玻璃窯用硅磚是以鱗石英為主的用于砌筑玻璃池窯高溫部位所用的硅質(zhì)耐火制品。玻璃窯用硅磚應(yīng)具有下列特征。

①高溫體積穩(wěn)定，不會(huì)因溫度波動(dòng)而引起爐體變化 由于硅磚的荷重軟化溫度高，蠕變率小、玻璃窯在1600℃下可以保持爐體不變形，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

②對(duì)玻璃液無(wú)污染 硅磚主要成分是SiO2,,在使用時(shí)如有掉塊或表面熔滴，不影響玻璃液的質(zhì)量。

③耐化學(xué)侵蝕 上部結(jié)構(gòu)的硅磚受玻璃配料中含R2O的氣體侵蝕，表面生成一層光滑的變質(zhì)層，使侵蝕速度變低，起到保護(hù)作用。

④體積密度小 可減輕爐體重量。

玻璃窯用硅磚理化指標(biāo)見(jiàn)表1-1所示。

表1-1玻璃窯用硅磚的理化指標(biāo)

(2)中國(guó)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(JC/T616=1996)將玻璃窯用優(yōu)質(zhì)硅磚按單重大小分為3種牌號(hào)：?jiǎn)沃夭淮笥?5kg的為XBG-96;15~25kg的為ZBG-96;25~40kg的為DBG-96。其理化指標(biāo)、見(jiàn)表1-1-2所示。

表1-2 玻璃窯用優(yōu)質(zhì)硅磚的理化指標(biāo)

黏土磚的性質(zhì)及使用注意事項(xiàng).

中國(guó)冶標(biāo)(YB/T5108-1993)規(guī)定了玻璃窯用大型黏土質(zhì)耐火磚的理化指標(biāo)，見(jiàn)表1-3所示。

表1-3 玻璃窯用大型黏土質(zhì)耐火磚的理化指標(biāo)

高嶺土磚是含Al2O3 40%~44%的耐火材料，以高嶺土為原料。有壓制、搗打與澆筑三種生產(chǎn)方法。前兩種方法的生產(chǎn)過(guò)程與一般耐火材料相同。我國(guó)于1964年試驗(yàn)成功澆筑法并正式投產(chǎn)。它以焦寶石熟料為主(75%)配以軟質(zhì)黏土調(diào)制成泥漿。加入水玻璃做稀釋劑使泥漿具有良好的流動(dòng)性。加入NaCl與NH4Cl作厚化劑能加速泥漿的凝固作用。泥漿澆于石膏模中，脫模后用電干燥，再在窯內(nèi)燒成。目前產(chǎn)品有池爐大磚(砌池底或池壁)、供料槽磚、換熱器筒形磚及坩堝等。澆筑法的優(yōu)點(diǎn)是制品結(jié)構(gòu)致密均一，耐玻璃侵蝕性好，生產(chǎn)機(jī)械化程度較高。缺點(diǎn)是尺寸公差較大，有時(shí)略有扭曲。

高鋁磚耐火材料的性質(zhì)

化學(xué)結(jié)合高鋁磚具有熱震穩(wěn)定性好，荷重軟化溫度較高和常溫耐壓強(qiáng)度高的特點(diǎn)。并且具有一定的抗化學(xué)侵蝕能力。該轉(zhuǎn)的理化性能指標(biāo)見(jiàn)表1-4所示。

表1-4化學(xué)結(jié)合高鋁磚的理化指標(biāo)

5.1 硅線石磚

與黏土磚相比，硅線石磚和莫來(lái)石磚具有更高的高溫荷重軟化點(diǎn)。它們具有致密的細(xì)粒結(jié)構(gòu)，不易使玻璃液產(chǎn)生氣泡，因而極適宜于供料槽、泥筒、沖頭和料碗。僅在特殊情況下，它們才作池窯磚使用。不同硅線石磚的理化特性可從表1-5查得。

表1-5 硅線石磚的理化特性

5.2 莫來(lái)石磚

莫來(lái)石電熔磚是經(jīng)高溫熔化后澆鑄成一定形狀，并以莫來(lái)石為主晶相的鋁硅系耐火制品的一種。由于莫來(lái)石磚的主晶相是莫來(lái)石，因此莫來(lái)石磚的性質(zhì)主要有莫來(lái)石決定。莫來(lái)石磚的耐火度在1850℃左右，荷重軟化溫度高，高溫蠕變率低，抗熱震性好，耐酸性熔渣侵蝕。

莫來(lái)石磚在1450℃以上不宜與堿類物質(zhì)接觸，否則將使莫來(lái)石分解。在1370℃以上還原氣氛下，莫來(lái)石也將分解，部分SiO2變?yōu)闅鈶B(tài)的SiO2離開(kāi)磚體。在溫度高于1650℃時(shí)，即使不是還原氣氛而在較低的氧分壓下，莫來(lái)石也會(huì)分解。其理化性能見(jiàn)表1-6所示。

