電熔剛玉磚在浮法玻璃熔窯中的應用

玻璃熔窯是一種由耐火材料組成的熱工設備。玻璃熔窯的使用效率和使用壽命在很大程度上取決于耐火材料的品種和質(zhì)量。玻璃生產(chǎn)技術的發(fā)展在很大程度上取決于耐火材料制造技術的改進。因此，耐火材料的合理選擇和使用是玻璃熔窯設計中非常重要的內(nèi)容。要做到這一點，我們要掌握以下兩點，一是所選耐火材料的特點和適用部位，二是玻璃熔窯各部位的使用條件和腐蝕機制。

電熔剛玉磚是在電弧爐中熔化氧化鋁，然后鑄造到指定形狀的模型中，經(jīng)過退火和保溫，然后通過加工獲得所需的產(chǎn)品。一般生產(chǎn)工藝為高純煅燒氧化鋁（95%以上）和少量外加劑。配料投入電弧爐，2300℃以上高溫熔化后鑄造至預制鑄造，保溫退火后取出。取出的空白經(jīng)過細致的冷加工、預組裝和檢驗，成為符合要求的成品。

根據(jù)氧化鋁結(jié)晶形態(tài)的不同和數(shù)量，電熔剛玉磚分為三種類型：一種是α-Al2O3被稱為主晶相α剛玉磚；二是以α-Al2O3與β-Al2O3晶相為主，含量大致相同，稱為αβ剛玉磚；三種β-Al2O3晶相為主，稱為β剛玉磚。浮法玻璃熔窯中常用的電熔剛玉磚是二種和三種，即電熔剛玉磚αβ剛玉磚與β剛玉磚。本文將介紹電熔αβ剛玉磚與β浮法玻璃熔窯中剛玉磚的理化性能及應用。

1.電熔剛玉磚的性能分析

1.1電熔αβ剛玉磚

電熔αβ剛玉磚由50%左右的剛玉磚制成α-Al2O3與β-由Al2O3組成，兩種結(jié)晶交錯形成非常致密的組織結(jié)構，具有優(yōu)異的強堿侵蝕性。與電熔AZS磚相比，高溫（1350℃以上）的耐腐蝕性略差，但低于1350℃，其耐熔玻璃的耐腐蝕性相當于電熔AZS磚。因為它不含F(xiàn)e2O3、TiO2等不純物質(zhì)，基質(zhì)玻璃相很少，與熔融玻璃接觸時氣泡等異物較少，不污染基質(zhì)玻璃。

電熔αβ剛玉磚結(jié)晶致密，在1350℃以下對玻璃液具有優(yōu)異的耐腐蝕性，廣泛應用于玻璃熔窯工作池及以后部位，通常用于流槽、唇磚、閘磚等。日本東芝是世界上認可的電熔剛玉磚。

1.2電熔β剛玉磚

電熔β剛玉磚由近100%的剛玉磚組成β-Al2O3由大塊平板組成β-Al2O3的結(jié)晶組織結(jié)晶交錯粗糙，在電熔耐火材料中孔隙率大，強度低。但另一方面，它具有良好的抗剝落性，特別是對強堿蒸汽具有較高的耐腐蝕性，因此用于玻璃熔窯的上部結(jié)構。然而，當強堿含量低的氣氛中加熱時，與SiO2接觸后發(fā)生反應，β-Al2O3容易分解體積收縮產(chǎn)生裂紋和裂紋，因此用于遠離玻璃原料飛散的部位。

電熔α-β與β剛玉磚的化學成分主要是Al2O3，其主要區(qū)別在于晶相組成不同，微觀結(jié)構的差異導致體積密度、熱膨脹系數(shù)、耐壓強度等物理化學性能的差異。

2.電熔剛玉磚在玻璃熔窯中的應用

池底和池壁是與玻璃液體直接接觸的部分。對于所有直接接觸玻璃液體的部件，耐火材料重要的性能是耐腐蝕性，即耐火材料與玻璃液體之間沒有化學反應。

從三元相圖分析，工作溫度范圍內(nèi)無共熔點，耐火材料與玻璃液體之間的界面層相對穩(wěn)定，即耐火材料雖然處于侵蝕狀態(tài)，但表面仍完整，不會脫落到玻璃液體中，產(chǎn)生結(jié)石等缺陷。

近年來，在評估與玻璃液直接接觸的電熔耐火材料的質(zhì)量指標時，除了化學成分、物理化學指標和礦物成分外，還須評估以下三個指標：抗玻璃侵蝕指數(shù)、氣泡沉淀指數(shù)和晶體沉淀指數(shù)。

電熔磚的使用范圍越廣，對玻璃質(zhì)量要求越高，熔窯生產(chǎn)能力越大。玻璃熔窯常用的電熔磚是AZS系(Al2O3-Zro2-SiO2)。當AZS磚超過1350℃時，其耐腐蝕性是αβ-2~5倍的Al2O3磚。電熔αβ剛玉磚由緊密交錯排列的剛玉磚組成α-氧化鋁(53%)和β-由氧化鋁(45%)細粒組成，含有少量玻璃相(約2%)，填充結(jié)晶間孔隙，純度高，可用作冷卻部池壁磚、冷卻部鋪底磚、蓋縫磚等。

電熔αβ剛玉磚礦物只含少量玻璃相，使用時不會滲出和污染玻璃液體，1350℃以下耐腐蝕性好，高溫耐磨性好。是玻璃熔窯冷卻部池壁、池底、浮法玻璃熔窯流槽的理想耐火材料。在浮法玻璃熔窯工程中，電熔αβ剛玉磚用作玻璃熔窯冷卻部的池壁磚。此外，冷卻部的路面磚和蓋縫磚也用于電熔αβ剛玉磚。

電熔β剛玉磚是由β-由Al2O3粗晶組成的白色產(chǎn)品，含有Al2O392%~95%，玻璃相只有1%以下，由于晶格疏松，結(jié)構強度低，顯孔率小于15%。由于Al2O3本身在2000℃以上被鈉飽和，在高溫下對堿蒸氣的作用非常穩(wěn)定，其熱穩(wěn)定性也很好。但是當與SiO2接觸時，β-Al2O3中所含的Na2O分解與SiO2發(fā)生反應，β-Al2O3很容易轉(zhuǎn)化為Al2O3α-Al2O3產(chǎn)生較大的體積收縮，導致裂紋和損壞。因此，它只適用于遠離含有SiO2粉塵的上部結(jié)構，如玻璃熔窯工作池的上部結(jié)構、熔化帶后部的噴嘴、附近的胸墻、小爐平拱等。

由于它與揮發(fā)性堿金屬氧化物沒有反應，熔融物不會從磚表面滲出，污染玻璃。在浮法玻璃熔窯中，由于冷卻部流道入口突然收窄，堿性蒸汽容易在這里冷凝，因此流道平拱采用耐堿性蒸汽侵蝕的電熔β磚。

3.結(jié)語

基于電熔剛玉磚在抗玻璃侵蝕、抗發(fā)泡、抗結(jié)石等方面的優(yōu)異性能，特別是其獨特的結(jié)晶結(jié)構，對玻璃液體幾乎沒有污染。因此，它在浮法玻璃熔窯的熔化帶后部、澄清帶、冷卻帶、流道、小爐等部位得到了重要應用。