超白玻璃熔窑池壁侵蚀情况及现象分析

众所周知，超白玻璃具有良好的透光性能。在超白玻璃的熔化阶段，超白玻璃液有着良好的透热性，从而导致超白玻璃液深度方向温度梯度小，玻璃液总体温度高，玻璃液粘度更小，流动性更强，池壁的侵蚀更加严重。本文将对超白玻璃熔窑池壁的侵蚀情况并对此现象进行了分析，以求改善超白玻璃熔窑池壁的侵蚀情况。超白玻璃是一种超透明低铁玻璃。它是一种高品质、多功能的新型高档玻璃品种，透光率可达91.5%以上，具有晶莹剔透、高档典雅的特性，有玻璃家族“水晶王子”之称，因而被广泛应用于高端市场。同时超白玻璃也因其透光率好被广泛应用于一些科技产品、电子产品、高档轿车玻璃、太阳能电池等行业。由于超白玻璃配料及熔制的不同造成其熔窑具有一定特点。(1)超白玻璃配方中铁含量低，一般在120ppm以下，玻璃液热透过能力强，因此池底的温度要高于普通透明玻璃。(2)熔融的超白玻璃液的导热系数很高，是普通玻璃的3~4倍，熔窑内玻璃液在池深方向的温度梯度相对较小，这将造成玻璃液的澄清困难，玻璃液中的微气泡不易排出。为了获得较高的熔制质量因子，适当加长澄清带的长度。一、超白玻璃熔窑池壁的设计（2013年）图1是一张超白玻璃熔窑池壁剖面图。由于超白玻璃的透热性较高，出于对池底的保护考虑，超白玻璃熔窑的玻璃液深度比普通玻璃熔窑要深，一般设计1400~1500mm左右。池壁保温情况和普通玻璃熔窑类似，池壁电熔砖外设计50mm左右的池壁密封料，然后是100mm厚的池壁保温砖和30mm左右厚的硅酸钙保温板，液面线处设池壁冷却风，并设计高度为350~600mm左右的后期池壁贴砖空间，池壁砖与砖之间有的不留膨胀缝，也有设1~2mm的膨胀缝。材料的选择方面，超白玻璃熔窑熔化带池壁一般设计选用36#电熔锆刚玉砖(加强浇铸)。澄清带池壁材料配置差别较大，有选用36#电熔锆刚玉砖(加强浇铸)的，也有选用33#电熔锆刚玉砖(加强浇铸)的，同时也有一些选用33#电熔锆刚玉砖(倾斜浇铸)。工作部或靠近工作部的通路或冷却部池壁，由于电熔aβ刚玉砖有极低的发泡指数和较低温度下较强的抗侵蚀性能，一般选用电熔aβ刚玉砖(普通浇铸)。一窑六线超白玻璃熔窑（归CTIEC所有）二、熔窑池壁的侵蚀情况及现象分析1、池壁顶部的侵蚀情况一座运行了约5年的超白玻璃熔窑池壁材质为36#电熔锆刚玉砖(加强浇铸)，设计高度为1500mm，绑砖设计高度为350mm，进行过一次绑砖。在玻璃熔窑热点附近，池壁顶部的侵蚀高度约600mm,超出了最初设计时的绑砖高度。分析原因,主要是超白玻璃的特性决定了池壁砖的侵蚀速度。因此设计时注意留出足够的绑砖高度。电熔锆刚玉砖的侵蚀程度（归CTIEC所有）原因分析：超白玻璃与普通玻璃最大的区别是铁含量极低，玻璃液的透热性强,玻璃液深度方向的温度梯度小，超白玻璃窑炉中下部玻璃液温度高。试验表明，电熔锆刚玉砖的侵蚀速度随温度增加呈对数级增加，尤其是在玻璃熔化温度范围内(1500~1600℃)，温度每升高100℃，电熔锆刚玉砖的侵蚀速率提高2倍。池壁冷却风可有效降低吹风处玻璃液温度,降低该处池壁的侵蚀速率。但对超白玻璃而言，池壁砖中下部玻璃液温度比普通玻璃液温度高，仍可能处于电熔锆刚玉砖较高的侵蚀速率温度范围，从而导致了超白玻璃熔窑池壁侵蚀高度要高、侵蚀更加严重的情况。2、池壁砖砖缝、中下部池壁的侵蚀情况一座运行了约5年的超白玻璃熔窑池壁材料为36#电熔锆刚玉砖(加强浇铸)。在玻璃熔窑1#小炉处池壁，池壁砖上除了玻璃液流动留下的刷痕外，池壁砖砖缝池壁侵蚀严重。法国西普公司解释池壁砖砖缝侵蚀严重的原因是电熔锆刚玉砖砖缝内发生了“电化学反应”。