電熔鋯剛玉磚在玻璃電熔窯如何延長使用壽？

電熔鋯剛玉磚在玻璃電熔窯如何延長使用壽？
 

電熔鋯剛玉磚受到的侵蝕主要分為物理作用和化學(xué)作用。物理作用是指玻璃熔窯池壁在長期運行過程中，反復(fù)經(jīng)受急冷急熱的沖擊，其表層必然經(jīng)歷收縮一膨脹的變化過程。由于疲勞過度導(dǎo)致電熔鋯剛玉磚的結(jié)構(gòu)受到破壞，致使表層裂隙增多，結(jié)構(gòu)疏松。因此，在氣流、物料及玻璃液沖刷作用下而開裂、剝落，并且這一過程會不斷地重復(fù)進(jìn)行。

 

一、 侵蝕機理

 

化學(xué)作用對電熔鋯剛玉磚侵蝕更為復(fù)雜和劇烈，可以分成4個方面：

 

1、玻璃相的析出

 

池壁電熔鋯剛玉磚長期受高溫玻璃液的作用(>1500℃)，一方面磚內(nèi)的玻璃相會逐漸熔融析出(zui低析出溫度為1150℃左右)；另一方面含Na2O的堿性玻璃液會沿磚體的氣孔、裂隙侵入磚內(nèi)，與析出的玻璃相擴散、相互滲透，因而使析出的玻璃液黏度降低、流動性提高，進(jìn)而使侵蝕行為加劇，并向縱深擴展。

 

2、骨架受損

 

隨著玻璃液向縱深的侵蝕加劇，構(gòu)成磚體的骨架礦物也逐漸被含Na2O的玻璃液所浸潤、包圍，骨架也開始受到侵蝕。首先被溶解的莫來石分解為α-Al2O3和SiO2，進(jìn)而又促使α-Al2O3轉(zhuǎn)為β-Al2O3。隨著溫度的升高β-Al2O3全部溶解在玻璃液中，斜鋯石、剛玉晶格也受到破壞，進(jìn)而碎裂、解體、部分溶融。β-Al2O3在高溫下逐步溶解在玻璃中，很少被保留下來，隨著玻璃的不斷擴散滲透，斜鋯石微晶成為游離狀態(tài)，一部分隨玻璃液被帶走，可能成為玻璃結(jié)石，一部分被保留下來。斜鋯石雖然能夠溶入玻璃中，但是溶解度很小，隨著溫度的波動，ZrO2便從玻璃液中快速析晶，形成骨架狀或串珠狀斜鋯石晶體。

 

3、新礦物的析晶

 

由于磚體的骨架礦物部分熔融于玻璃液中，改變了原玻璃液的成分。因此，當(dāng)玻璃液中的SiO2-Al2O3-Na2O的比值接近于霞石的理論組成時，便有大量的霞石晶體析出。

 

Al2O3+2SiO2+Na2O→2NaAlSiO4(霞石)

 

4、霞石的侵損

 

由于霞石的密度小于磚體的密度，因此在析出霞石晶體的同時，伴隨著較大體積的膨脹，使磚體結(jié)構(gòu)疏松。盡管此時磚中部分結(jié)晶相的熔融會使玻璃液黏度提高，對疏松結(jié)構(gòu)有一定的粘結(jié)保護作用，但仍不能完全阻擋窯內(nèi)氣流、物料及玻璃液沖刷和重力的作用，而開裂、剝落進(jìn)入玻璃液，形成玻璃結(jié)石。剝落后的創(chuàng)面繼續(xù)受到玻璃液的侵蝕、沖刷而繼續(xù)剝落。結(jié)果必然導(dǎo)致電熔鋯剛玉磚的侵蝕、解體。

 

二、延長電熔鋯剛玉磚在玻璃電熔爐中的使用壽命

 

眾所周知，玻璃池窯水平熔化，料液面水平移動，除流液洞外在三相界面處侵蝕嚴(yán)重，如圖1所示。玻璃電熔爐是垂直熔化，大部分都是冷頂熔化，玻璃液面被一層生料層覆蓋，有較少三相界面的出現(xiàn)。由于是垂直熔化，對池壁磚侵蝕不再集中在三相界面，而是整體侵蝕，所以電熔剛玉磚的薄弱環(huán)節(jié)就是侵蝕的突破口，如圖2?4所示。

 

 

針對電熔鋯剛玉磚侵蝕機理，首先要嚴(yán)格控制電熔鋯剛玉磚原料成分里Na2O的含量，標(biāo)準(zhǔn)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，我公司電熔爐標(biāo)準(zhǔn)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。

 

針對圖2的侵蝕部位，要求冒口與磚材比例須達(dá)到1.5:1,通過冒口料的壓力,有效減少磚材中氣孔的殘留，增強注口處磚材抗侵蝕能力，并且要求注口沒有明顯的縮孔殘留。

 

針對圖3的侵蝕部位，在電熔鋯剛玉磚組裝過程中嚴(yán)格檢驗磚縫，要求在0.3mm以下，烤窯過程中嚴(yán)格控制各部位的膨脹差別，保證過程中磚縫的嚴(yán)密程度，從而減少氣體進(jìn)入，防止在磚縫處形成三相界面，減輕圖3部位的侵蝕。

 

針對圖4部位的侵蝕，設(shè)計過程中要求磚的寬度小于400mm，過寬會導(dǎo)致磚材內(nèi)部存在縮孔殘留多，內(nèi)部疏松；要求冒口與磚材比例須達(dá)到1.5:1，通過壓力、排出氣體率，提高磚材內(nèi)部質(zhì)量；窯爐運行后期減少保溫，通過降低磚材溫度，降低侵蝕速度。