如何合理使用玻璃窑硅脂耐火材料和碱性耐火材料?

   日期:2021-08-10     浏览:142    
核心提示:一、玻璃窑用硅质耐火材料20世纪80年代,我国从美国引进了玻璃窑用高级硅砖的制造技术。为了区别于原来的产品,采用引进技术制造

一、玻璃窑用硅质耐火材料

20世纪80年代,我国从美国引进了玻璃窑用高级硅砖的制造技术。为了区别于原来的产品,采用引进技术制造的产品被称为优质硅砖。优质硅砖的物相组成( w) : 方石英45%,鳞石英50%,玻璃相1%~2%和少量残余石英; w (SiO? )≥96% ; 熔融指数w(2R?O + Al?O? ) <0.5%。
采用全氧燃烧技术后,硅砖寿命从5~10年锐减为2 ~3 年,鼠洞和熔蚀是主要的损毁原因。鼠洞是从窑内泄漏气体中的碱冷凝在砖缝上腐蚀硅砖所致的,提高硅砖寿命的方法如下:
(1) 提高砖的尺寸精度,尺寸公差≤0.5 mm,砖缝宽度≤1.5mm。砖缝变窄,窑气外泄少,侵蚀就轻,鼠洞也小;
(2) 合理设计窑衬结构,使碱的冷凝温度区( 954~788℃) 移到硅砖背后的密封层中;
(3) 采用抗侵蚀性能好的低钙硅砖或高纯硅砖,其中,低钙硅砖中w( CaO)约为0.8%。由玻璃窑大碹上的鼠洞可知,窑内的气体沿砖缝向外泄露。由于温度降低,气体中的碱蒸气就凝聚在砖缝中。随后,碱腐蚀硅质耐火材料,腐蚀物流下增大砖缝,产生更大缝隙,直至产生鼠洞而损坏碹顶。因此,需要在硅砖碹顶的背面铺设不定形材料层和隔热层。通过设计,使碱蒸气凝聚带位于硅砖后的不定形耐火材料层中。由此,可大幅提高碹顶寿命。高纯硅砖的 SiO?含量可提高至 98% ( w)以上,其主要技术路线:
1) 基质采用 w( SiO? ) >99%的石英粉;

2) 采用硅酸三钙、氧化铁超细粉作为矿化剂,采用第三代减水剂作为分散剂。由于大幅提高了矿化剂的效率,可用很少的CaO质、Fe?O?质矿化剂进行矿化。高纯硅砖有优异的理化性能,外观呈浅黄色甚至白色,没有像金钱豹似的“铁斑”和“钙洞”。

如何合理使用玻璃窑硅脂耐火材料和碱性耐火材料?

二、玻璃窑用碱性耐火材料

(1)玻璃窑蓄热室耐火材料的配置
通常,蓄热室格子体上层使用高档镁砖,w(MgO)>97% ; 上层使用中档镁砖,w ( MgO)约为95%~96% ; 中层使用直接结合镁铬砖; 下层使用低气孔黏土砖。
格子体的重要性能是抗侵蚀性和抗蠕变性。提高抗蠕变性需使用高纯、低铁、低气孔率和大晶粒的原料,并采用高温充分烧结。筒型格子砖的稳固性和换热效果都优于条型格子砖的,如筒型砖的比换热面积为16m?1,而条形砖的只有10.4~12.7m?1。
(2)使用替代燃料时蓄热室耐火材料的配置
使用石油焦作为燃料后,带入大量SO?、V?O?,游离SO?可能侵蚀碱性耐火材料; 还可能因燃烧不完全产生还原气氛,使碱大量挥发,侵蚀酸性和中性耐火材料。

在中性环境下,耐火材料也会受到严重侵蚀。M-95镁砖受损严重。图8是某企业使用石油焦燃料后M-95 镁砖损坏后的显微结构照片,其中,灰色圆形颗粒为边角被侵蚀的方镁石,暗灰色基质为镁橄榄石( M?S) ,亮灰色基质为钙镁橄榄石( CMS),黑色部分为气孔。由图8看出,大量SiO?和CaO侵入了砖体,一方面破坏了原有的MgO-M?S结合,形成了连续的CMS-M?S低熔点结合相; 另一方面,由于石油焦着火难,燃烧慢,使用石油焦后,未燃尽的组分进入蓄热室,在蓄热室继续燃烧,提高了蓄热室的温度。这样,在高温和侵蚀的作用下,格子体发生软化,随后发生垮塌。为此,玻璃企业扩大了蓄热室中M-97 镁砖和直接结合镁铬砖的用量,替换了性能较差的M-95镁砖,使蓄热室寿命由原来的1 年 延长到3 年,取得了初步成功。如获更长的使用寿命,可在玻璃窑蓄热室中层使用复合尖晶石质材料。目前,该类材料已获良好使用效果。

如何合理使用玻璃窑硅脂耐火材料和碱性耐火材料?

通常,玻璃窑蓄热室顶层使用 MgO含量97% ~98% ( w) 的镁质材料。如该镁质材料不能满足需求,可用镁锆、铝铬和电熔再结合镁铝尖晶石材料,甚至熔铸材料。如果使用环境呈碱性且碱蒸气浓度高,就不宜使用熔铸锆刚玉格子砖,因该砖中玻璃相将大量渗出; 如使用环境呈碱性或害怕污染玻璃,则不宜使用铝铬砖,因为该砖中的 Cr?O?可能与Na?O反应,形成挥发性的Na?CrO? ; 如蓄热室飞料中含大量CaO和SiO?,也不宜使用镁锆或镁铝尖晶石砖,因为这可能形成 CMS 或 C-M-A-S玻璃相。

如何合理使用玻璃窑硅脂耐火材料和碱性耐火材料?

三、结语

玻璃行业和耐火材料行业均是传统行业,但也都不是夕阳行业。因此,玻璃窑用耐火材料的研发应从以下几方面进行: 细分市场、深入分析、精准定位、移植杂交、利用新技术、抓住机遇。总之,要抓住一切机会,采取一切方法,努力提高技术水平,改进产品质量,提高研发效率,完善售后服务,逐步打造出产品的知名度和美誉度,树立强大的品牌,以终实现中国耐火材料行业的转型升级。

 









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