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电熔锆刚玉砖损毁原因分析
2013-05-20    来源:    作者:电熔耐火材料厂
 

玻璃窑用耐火材料在使用期间,将会发生一系列的物理化学变化,它包括耐火材料组成中的物相溶解与熔融作用-结晶相的多晶转变和重结晶作用;耐火材料与配合料和玻璃液中某些成分间的化学反应形成新相或低共溶液相以及玻璃液流或火焰气流对耐火材料的机械磨损作用等。这些变化不但是玻璃液的污染源,而且导致耐火材料的损坏,缩短窑体的寿命。

尽管玻璃窑用耐火材料种类繁多,但都可分为接触玻璃液的部位和不接触玻璃液的部位两部分,这两部分窑体的损坏原因常有较大的差异。今天河南电熔耐火材料厂先介绍下接触玻璃液部位电熔锆刚玉砖的损毁原因。

1.玻璃液的组成和性质玻璃液对电熔锆刚玉砖的侵蚀过程是一个复杂的物理化学过程,不同的电熔砖的侵蚀机理虽有所不同,但都是固相溶解于液相的过程,属于液一固相反应动力学问题。电熔砖的溶解速度取决于与玻璃液的反应速度和反应产物向玻璃液的扩散速度。

玻璃液与AZS砖之间的化学反应主要是交代反应,即玻璃液中具有较大活动能力的离子通过界面与电熔砖中某些离子进行交代,被交代的离子进入玻璃液。这样,改变了电熔砖的结构和组成。例如,很重要的Na2OCaOSiO2玻璃液中,电价低的碱金属离子,具有较大的活动能力,可以与电熔锆刚玉组中的SiO2进行反应,也可以促使材料中的矿相溶解或晶体转变,是侵蚀池壁电熔砖的主要成分。另外,在芒硝配合料中,如果引入了过量的芒硝,在玻璃液面上将漂浮着一层“硝水”,强烈侵蚀电熔锆刚玉砖。

由于玻璃液一般均有较大粘度,使侵蚀剂、侵蚀产物在玻璃液中的扩散不容易进行,因此,扩散过程进行速度是影响玻璃液侵蚀耐火材料的速度大小的主要因素。扩散速度主要取决于溶质在玻璃液中浓度与相界面饱和浓度之差、扩散系数大小以及扩散层厚度。电熔锆刚玉组某组分在玻璃液巾的饱和浓度越小、其溶解速度越小。

粒子在玻璃液中的扩散系数与玻璃液的粘度、粒子半径、温度等因素有关。玻璃液的粘度越小,对电熔锆刚玉组的渗透侵蚀能力越强,温度高、粒子半径小时,粒子容易扩散。扩散层厚度关系到界面上浓度梯度的大小,它与玻璃液粘度、流速等因素有关。

2.玻璃液的流动状态

玻璃液侵蚀电熔锆刚玉砖,侵蚀产物首先进入相界面,然后扩散进入玻璃液本体。但是,由于玻璃液具有较大的粘度,扩散不易进行,因此.侵蚀产物将富集于相界面,成为“保护膜”,阻止侵蚀产物进入电熔砖。不过,玻璃液实际上是流动状态,“保护层”因此而可能流失,裸露出新的电熔砖表面,为进一步侵蚀创造了条件。另外,流动的玻璃液对其也有机械冲刷作用。

玻璃生产中,下列情况之一均可导致“保护层”流失和玻璃液冲刷电熔砖。

(1)玻璃液中因温度梯度的存在而引起玻璃液的自然对流。

(2)因投料、成型引起的生产流以及因窑池结构所致的复杂液流。

(3)采用鼓泡、搅拌等方法强化玻璃液的流动。

(4)‘玻璃液面的波动。另外,如果侵蚀产物的密度和玻璃液的密度之间有较大的差异,也会使“保护层”流失。

3.电熔锆刚玉砖表面性能

玻璃液侵蚀电熔锆刚玉砖从表面开始,玻璃液、侵蚀产物的表面张力大小影响侵蚀产物扩散速度大小,自然也会影响对电熔砖侵蚀速度。从理论上讲,如果玻璃液不润湿电熔砖,就不会对其侵蚀。另外,界面粗糙程度影响到反应比表面积大小,也影响到侵蚀速度;界面相数影响也较大,在气、液、固相界面处,例如液面和气泡处,液体的流动于扰扩散层,从而导致反应加速,玻璃熔窑中,池壁砖液面处侵蚀严重并在砖缝处向上侵蚀,一个重要原因即在于此。

4.温度

温度是影响化学反应和溶解的重要因素。当温度升高时,玻璃液中离子与电熔砖中离子移动速度加快,也使AZS砖离子在玻璃液中的饱和浓度显著增大,从而加快侵蚀。另外,过高的温度也会导致材料熔融。玻璃熔窑中,提高配合料的熔化温度50~60℃,将使熔窑的寿命缩短大约一半。

5.电熔锆刚玉砖的组成和结构玻璃渡对耐火材料的侵蚀作用不仅与玻璃液的化学组成有关.而且与其化学组成有关,为此,要求电熔砖与玻璃液的化学组成相适应。酸性强的玻璃液对其侵蚀作用较弱。AZS砖玻璃相的组成、数量和结晶相的多少、形状、大小等均会影响到其的使用效果。玻璃相的存在虽在改善材料的烧结性能和耐热震性等方面有重要作用,但在材料的抗侵蚀性等方面却是一个薄弱的环节,无疑会影响到熔窑的寿命。晶粒过小,彼此不能结成交织的网状结构,且在玻璃液中的溶解速度快,抗侵蚀性差;晶粒太大,则材料的气孔率大,抗侵蚀性也较差。因此,由不太大的针状或粒状晶体交织成的材料结构较稳定,抗侵蚀性较好,寿命较长。

6.砌体质量、窑体结构

窑炉砌体表面质量也与其抗侵蚀能力密切相关。材料表面不平整、有缝隙和裂纹、砌筑时的砖缝,都会使侵蚀作用加强,特别是横缝处侵蚀速度很快。如果有新砍凿的表面接触玻璃液,则该处也是很容易被侵蚀的地方。砌筑接触玻璃液的部位时,一般采用干砌,但如果电熔锆刚玉砖之间发生接触反应,或与该处的工艺条件不相适应,则材料的寿命会受到影响。

以上六种因素是电熔锆刚玉砖损毁的主要要原因。有效的延长电熔锆刚玉砖的寿命是我们公司永远追求的宗旨。网址http://www.51azs.com

 

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