电熔锆刚玉砖在玻璃电熔窑中侵蚀严重的原因及延长使用寿命的方法

AZS砖

电熔锆刚玉砖受到的侵蚀主要分为物理作用和化学作用。物理作用是指玻璃熔窑池壁在长期运行过程中，反复经受急冷急热的冲击，其表层必然经历收缩一膨胀的变化过程。由于疲劳过度导致电熔锆刚玉砖的结构受到破坏，致使表层裂隙增多，结构疏松。因此，在气流、物料及玻璃液冲刷作用下而开裂、剥落，并且这一过程会不断地重复进行。

一、 侵蚀机理

化学作用对电熔锆刚玉砖侵蚀更为复杂和剧烈，可以分成4个方面：

1、玻璃相的析出

池壁电熔锆刚玉砖长期受高温玻璃液的作用(>1500℃)，一方面砖内的玻璃相会逐渐熔融析出(zui低析出温度为1150℃左右)；另一方面含Na2O的碱性玻璃液会沿砖体的气孔、裂隙侵入砖内，与析出的玻璃相扩散、相互渗透，因而使析出的玻璃液黏度降低、流动性提高，进而使侵蚀行为加剧，并向纵深扩展。

2、骨架受损

随着玻璃液向纵深的侵蚀加剧，构成砖体的骨架矿物也逐渐被含Na2O的玻璃液所浸润、包围，骨架也开始受到侵蚀。首先被溶解的莫来石分解为α-Al2O3和SiO2，进而又促使α-Al2O3转为β-Al2O3。随着温度的升高β-Al2O3全部溶解在玻璃液中，斜锆石、刚玉晶格也受到破坏，进而碎裂、解体、部分溶融。β-Al2O3在高温下逐步溶解在玻璃中，很少被保留下来，随着玻璃的不断扩散渗透，斜锆石微晶成为游离状态，一部分随玻璃液被带走，可能成为玻璃结石，一部分被保留下来。斜锆石虽然能够溶入玻璃中，但是溶解度很小，随着温度的波动，ZrO2便从玻璃液中快速析晶，形成骨架状或串珠状斜锆石晶体。

3、新矿物的析晶

由于砖体的骨架矿物部分熔融于玻璃液中，改变了原玻璃液的成分。因此，当玻璃液中的SiO2-Al2O3-Na2O的比值接近于霞石的理论组成时，便有大量的霞石晶体析出。

Al2O3+2SiO2+Na2O→2NaAlSiO4(霞石)

4、霞石的侵损

由于霞石的密度小于砖体的密度，因此在析出霞石晶体的同时，伴随着较大体积的膨胀，使砖体结构疏松。尽管此时砖中部分结晶相的熔融会使玻璃液黏度提高，对疏松结构有一定的粘结保护作用，但仍不能完全阻挡窑内气流、物料及玻璃液冲刷和重力的作用，而开裂、剥落进入玻璃液，形成玻璃结石。剥落后的创面继续受到玻璃液的侵蚀、冲刷而继续剥落。结果必然导致电熔锆刚玉砖的侵蚀、解体。

二、延长电熔锆刚玉砖在玻璃电熔炉中的使用寿命

众所周知，玻璃池窑水平熔化，料液面水平移动，除流液洞外在三相界面处侵蚀严重，如图1所示。玻璃电熔炉是垂直熔化，大部分都是冷顶熔化，玻璃液面被一层生料层覆盖，有较少三相界面的出现。由于是垂直熔化，对池壁砖侵蚀不再集中在三相界面，而是整体侵蚀，所以电熔刚玉砖的薄弱环节就是侵蚀的突破口，如图所示。

针对电熔锆刚玉砖侵蚀机理，首先要严格控制电熔锆刚玉砖原料成分里Na2O的含量，国家标准要求33#WS中Na2O的含量在1.45%以下，41#WS中Na2O的含量在1.3%以下，我公司电熔炉标准要求33WS中Na2O的含量在1.35%以下，41#WS中Na2O的含量在1.05%以下。

针对图2的侵蚀部位，要求冒口与砖材比例须达到1.5:1,通过冒口料的压力,有效减少砖材中气孔的残留，增强注口处砖材抗侵蚀能力，并且要求注口没有明显的缩孔残留。

针对图3的侵蚀部位，在电熔锆刚玉砖组装过程中严格检验砖缝，要求在0.3mm以下，烤窑过程中严格控制各部位的膨胀差别，保证过程中砖缝的严密程度，从而减少气体进入，防止在砖缝处形成三相界面，减轻图3部位的侵蚀。

针对图4部位的侵蚀，设计过程中要求砖的宽度小于400mm，过宽会导致砖材内部存在缩孔残留多，内部疏松；要求冒口与砖材比例须达到1.5:1，通过压力、排出气体率，提高砖材内部质量；窑炉运行后期减少保温，通过降低砖材温度，降低侵蚀速度。