玻璃窑用耐火材料

●生产平板玻璃的主要原料。 ●SiO2 石英砂，砂岩 60%~70%
●CaO和MgO
白云石，石灰石，方解石等，
●Al2O3
●Na2O ●K2O
长石，包括钾长石和钠长石
纯碱，芒硝（Na2SO4） 钾长石，有时用碳酸钾或硝酸钾
21
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
●普通玻璃的熔制过程分为5个阶段： (1) 硅酸盐形成：800~1000º C→硅酸盐+游离SiO2 (2) 玻璃液形成：1200º C，↑→含气泡、温度与成分不均、透明 (3) 玻璃液澄清：T↑粘度↓ →可见气泡↓、透明度↑ (4) 玻璃液均化：高温、对流、扩散、搅拌→温度、成分均匀 (5) 玻璃液冷却：粘度↑→满足成型需要
2）不要将易起反应的耐火材料砌筑在一起。
3）合理的工艺操作和熔化制度是延长耐火材料使用寿命、 减少结石出现的重要环节。合理控制火焰走向、炉温高低， 并使液流波动小。
25
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
气 泡
1）耐火材料内部存在气孔或孔洞，由于耐火材料被侵蚀 而被打开，其中的空气溢出而形成气泡；另一种情况是玻璃 液在毛细管的作用下被吸入到耐火材料内部，气孔中的气体 被排挤到玻璃液内。 2）耐火材料中含铁化合物，对于玻璃液内的残余盐类有 催化作用，也将引起气泡；
玻璃中的结石
玻璃中各种固态夹杂物无论其来源都统称为“结石”。 耐火材料是玻璃中形成结石的原因之一；
被侵蚀掉的耐火材料成分有的不完全溶解于玻璃液中， 有的溶解后又再次析晶出来。
24
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
消除结石的措施： 1）根据玻璃制品不同及熔化工艺要求，选用适当的耐火材 料对提高玻璃质量、减少结石缺陷的产生是重要的。采用适 合熔化玻璃的耐侵蚀、耐高温又耐热冲击的新材料。
33
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
优质硅砖含有方石英45%，鳞石英50%，1～2%的玻璃相,<0.5%的熔融
指数（2R2O+ Al2O3）和少量残余石英。硅砖大碹的寿命可达10余年， 一般，硅砖不再是弱点，沿砖缝的侵蚀则是一个问题。所以，应该尽量 减少砖缝。最大砖缝宽度应该≤1.5mm，尺寸公差应该≤0.5mm。
28
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
2）玻璃配合料粉尘与耐火材料化学反应造成的侵蚀； 3）玻璃配合料挥发物与耐火材料反应造成的化学侵蚀； 主要发生在池炉熔化池上部结构和蓄热室。 粉尘的主要成分为SiO2、 Na2O、SO3、K2O、B2O3和 Al2O3等。 挥发物除上述物质外，还有氟化物、氯化物等，一些 挥发物除以气相状态与耐火材料发生反应外，在低温处还 会凝结成液相与耐火材料发生化学反应，由此陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
1100º C
860~700º C
650~600º C
锡槽的工作原理 浮法工艺的优点：生产能力大，连续作业时间长，易于实 现机械化和自动化，劳动生产率高，产品厚度均匀，上下 两平面平行度好，表面划伤少。
15
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
22
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
耐火材料对玻璃质量的影响
耐火材料造成的条纹
耐火材料缓慢溶解到玻璃液中而成为条纹；玻璃液 上下波动，大量的条纹就会流入玻璃液中。 解决办法：提高耐火材料抗玻璃液侵蚀的能力，耐
火材料表面要平整；
23
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
背景

近年来，我国平板玻璃工业有了长足的发展。截至2007底， 我国共有浮法玻璃生产线178条，平板玻璃产量完成53,192万 重箱，同比增长12.5%，其中，浮法玻璃产量完成44,186万 重箱，同比增长13.5%。 2005年浮法线143条， 2006年162条， 2007年178条;