1-6 莫來(lái)石磚的理化性能

以氧化鎂為主成分和以方鎂石為主晶相的耐火材料統(tǒng)稱為鎂質(zhì)耐火材料。目前，耐火材料的主要品種有以下一些。

普通鎂磚：以燒結(jié)鎂石為原料，經(jīng)燒結(jié)制成的，含MgO91%左右，是硅酸鹽直接結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品。這是一種生產(chǎn)與使用均廣泛的鎂質(zhì)制品。

直接結(jié)合鎂磚：以高純燒結(jié)鎂砂為原料，經(jīng)燒結(jié)制成。含MgO95%以上，是方鎂石晶粒間直接結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品。

鎂硅磚：以高硅的燒結(jié)鎂石為原料，經(jīng)燒結(jié)制成，含SiO2 5%?11%，CaO/SiO2摩爾比≤1，是鎂橄欖石結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品。

鎂鉻磚：以燒結(jié)鎂石為主要原料，加入適量鉻礦，經(jīng)燒結(jié)制成，含Cr2O3 8%?20%，是鎂鉻尖晶石結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品。

鎂橄欖石磚：鎂橄欖石耐火材料是以鎂橄欖石為主晶相的耐火材料。多用橄欖巖和純橄欖巖等作為主要原料制成。其中經(jīng)成型的制品稱鎂橄欖石磚。

鎂鋁磚：以燒結(jié)鎂石為主要原料，并加入適量富含Al2O3的材料，經(jīng)燒結(jié)制成，含Al2O3 5%?10%,是鎂鋁尖晶石結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品。

鎂鈣磚：以高鈣的燒結(jié)鎂石為原料，經(jīng)燒結(jié)制成，含CaO 6%?10%，CaO/ SiO2摩爾比>2,是硅酸二鈣結(jié)合的鎂質(zhì)耐火制品。

6.1鎂磚及鎂硅磚

表 1-7鎂磚理化性能

表1-8 鎂磚及鎂硅磚的理化指標(biāo)

6.2 鎂鉻磚

根據(jù)制品所用原料和工藝特點(diǎn)，可分為熔鑄鎂鉻磚、直接結(jié)合鎂鉻磚、硅酸鹽結(jié)合鎂鉻磚、再結(jié)合鎂鉻磚、半再結(jié)合鎂鉻磚、預(yù)反應(yīng)鎂鉻磚和不燒鎂鉻磚。

6.3鎂橄欖石磚及鎂鈣磚

(1)鎂橄欖石磚

表1-9 典型鎂鉻磚的組成與性能

表2-1 鎂鈣磚的理化指標(biāo)

6.4 鎂鋁磚

鎂鋁磚是含MgO85%左右，Al2O3 5%-10%的尖晶石型(RO·R2O3)堿性耐火材料。鎂鋁磚的晶相組成以方鎂石為主，鎂鋁尖晶石為基質(zhì)(鎂鋁尖晶石代替鎂磚中的鈣鎂橄欖石成為方鎂石的結(jié)合劑)。

7.1  電熔莫來(lái)石磚

電熔莫石磚以高鋁礬土為原料，將不周的礬土配成莫來(lái)石的組成(3Al2O3·2SiO2質(zhì)量百分比是Al2O3 72%、SiO2 28%)。在2300℃左右熔融，于1850℃下澆鑄于砂型內(nèi)，然后進(jìn)行退火以消除應(yīng)力。主要晶相為莫來(lái)石和剛玉，玻璃相充鱗填在晶相間。其耐玻璃液侵比燒結(jié)的耐火材料強(qiáng)，但不如其他電熔耐火材料。加入少量(7%-8.5%)二氧化鋯，可以使莫來(lái)石晶體變小，磚組織致密，莫來(lái)石量增至60%-70%，相對(duì)地降低了玻璃相的含量，并減少了制品的裂紋。電熔莫來(lái)石磚的熱膨脹系數(shù)低、抗熱震性好、耐玻璃液的侵蝕性強(qiáng)。

表2-2 電熔莫來(lái)石的理化指標(biāo)(LNXB11-89)

7.2  電熔鋯剛玉磚

表 2-3 電熔鋯剛玉磚的化學(xué)組成

表 2-4 玻璃窯用電熔磚

7.3  電熔剛玉磚

(1)電熔剛玉磚異高純氧化鋁為原料，并引入少量的純堿，在2000~2200℃下熔融而成，生產(chǎn)工藝流程與高鋁制品的生產(chǎn)工藝相似。顆粒配合應(yīng)按最緊密堆積原則，采用多級(jí)配比，增加細(xì)粉量，以提高制品的體積密度，促進(jìn)磚坯的燒結(jié)。氧化鋁有多種晶體形態(tài)，有電熔α-Al2O3磚、電熔α-β-Al2O3磚、電熔β-Al2O3磚。

(2)我國(guó)某耐火材料廠生產(chǎn)的電熔剛玉磚的理化指標(biāo)見(jiàn)表1-2-5所示

表2-5 電熔剛玉磚的理化指標(biāo)

