玻璃窑炉用绝缘材料及常用耐火材料的种类
2022-11-14
耐火材料是玻璃熔炉的主要和次要组成部分，对玻璃质量、能源消耗及产品成本具有决定性影响。玻璃熔化技术的未来在一定程度上取决于耐火材料贸易与生产技术的改进以及产品质量的提升。
对于大型浮法生产线，玻璃窑炉的结构通常包括：L形悬挂墙（一般采用硅砖）、熔化区（与玻璃液接触的区域采用电熔砖，靠近顶部的区域则采用硅砖或电熔砖）、颈部（一般采用硅砖）、冷却区，其中包括耳坑（与玻璃液接触的中心部位采用刚玉材料，而与玻璃液不接触的中心部位则采用硅砖或刚玉）以及退火窑。其中，蓄热室由高铝砖、黏土砖和直接结合镁铬砖构成。
常用的绝缘材料如下：
玻璃窑用硅砖：
硅砖常用于玻璃熔窑，其主要和次要成分均为二氧化硅（SiO2）。用于玻璃熔窑的硅砖是否对SiO有明确规格要求？其含水率高于94%，使用温度约为1600～1650℃，密度为1.8～1.95克/立方厘米。规定的孔隙率应低于22%；孔隙率越大，硅砖的质量越差。绝大多数硅砖外观呈白色晶体状，微观组成主要为石英晶体。由于硅砖在低温下尤其是约180～270℃及573℃附近会发生晶型转变并伴随体积收缩，这种晶型转变尤为显著。因此，在烘烤和冷修过程中，应采取适当措施，如松紧拉伸带，以适应硅砖的晶型转变。硅砖砌筑时应留设收缩缝。
硅砖的工作温度比黏土砖高约200℃，但其对玻璃液和碱性飞灰的抗腐蚀能力较弱。因此，硅砖常用于建造大型拱顶、炉壁及小型熔炉。在砌筑时，应选用与硅砖成分相近的高硅质耐火泥或硅砖粉作为粘结材料。
玻璃窑常用耐火材料清单
玻璃窑用粘土砖：
粘土砖的主要和次要成分是Al2O3和SiO2。其中，Al2O3的含量范围为30%至45%，SiO2的含量范围为51%至66%。粘土砖的密度为1.7至2.4克/立方厘米，表观孔隙率为12%至21%，使用温度为1350至1500℃。在玻璃工业中，粘土砖主要用于建造窑炉中的蓄水池、事务部门及通道的侧墙，以及蓄热室的墙体、拱顶、下层格子砖和烟道。当温度降低时，粘土砖的体积也会随之收缩；而当温度超过1450℃时，其体积又会重新膨胀。
高铝砖：
高铝砖的主要成分和次要成分均为SiO2和Al2O3，但Al2O3的含量应大于46%。高铝砖以刚玉、高铝矾土或硅线石系列矿物（Al2O3-SiO2）为原料制成。其密度为2.3～3.0克/立方厘米，显气孔率约为18%～23%，使用温度介于1500～1650℃。当高铝砖的气孔率较低时，其抗侵蚀性能更佳。高铝砖主要用于砌筑冷却段的侧墙、蓄热室的拱顶、蓄热室的炉墙以及其他部位。
莫来石砖：
莫来石砖的主要和次要成分均为Al2O3，其含量约为75%。由于其主要和次要成分均为莫来石晶体，因此得名莫来石砖。该砖的相对密度为2.7至3.2克/立方厘米，初始孔隙率为1%至12%，使用温度范围为1500至1700℃。烧结莫来石主要用于建造蓄热室的墙体，其次用于其他部位；电熔莫来石则主要用于建造侧墙、观察孔、墙体厚度等区域。
熔融锆刚玉砖：
电熔锆刚玉砖，又称白铁砖，通常按其氧化锆含量分为三个等级：33%、36%和41%。用于玻璃工业的锆刚玉砖中，Al₂O₃含量为50%~70%，ZrO₂含量为20%~40%，相对密度为3.4~4.0克/立方厘米，显气孔率为1%~10%，使用温度约为1700℃。其中，氧化锆含量为33%和36%的电熔锆刚玉砖主要用于砌筑炉墙、炉侧壁、火焰空间胸墙、小炉喷嘴、小炉平拱、小炉烟囱以及其它部位。而氧化锆含量为41%的电熔铍锆刚玉砖则主要用于炉墙侧壁的转角处、流液孔等部位，这些地方的玻璃液侵蚀最为严重，对耐火隔热材料的侵蚀也最为剧烈。该材料是玻璃工业中最常用的熔融耐火隔热材料。
电熔刚玉砖：
它主要指电熔α、β刚玉，以及电熔β刚玉耐火砖，其主次成分均为92%~94%的Al₂O₃，构成刚玉晶相，相对密度为2.9-3.05克/立方厘米。
3. 表观孔隙率为1%~10%，使用温度约为1700℃。
熔融氧化铝对玻璃的析出具有极佳的抗性，堪称是处理错误玻璃液的高效净化手段。它广泛应用于玻璃熔炉中，例如与玻璃液直接接触且无需采用耐火隔热材料进行净化的侧墙、池底、流道、料道侧墙以及料道池底等部位。
石英砖：
石英砖的主要成分和次要成分均为SiO2，其中SiO2含量最高可达99%以上，相对密度为1.9~2克/立方厘米，耐火度为1650℃，工作温度约为1600℃。它们具有耐酸性和抗腐蚀性，可用于酸性硼玻璃侧壁以及火焰空间中的热电偶孔砖。
碱性耐火绝缘材料：
初级和次级基础耐火隔热材料包括镁砖、铝镁砖、镁铬砖和镁橄榄石砖。其作用是抵御碱性物质的侵蚀，耐火温度可达1900～2000℃。这些材料广泛应用于玻璃熔炉的蓄热室上部墙体、蓄热室拱顶、格子碹以及小型熔炉结构中。玻璃窑用隔热砖：玻璃熔炉的散热面积大，热效率较低。为实现节能降排，需适量使用隔热材料，以暂时形成单侧保温效果。特别是在侧墙、池底、拱顶以及蓄热室、熔化区和作业区的墙体部位，应适当暂停隔热，以强化热量排出。隔热砖的气孔率很高，质量很轻，相对密度不超过1.3克/立方厘米。由于空气中的导热效率相对较差，具有一定气孔率的隔热砖便能发挥良好的保温效果。其导热系数比一般耐火隔热材料低2～3倍左右，因此气孔率越大，保温效果越好。隔热砖的种类繁多，包括黏土隔热砖、硅质隔热砖、高铝隔热砖等。
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