電熔鋯剛玉磚在玻璃電熔窯中侵蝕嚴重的原因及延長使用壽命的方法

AZS磚

電熔鋯剛玉磚受到的侵蝕主要分為物理作用和化學作用。物理作用是指玻璃熔窯池壁在長期運行過程中，反復經(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進行。

一、 侵蝕機理

化學作用對電熔鋯剛玉磚侵蝕更為復雜和劇烈，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，如圖所示。

針對電熔鋯剛玉磚侵蝕機理，首先要嚴格控制電熔鋯剛玉磚原料成分里Na2O的含量，國家標準要求33#WS中Na2O的含量在1.45%以下，41#WS中Na2O的含量在1.3%以下，我公司電熔爐標準要求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格檢驗磚縫，要求在0.3mm以下，烤窯過程中嚴格控制各部位的膨脹差別，保證過程中磚縫的嚴密程度，從而減少氣體進入，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，設計過程中要求磚的寬度小于400mm，過寬會導致磚材內(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。