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日用玻璃窑炉炉底漏料原因及解决方法探讨

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【论文摘要】:
我国的建材玻璃和特种玻璃水平提高很快,无论从窑龄、产量和质量方面都已经接近国际先进水平。而日用玻璃则和世界先进水平相差甚远。建材玻璃的平均窑龄已经从上个世纪90年代的平均四、五年发展到现在的十年左右;而日用玻璃的窑龄仅仅从平均窑龄三、四年提高到现在的五、六年。

一、日用玻璃的差距

10年,我国的建材玻璃和特种玻璃水平提高很快,无论从窑龄、产量和质量方面都已经接近国际先进水平。而日用玻璃则和世界先进水平相差甚远。建材玻璃的平均窑龄已经从上个世纪90年代的平均四、五年发展到现在的十年左右;而日用玻璃的窑龄仅仅从平均窑龄三、四年提高到现在的五、六年。更可悲的是,由于种种原因,有时候窑炉在运行一、两年的时候就发生漏料事故,被迫停窑,严重的情况还会造成人员伤亡的特大事故。而池底漏料往往是短时间漏料的主要形式(见图1、图2),原因在于池底漏料无法事先观察到,也无法修补。

                                 图1                                    

2

产生池底漏料的主要因素

1 单位熔化率的提高,池底保温越来越好,玻璃流动性增强。

为适应节能要求,池底保温越来越好。良好的保温不仅有助于减少热量损失,也提高了单位熔化率。再加上越来越多的池底电助熔,都会引起池底温度的大大提高。这样玻璃流动性能增强,容易渗透到铺面砖下面的泥料层。

2 碎玻璃中的金属

现在瓶罐玻璃中使用的碎玻璃越来越多。碎玻璃中的金属杂质比如铁如果未能完全消除,将会导致向下钻蚀现象。这是由于熔点低的金属杂质,变成金属液后其侵蚀方式与玻璃液在耐火材料上的向上钻蚀现象很相似。金属液或玻璃液一旦穿过砖缝接触到铺面砖下层的捣打料的时候,会产生向上侵蚀的现象。

3  典型的池底向上钻蚀现象

3清晰展现的钟乳石状的侵蚀现象是典型的向上钻蚀现象。淡黄颜色的是电熔锆刚玉砖,绿色的是玻璃。可以看到玻璃液已经完全渗入到铺面砖下面。很多玻璃厂误以为是铺面砖的质量不好导致的侵蚀。这恰恰忽略了问题的本质:捣打料的发泡才是形成向上钻蚀的真正原因。

从以上分析可以看出,池底部位的温度增高是池底侵蚀增加的主要因素。然而,仅从这一点来说,池底不会受到严重的影响,因为采用AZS材料的池底砖的抗侵蚀性能足够好,可以经受更高温度的考验。问题是砖与砖之间的接缝问题,以及铺面砖下面的泥料层才是薄弱环节。针对这两个弱点,有必要选用高质量的材料以达到以下目的:

— 池底铺面砖缝更加紧密,以阻挡玻璃渗透

— 万一玻璃液通过砖缝接触到泥料层,泥料层的材质不仅能有效抵制渗入玻璃的侵蚀,而且不释放气泡造成向上侵蚀。

— 泥料层能够平滑移动,不产生裂纹从而避免玻璃的再次向下钻蚀,从而起到保护层的作用。

欧美瓶罐窑炉池底泥料方案

当今欧美瓶罐窑炉的普遍窑龄可以达到13年以上,采用的池底泥料大多为西普公司开发的ERSOL系列产品。主要包括,ERSOL50/ERSOL 50C 和ERSOL06/ERSOL06C。它们都是由电熔AZS颗粒经过特殊工艺制成。

化学成分:

物理化学性能

物理化学性能

ERSOL 50的颗粒直径为5mm, 用水混合,硬结迅速,用于浇铸池底基层, 厚度大约是45mm。 

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ERSOL 06的颗粒最大直径为0.6mm, 铺在ERSOL 50上面,厚度大约是5mm。

高温下,玻璃相会析出,继续升温后,玻璃相会出现析晶现象,材料发生了陶瓷化,并且逐渐融合成一体。这样整个池底材料便结合成密闭而不可分裂的整体,没有玻璃液继续流动的缝隙。

以下是ERSOL 50系列(包括ERSOL 50和ERSOL 50C)产品与其它产品的性能比对。

— 气泡析出倾向

实验条件:钠钙玻璃1250oC

从实验中可以看出ERSOL浇注料比一般的AZS捣打料有更低的发泡率;更是远远低于锆英石捣打料。

— 动态抗侵蚀实验

实验条件1:1400oC,48小时,钠钙玻璃,50cm/分钟

实验条件2:1400oC,48小时,钠钙玻璃,300cm/分钟

通过测量被侵蚀掉的体积来判定耐侵蚀性。100为标准值,高于100为抗侵蚀性更优,低于100为抗侵蚀性差。

从两个实验中可以看出,电熔锆刚玉砖的抗侵蚀性最优,ERSOL浇注料的抗侵蚀性是电熔锆刚玉砖的一半,一般的AZS捣打料和锆英石捣打料仅是电熔锆刚玉砖的四分之一左右。在玻璃液渗透到泥料层时,ERSOL浇注料依然可以有效抵挡玻璃液的侵蚀,时间较其它两种材料要长很多。我国现在日用玻璃窑炉寿命普遍还不是很长,也许ERSOL的使用可以帮助某些窑炉尽管在铺面砖被钻蚀后依然到达预期的窑龄。

大型、高效、高透过率的熔窑推荐使用双层ERSOL50

如下图所示,使用双层ERSOL50(比如2x50mm)的池底结构是:

第一层:AZS铺面砖

第二层:ERSOL06找平层

第三层:ERSOL50浇注料第二层

第四层:ERSOL50浇注料第一层

第五层:烧结AZS砖

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第四层、即ERSOL浇注料的第一层和第五层烧结AZS膨胀系数不一样,烤窑过程中可能造成开裂。而ERSOL浇注料的第二层与其上下的成分一样,也就是膨胀一样,这样可以有效地保护ERSOL50浇注料第二层的平滑移动不致开裂,防止玻璃液的渗透,完整地保护池底。

结论

1 、日用玻璃窑炉池底漏料的主要原因是日用玻璃较之建材玻璃更多地使用回收的碎玻璃,而分拣设施投入不足无法有效去除碎玻璃里面的金属物体,容易导致玻璃的渗漏和金属物体的向下钻蚀现象;一旦玻璃接触到捣打料,往往由于捣打料的特性和质量的参差不齐导致向上钻蚀现象。这样铺面砖上下受热,很快被侵蚀。也就造成了池底在短期内漏料。

2、 ERSOL系列产品由于其产品特性和浇注振实工艺使得气孔率极低,可以有效防止玻璃液的渗漏。

3 、双层工艺给高熔化率、高透过率的熔窑提供了额外的保护。