玻璃熔窯用粘土耐火磚的性能、應(yīng)用及注意事項
黏土質(zhì)耐火磚是以耐火黏土為原料生產(chǎn)的耐火制品。在工業(yè)上使用十分廣泛。黏土磚分為普通黏土磚、多熟料黏土磚、全生料黏土磚和高硅質(zhì)黏土磚等品種。
(1) 化學(xué)組成
黏土磚由于其原料不同，化學(xué)成分的變化很大。其主要成分是Al2O3和SiO2。各種成分的大致范圍如下：Al2O3 30%?46%、SiO2 50%?70%、Fe2O3 1.0%?3.0%、TiO2 1.0%?2.5%、(R2O+RO)1.0%?4.0%。另外有一種半酸性黏土磚，其成分為：AI2O3 11%?16%、SiO2 81%?85%、Fe2O3 1.0%?2.0%、(R2O+RO)1.0%?3.0%。
(2) 晶相組成
黏土磚結(jié)晶主要是莫來石3Al2O3·2SiO2(Al2O371.8%、SiO228.2%)與SiO2結(jié)晶。SiO2結(jié)晶以方石英為主，并有少量鱗石英。玻璃相主要是Al2O3、SiO2和少量其他氧化物。從相圖的理論值計算出，當(dāng)Al2O3 35%時，莫來石與SiO2結(jié)晶各占50%。實際上，由于磚中Fe2O3、R2O等雜質(zhì)存在，使莫來石生成量較少。這一部分
Al2O3、SiO2和其他各種氧化物組成了玻璃相。玻璃相的含量受原料種類、化學(xué)組成、燒成條件影響很大。一般情況下，SiO2、Fe2O3、R2O含量高時玻璃相多。
(3) 黏土磚的性質(zhì)及應(yīng)用
黏土磚的抗熱振性較好，波動范圍大，一般均大于10次(1100℃水冷)，這與黏土制品的線脹系數(shù)值不太大(20?1300℃之間的平均線脹系數(shù)為4.5×10-6?5.8×10-6℃)、又無多晶轉(zhuǎn)變現(xiàn)象及具有明顯顆粒結(jié)構(gòu)組織有關(guān)，因此黏土磚在玻璃窯爐中常用作池底大磚。
黏土制品屬于弱酸性的耐火制品，隨SiO2含量增加其酸性增強(qiáng)。它對酸性具有一定的侵蝕抵抗能力，而對堿性侵蝕抵抗能力較差。因此黏土制品宜于用作酸性窯爐的耐火材料。玻璃窯用大型黏土質(zhì)耐火磚是指砌筑玻璃窯用的單重不小于50kg的黏土質(zhì)耐火磚。冶金行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YBT5106—1993)將黏土質(zhì)耐火磚按理化指標(biāo)分為N-1、N-2a、N-2b、N-3a、N-3b、N-4、N-5、N-6八種牌號。
該標(biāo)準(zhǔn)還對磚的斷面層裂等作了下列規(guī)定。
①磚的斷面層裂長度小于400mm的磚：層裂寬度0.26?0.50mm時，長度不大于40mm;層裂寬度0.51?1mm時，長度不大于25mm。長度大于400mm的磚：層裂寬度0.26?0.50mm時，長度不大于80mm;層裂寬度0.51~1mm時，長度不大于50mm。
②層裂寬度小于0.25mm的裂紋，長度不限制。
③斷面上不得有大于1mm的空隙與裂紋。
(4)黏土磚使用注意事項
①不同成形方法生產(chǎn)的黏土磚制品性能不同
除高壓成形方法外的各種成形方法生產(chǎn)的黏土磚中，結(jié)合物含量都比較多，因而燒成溫度不能太高。這種磚荷重軟化溫度低、重?zé)湛s大、氣孔率高。泥漿澆注法和高壓成形法生產(chǎn)的黏土磚組織結(jié)構(gòu)比較均勻。而其他成形方法生產(chǎn)的黏土磚組織結(jié)構(gòu)不均勻，會出現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)、造成方向性開裂及內(nèi)部裂紋等問題。
②骨料與結(jié)合物
一般結(jié)合耐火材料骨料與結(jié)合物的抗侵蝕性不同。骨料抗侵蝕性比結(jié)合物好。這兩者抗侵蝕性差別較大時，結(jié)合物首先被侵蝕，從而造成整個耐火材料的破壞。但是為了制得氣孔率低的黏土磚，常在結(jié)合物中加入少量石英和R2O。這樣黏土磚的機(jī)械強(qiáng)度增加，但也造成了結(jié)合物抗侵蝕性下降。
根據(jù)這一特點(diǎn)，在熔窯的不同部位，由于侵蝕條件不同，可以選用不同黏土磚。蓄熱室下部爐條碹及下部格子磚，受到配合料粉塵和揮發(fā)物的侵蝕比較小，溫度也較低，負(fù)荷重大，主要要求機(jī)械強(qiáng)度高。因此，磚中結(jié)合物可以含有適量的SiO2、Fe2O3、R2O。但是用于高溫部位的黏土磚，主要要求耐火度高，其結(jié)合物中含雜質(zhì)少。
