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。