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耐火材料化学成分和被玻璃侵蚀速率的关系

时间:2019-09-02     作者:凯瑞得窑炉【原创】   阅读

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    玻璃是经熔融、冷却、固化形成的非晶态无机物。玻璃的性能是透明、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。从化学成分上讲玻璃分为钠钙硅系、硼酸盐系和其他特殊系统的玻璃。普通玻璃主要指生产量最大的钠钙硅系玻璃。

    普通玻璃的熔制过程分为5个阶段:(1)硅酸盐形成配合料入窑后,在800~1000℃高温的作用下迅速发生水分蒸发、盐类分解、多晶转变、生成过渡性低熔物以及石英砂与其他物质的反应。这个阶段结束后,配合料变成由硅酸盐和游离二氧化硅组成的烧结物。(2)玻璃液形成1200℃时熔体开始出现。温度继续升高时,硅酸盐和残余的石英砂完成熔解进入液相,生成含有大量可见气泡、温度和化学成分不够均匀的透明体。(3)玻璃液澄清随温度进一步升高,玻璃液的黏度迅速降低,玻璃所含的气泡大量逸出,使玻璃液不含有可见的气体夹杂,产品的透明度增高。(4)玻璃液均化依靠高温、对流、扩散和搅拌作用消除不均匀性,使玻璃成为温度和化学成分均匀的液体。(5)玻璃液冷却通过冷却提高玻璃液的黏度,使黏度降低至合适的范围之内,很好地满足玻璃成型的需求。冷却温度一般较澄清低200-300 ℃.

     常规玻璃则属于Na2O-CaO-SiO2系统。玻璃窑用耐火材料则属于Al2O3、SiO2、ZrO2、 MgO、Cr2O3系统。据‘相似相熔’的规则,玻璃液有很强的侵蚀耐火材料的能力,侵蚀是玻璃窑用耐火材料的主要损毁机制,选择耐火材料首先要考虑材料主要化学成分在玻璃液中的熔解性质。

     硅砂是制造玻璃的主要原料。添加少量Al2O3有利于提高钠钙玻璃的密度、软化温度和降低膨胀系数。ZrO2在硅酸盐玻璃中的熔解度很低,熔解后能够显著增大玻璃的黏度。Cr2O3是玻璃的着色剂。Cr3+使玻璃带绿色;Cr6+使玻璃带黄色。Cr2O3很难在玻璃中熔解,使用Cr2O3为原料将给玻璃的生产带来麻烦。以MgO部分取代CaO可以降低玻璃的析晶倾向和调整料性。熔制无色玻璃时应优先选用含氧化锆的材料作为高侵蚀部位的池壁砖。铬的着色确无不利影响时,可以选用含氧化铬的物质作为高侵蚀部位的耐火材料。 



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