玻璃熔窑的结构及窑炉各部位耐火砖的选择

耐火材料是玻璃熔窑的主要组成材料，它对玻璃质量、能源消耗以及产品成本都有决定性的影响。玻璃熔制技术的未来在一定程度上依赖于耐火材料生产制造技术的进步和产品质量的提高。

玻璃熔窑的炉型结构

对于大型浮法线来说，玻璃窑炉的构成通常由L型吊墙（通常使用硅砖）、熔化部（与玻璃液直接接触的区域要使用电熔砖，靠顶部的使用硅砖或电熔砖）、卡脖（通常使用硅砖）、冷却部包括耳池（与玻璃液直接接触的地方通常使用刚玉质材料，不与玻璃液直接接触的地方使用硅砖或刚玉）、退火窑、蓄热室（由高铝砖、粘土砖、直接结合镁铬砖）等部分构成。

1、碹顶

玻璃熔窑熔化部和冷却部的碹顶（包括拱角），这些部位处于1600摄氏度的工作温度下，使用在这些部位的耐火材料既要能够承受高温、荷重而又要承受碱蒸汽及配合料的冲刷作用，因此，用作顶部的耐火材料必须具备极高的耐火度、高的荷重软化温度及良好的耐蠕变性，而且导热系数小，高温下的耐火材料不能污染玻璃液，材质的容重也要较小，高温强度好等特点。而高性能优质高纯硅砖正好具备以上的特点：（1）荷重温度高接近其耐火度；（2）高温下稳定性好，耐压强度高；（3）由于主要成分SiO2，含量＞96％，与玻璃组成的主要元素成分相同，所以高温条件下的侵蚀物基本不会污染玻璃液；（4）价格便宜。因此在各种玻璃碹顶，高纯优质硅砖成为各玻璃生产制作过程中的。

配合飞料和碱蒸汽与耐火材料的高温化学反应所产生的化学侵蚀，以及由于物相迁移和温度所产生的晶型转化和结构致密性变化是造成碹顶砖损毁的主要原因。研究结果表明：碹顶用优质玻璃窑硅砖，在窑炉高温作用下的蚀变过程基本上是杂质迁移和杂相变所引起的，化学侵蚀和熔解作用基本可以忽略。相变和自净化的作用，使窑炉运作带逐渐改变性能，其高温性能得到提高。

2、池壁

（1）与玻璃液接触的部位

熔化部与冷却部池壁与玻璃液直接接触的部分，受到高温，玻璃液引起的化学侵蚀和流动引起的机械物理冲刷，这个部位对耐火材料主要条件是具有良好的抗玻璃液侵蚀性能，同时不能污染玻璃液。国内玻璃窑炉外普遍采用电熔锆刚玉砖和α-β刚玉砖、β刚玉砖砌筑。电熔锆刚玉砖的高温和抗玻璃液的性能优异，这是它获得了烧结耐火材料不可能获得的抗侵蚀性非常好的斜锆英石与α-Al2O3的共晶体，所以它作为玻璃窑炉熔化部池壁砖是非常合适的。α-β刚玉砖和β刚玉砖的主要晶相是刚玉，玻璃相含量仅为1％-2％，具有良好的抗侵蚀性能，与电熔锆刚玉砖的性能相比，由于不含ZrO2晶体，其反应层黏度小，在高温下不太稳定，所以砖的表面与玻璃液之间的扩散速度比较大，窑炉窑衬损毁较快。但在窑炉的使用温度低于1350℃时，α-β刚玉砖、β刚玉砖的抗侵蚀性能要比电熔锆刚玉砖好。因此α-β刚玉砖、β刚玉砖在温度低于1350摄氏度时，是冷却部等部位比较理想的耐火材料。

（2）不与玻璃液直接接触的部位

熔化部与冷却部池壁不与玻璃液直接接触的部分（也叫胸墙），这个区域主要受碱蒸汽及配合料的冲刷作用，根据设计的不同，有的使用刚玉质材质，有的使用硅砖，这2种材料都能满足要求。因此挂钩转、直型砖常使用在这个部位。

3、蓄热室

（1）蓄热室碹和侧墙

蓄热室碹和侧墙的内表面受到高温、粉尘、碱蒸汽的侵蚀，从上而下，侵蚀程度逐渐减弱，耐火材料的选用根据玻璃窑炉蓄热室顶部，侧墙上、中、下段所承受的温度及侵蚀程度不同来确定。顶部和侧墙一般选用建议硅砖和优质硅砖，中段侧墙一般建议选用低气孔粘土砖和高铝砖；窑炉下部一般选用一般粘土砖和低气孔黏土砖。依据设计不同，近年来，侧墙中，上部一般采用普通镁铬砖和直接结合镁铬砖，镁铝砖等碱性砖也获得了较好的使用效果。

（2）格子体

格子体因全部砖体处于高温荷重，粉尘和碱蒸汽的作用下，受到的侵蚀程度会比碹和侧墙严重，因此使用条件更为苛刻。格子体的堵塞与倒塌往往是造成玻璃窑停炉冷修的重要原因之一。所以要求格子体耐火材料物理强度高，蠕变率低，对窑炉温度和气氛的变化碱侵蚀有较强的防御能力，不黏附粉尘，损坏速度缓慢。

在格子体的顶部：所处的温度，可达到1400-1540℃，受到碱蒸汽和粉尘侵蚀也为严重，一般会选用电熔再结合镁砖。由于电熔再结合镁砖中硅酸盐相比较少，方镁石晶体已经长大，方镁石之间已经形成直接结合，延缓及遏止方镁石晶体在碱蒸汽的作用下逐渐增大的速度，不容易使砖发生龟裂、粉化。

格子体上部：该处温度可达1100-1430℃，一般使用95#再结合镁砖就行了。

格子体中部：所处温度为800-1100℃，在800-1100℃范围内碱金属硫酸盐凝结，镁、钙质格子体受到SO3和Na2O的严重侵蚀并发生化学反应，会导致较大的砖体膨胀，损坏严重，所以这个部位不适合使用镁砖，而应该选用镁铝尖晶石砖或者直接结合镁铬砖或者镁锆砖和镁橄榄石砖。

格子体下部：此段作业温度低，荷重大，受碱侵蚀小，但离烟道比较近，直接受冷空气的影响，需要的材质应能承受耐急冷急热，选用价格低廉就行了。因此一般采用价格比较低的低气孔黏土砖。