法国西普公司通过模拟池壁砖接缝试验显示，在低于1120℃以下的砖缝处，玻璃液会与电熔锆刚玉砖产生大量气泡，气泡的产生会使玻璃液渗入耐火材料内部，从而加剧了耐火材料的侵蚀。气泡产生的原因极有可能来自于电熔锆刚玉砖的“电化学反应”。而电熔砖与玻璃液之间的“电化学反应”主要是因为以下几个因素的存在:玻璃中存在的碱性物质、低温下斜锆石结构产生的耐火材料导电性、砖缝中氧气的存在。“电化学反应”只要满足上述条件都会发生，只不过是超白玻璃液温度更高，粘度更小，气泡更容易析出，所以才会出现超白玻璃熔窑池壁砖缝侵蚀更严重的现象。一座运行了约3年的超白玻璃熔窑池壁材料为36#电熔锆刚玉砖(加强浇铸)。砖缝看似已通透，随时会有渗漏玻璃液的危险。该窑有多处发生该现象，且多出现在熔窑立柱相应位置处。分析原因，可能由于立柱处池壁空间狭窄散热困难，砖缝温度高发生强烈的“电化学反应”。同样可以想象，如果中下部池壁砖存在铸口、气孔等缺陷，一旦与外界空气接触,铸口等部位同样会发生“电化学反应”，在电熔砖内部产生“钻蚀”现象，会加快铸口等部位的侵蚀。国内某超白玻璃生产线出现过池壁铸口渗漏玻璃液而导致停产冷修的情况，大概也就是铸口部位发生“电化学反应”而产生的“钻蚀”现象所致。电熔锆刚玉砖的侵蚀速率与玻璃液的流动速率呈线性关系，在玻璃熔化温度范围内(1500~1600℃)，玻璃液的流动速度每提高1倍，电熔锆刚玉砖在该温度下的侵蚀速度提高约10%。超白玻璃下部玻璃液温度的提高降低了玻璃液粘度，增加了玻璃液的流动速率，加快了池壁砖的侵蚀速度。一座运行了约3年的超白玻璃熔窑澄清带池壁材质为33#电熔锆刚玉砖(加强浇铸)。上部池壁的侵蚀情况和普通玻璃熔窑相比没什么区别，下部池壁的侵蚀情况让我们体会到了玻璃液流速对池壁侵蚀的影响。该窑下部池壁最深侵蚀深度约100mm。从池壁的侵蚀速度看，如果该部位选用倾斜浇铸电熔锆刚玉砖，铸口部位可能会给窑后期带来风险。该部位选用36#加强浇铸电熔锆刚玉砖会更好。3、电熔aβ刚玉砖的侵蚀情况尽管电熔aβ刚玉砖在1350℃下有良好的抗玻璃液侵蚀性能和极低的发泡指数，但对超白玻璃而言，较高的玻璃液温度及其带来的玻璃液的流动性增加，同样会加快电熔aß刚玉砖侵蚀速度。

实际从电熔aβ刚玉砖的侵蚀程度上看，也许不会影响玻璃窑炉的使用寿命，但会在很大程度上影响玻璃产品质量。另外，温度对电熔aβ刚玉砖侵蚀速度的影响会更大，特别是在温度超过1300℃区域应谨慎使用，国内有超白玻璃生产线因电熔aβ刚玉砖侵蚀过快导致渗漏玻璃液而停产冷修的情况。电熔aβ刚玉砖的侵蚀程度（归CTIEC所有）三、总结1、由于超白玻璃窑池壁整体侵蚀比传统玻璃窑严重，所以在池壁设计配材时要考虑选用耐侵蚀好的高性能电熔锆刚玉砖。普通的33#AZS砖无法满足要求，选用36#电熔锆刚玉砖，特殊部位选用41#电熔锆刚玉砖。2、由于超白玻璃熔窑池壁的侵蚀高度较普通玻璃熔窑高，设计时应结合窑龄情况增加窑后期池壁贴砖高度，方便生产操作。3、池壁砖的冷却强度应加强，池壁外侧的保温强度宜减弱，特别是熔化带区域。在生产过程中，需要经常观察池壁侵蚀情况，及时采取风冷或者水冷的保护措施，确保生产安全。4、超白玻璃熔窑池壁更应该注意“电化学反应”对池壁砖缝侵蚀作用的影响。设计时应不留或减小电熔锆刚玉砖之间的砖缝，在设计池壁外侧保温时,最好预留出砖缝位置，以便观察，也可方便吹风冷却，减少池壁砖缝侵蚀，进一步延迟提高窑龄。池壁冷却风系统（归CTIEC所有）5、不宜过分强化超白玻璃熔窑的池底保温，否则会加剧池底砖的侵蚀速度。虽然设计时有的熔窑池深已经加深至1.5m，但在