玻璃数量单位: 一重箱相当于 5mm玻璃 4平方米，换算成 2mm的玻 璃就是10平方米……
3
玻璃窑用耐火材料产品和性能
一、硅砖（窑顶，胸墙） 硅砖最大缺点是：
热震稳定性差(水中热交换1-4次)
其次是 耐火度不高(1690℃-1730℃)
31
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
玻璃窑用硅砖应具有下列特征： 1)高温体积稳定，不会因温度波动而引起炉体变形
硅砖的荷重软化温度高、蠕变率小。玻璃窑在1600℃下 可保持炉体不变形，结构稳定。
2)对玻璃液无污染 硅砖的主要化学成分是SiO2，在使用时如果有掉块或表 面熔滴，不影响玻璃液的质量。
32
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
3)耐化学侵蚀
上部结构的硅砖受玻璃配料中含R2O的气体的侵蚀，表面 生成一层光滑的变质层，使侵蚀速率降低，起到保护作用。
4)体积密度小，可减轻炉体重量
鼠洞的形成机理是：窑气外泄；窑气中Na2O在砖缝中沉积；Na2O侵蚀
硅砖；腐蚀产物下流，蚀洞不断扩大和碹顶损毁。针对这一机理，可以 在硅砖背后加敷密封层和保温层，使碱蒸汽的凝聚温度区间（954～ 788℃）落入不定形密封材料中。这样，就可以避免碱在砖缝冷凝，防 止鼠洞的危害，从而大幅度延长大碹的寿命
4
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
浮法玻璃、格法玻璃、压花玻璃的异同点？
相同点：都是平板玻璃，都要经过熔化和退火工艺。。。
不同点：浮法玻璃采用浮法工艺，主要生产设备有熔窑，锡槽，退火窑 和冷端；格法玻璃采用格拉威宝法工艺，主要生产设备熔窑，退火窑， 冷端；压花玻璃采用压延工艺，主要设备有熔窑，压延机，退火窑，冷 端。原材料上三者各不相同，但是浮法玻璃和压花玻璃成分比较相像， 可以做到公用一个熔窑的工艺（一窑两线，浮法+压花，国外有，国内还 没有）。浮法玻璃质量最好，适合各种冷热加工，格法玻璃平整度和表 面质量机抗冲击程度等指标不如浮法玻璃，压花玻璃也是，不同厂家生 产的产品也会有很大差异。用途也不同。
3
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
玻璃工业的现状
背景

根据建筑材料技术情报研究所的数据，2004年前投产的 140多条浮法线，平均窑龄为6年，2008年至2010年平均 每年约有16-20条生产线需要冷修，平均每年新建浮法玻 璃生产线20多条；目前我国有格法窑约120座，平均窑龄 为4-5年，每年有26-34条线需要冷修改造，预计平均每 年新增格法玻璃生产线40-60条，压延玻璃生产线30-50 条；日用玻璃窑、电子玻璃窑、玻璃纤维窑及特种玻璃 窑等生产线的建设将需要大量的耐火材料。
35
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
大型粘土制品用于砌筑玻璃窑池窑底部和锡槽。锡槽对耐火材料质 量的要求很高。
早期，槽底耐火材料采用耐火混凝土。后来，烧结材料取代了含有 结合水的混凝土。大砖可以采用捣打或真空浇注成型制作。但是，捣打 的劳动强度大、干燥和烧成周期长、且难保结构均匀；真空浇注的脱水 时间长、砖坯强度低、烘干烧成慢，产品的合格率不高。所以，可采用 超低水泥浇注料工艺成型，再用烧结办法制成大砖。锡槽底砖要求较低 的霞石化倾向和氢扩散度。降低霞石化倾向的办法：一是控制Al2O3含 量为38－43％，显气孔率≤23％；二是或者控制Al2O3含量为43－48％， 显气孔率≤15％。氢扩散度是用于表征气体渗透性的指标，其数值应 ≤150mmH2O。
思考题：1. 玻璃与耐火材料的相互作用。
2. 玻璃窑用耐火材料的主要材质有哪些，有些什么 类型，分别用于什么部位？
7
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
1
平板玻璃窑结构及生产流程
8
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
9
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
第十一章 玻璃窑用耐火材料
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
背景 各工业部门使用耐火材料比例
电力工业 3 石化工业 3 机械工业 4 建材工业 6 钢铁工业 72 其他 9.5
有色冶炼 2.5
2
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
玻璃工业的现状
3）耐火材料中的存在着的少量碳素，在燃烧中引起排气， 形成气泡；
26
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
玻璃池炉用耐火材料的侵蚀
玻璃池炉用耐火材料的侵蚀主要从以下几个方面考虑：
温度条件、化学侵蚀条件、物理侵蚀条件和时间条件； 1）熔融玻璃与耐火材料的反应造成的侵蚀；
2）玻璃配合料粉尘与耐火材料化学反应造成的侵蚀； 3）玻璃配合料挥发物与耐火材料反应造成的化学侵蚀； 4）燃料的灰分及燃烧产物与耐火材料的化学反应造成的化 学侵蚀；
18
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
19
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
2
玻璃与耐火材料的相互作用
●玻璃是经熔融、冷却、固化形成的非晶态无机物。 ●透明、坚硬，良好的耐蚀、耐热、电学和光学性质，能够通 过改变化学成分调整性质，能够被加工成形状大小各异的产品。 ●平板玻璃的主要成分：
5
湖北省耐火材料与高温陶瓷重点实验室省部共建国家重点实验室培育基地
本章主要知识点
平板玻璃窑结构及生产流程 玻璃与耐火材料的相互作用 玻璃窑用耐火材料产品和性能
1 2