(3)德國(guó)Didier公司為電熔剛玉磚的理化指標(biāo)見(jiàn)表1-2-6。

表2-6 德國(guó)Didier公司電熔剛玉磚的理化指標(biāo)

7.4 電熔鉻剛玉磚

在AZS-33磚中引入10%~30% Cr2O3(主要代替Al2O3)，用無(wú)縮孔澆鑄法生產(chǎn)電熔鉻鋯剛玉磚(簡(jiǎn)寫成AZCS磚、法國(guó)牌號(hào)為ER2161)。磚的表皮和內(nèi)部都呈暗綠色。磚內(nèi)含4.5%的縮，無(wú)連通氣孔。由于形成了鋁鉻尖晶石固溶體Al2O3·Cr2O3(56%左右、其余為斜鋯石相和玻璃相)，增大了玻璃相的黏度，大大提高了耐玻璃侵蝕能力，它是ER1681的3.4倍，是ER 1711的2.6倍。但Cr2O3會(huì)對(duì)玻璃液著色，不能用于無(wú)色透明的玻璃。同時(shí)，其發(fā)泡指數(shù)也不理想，所以對(duì)池窯是上部結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，是理想的材質(zhì)。

7.5 電熔石英磚

電熔石英磚的生產(chǎn)過(guò)程與石英玻璃相同。以高純石英砂(SiO2含量99.5%以上)為原料，加入少量的Na2O作礦化劑，在石墨電阻爐內(nèi)熔融(1750~1800℃)。熔后迅速去除整塊熔融物，軋壓成磚，在空氣中冷卻后在進(jìn)行機(jī)械加工。熱膨脹系數(shù)極小，抗熱震性好。耐硼玻璃侵蝕性強(qiáng)，而不耐鈉鈣硅玻璃的侵蝕。該磚長(zhǎng)時(shí)間在1150℃以上保持時(shí)會(huì)逐漸析晶為方石英，僅有晶體而無(wú)玻璃相。荷重軟化開(kāi)始溫度可提高到1720~1730℃。

8.1 鋯英石磚

表2-7 玻璃熔窯用致密鋯英石磚的理化指標(biāo)

8.2 燒結(jié)鋯剛玉磚

燒結(jié)鋯剛玉磚是以鋯英石和氧化鋁為原料，ZrO2含量一般在20%以下。鋯英石和氧化鋁在1400~1450℃發(fā)生固相反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)由莫來(lái)石和斜鋯石構(gòu)成的兩相均勻分布的顯微結(jié)構(gòu)。該不可逆反應(yīng)亦被稱為原位反應(yīng)。反應(yīng)開(kāi)始溫度的實(shí)測(cè)值為1397℃，1400~1425℃和1500℃。

8.3 氧化鋯磚

(1)氧化鋯磚是以氧化鋯為主要原料生產(chǎn)的耐火制品。其制造方法主要有燒成法和熔鑄法兩種。氧化鋯的晶型有三種：?jiǎn)涡毙?、四方型和立方型。氧化鋯加熱?100℃左右時(shí)，會(huì)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變成四方型，同時(shí)伴隨有7%的體積收縮，反之則體積膨脹。四方型氧化鋯在2300℃以上會(huì)出現(xiàn)立方晶型。三種晶型的密度分別為5.68g/cm3(單斜型)、6.10g/cm3(四方型)、6.27g/cm3(立方型)。

(2)氧化鋯熔點(diǎn)高，高溫結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大，耐酸和堿侵蝕。其理化性能見(jiàn)表1-2-8所示。

表2-8 氧化鋯磚的理化指標(biāo)

8.3  鋯莫來(lái)石磚

鋯莫來(lái)石熔鑄磚是以莫來(lái)石和氧化鋯為原料的熔鑄耐火制品。鋯莫來(lái)石熔鑄磚晶體結(jié)構(gòu)致密，荷重軟化溫度高，熱穩(wěn)定性好，常溫及高溫下機(jī)械強(qiáng)度大，耐磨性好，導(dǎo)熱性好，并且有優(yōu)良的抵抗侵蝕的能力。其理化指標(biāo)見(jiàn)表2-9所示。

表2-9 鋯莫來(lái)石熔鑄磚的理化指標(biāo)

8.4  電熔再結(jié)合鋯剛玉磚

以AZS熔塊或電熔AZS廢磚為原料，加入少量高嶺土或氧化鋁作結(jié)合劑。當(dāng)加熱到一定溫度時(shí)，電熔AZS骨料滲出玻璃相，和結(jié)合劑形成莫來(lái)石，使磚體燒結(jié)，燒成溫度需要1600~1700℃。熔塊的化學(xué)-相組成十分均勻，玻璃相含量較少。廢磚的化學(xué)-相組成不均勻，玻璃相含量較多(15%~25%);再結(jié)合制品的化學(xué)組成波動(dòng)范圍(%);Al2O3 50~60、ZrO2 20~30、SiO2 14~20。