化,大部分都是冷顶熔化,玻璃液面被一层生料层覆盖,有较少三相界面的出现。由于是垂直熔化,对池壁砖侵蚀不再集中在三相界面,而是整体侵蚀,所以电熔刚玉砖的薄弱环节就是侵蚀的突破口,如图2〜4所示。
 
 
针对电熔锆刚玉砖侵蚀机理,首先要严格控制电熔锆刚玉砖原料成分里Na2O的含量,标准要求33#WS中Na2O的含量在1.45%以下,41#WS中Na2O的含量在1.3%以下,我公司电熔炉标准要求33WS中Na2O的含量在1.35%以下,41#WS中Na2O的含量在1.05%以下。
 
针对图2的侵蚀部位,要求冒口与砖材比例须达到1.5:1,通过冒口料的压力,有效减少砖材中气孔的残留,增强注口处砖材抗侵蚀能力,并且要求注口没有明显的缩孔残留。
 
针对图3的侵蚀部位,在电熔锆刚玉砖组装过程中严格检验砖缝,要求在0.3mm以下,烤窑过程中严格控制各部位的膨胀差别,保证过程中砖缝的严密程度,从而减少气体进入,防止在砖缝处形成三相界面,减轻图3部位的侵蚀。
 
针对图4部位的侵蚀,设计过程中要求砖的宽度小于400mm,过宽会导致砖材内部存在缩孔残留多,内部疏松;要求冒口与砖材比例须达到1.5:1,通过压力、排出气体率,提高砖材内部质量;窑炉运行后期减少保温,通过降低砖材温度,降低侵蚀速度。
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