Primjena taljene korundne opeke u peći za topljenje plutajućeg stakla

Opeke od taljenog korundaAlumina se topi u elektrolučnoj peći i lijeva u određeni model određenog oblika, žari i termički konzervira, a zatim obrađuje kako bi se dobio željeni proizvod. Opći proizvodni proces je korištenje visokočistoće kalcinirane aluminijeve glinice (iznad 95%) i male količine aditiva, stavljanje sastojaka u elektrolučnu peć i njihovo livenje u prefabrikovane kalupe nakon topljenja na visokoj temperaturi iznad 2300 °C, a zatim održavanje topline. Nakon žarenja, vadi se, a izvađeni blank postaje gotov proizvod koji ispunjava zahtjeve nakon precizne hladne obrade, prethodne montaže i inspekcije.

Taljene korundne opeke se dijele na tri vrste prema različitim kristalnim oblicima i količinama aluminijevog oksida: prva je α-Al2O3 kao glavna kristalna faza, nazvana α-korundne opeke; druga je α-Al2. Kristalne faze O3 i β-Al2O3 su uglavnom u istom sadržaju, što se naziva αβ korundne opeke; treća vrsta je uglavnom kristalna faza β-Al2O3, nazvana β korundne opeke. Taljene korundne opeke koje se obično koriste u pećima za topljenje float stakla su druga i treća vrsta, naime taljene αβ korundne opeke i β korundne opeke. Ovaj članak će se fokusirati na fizička i hemijska svojstva taljenih αβ korundnih opeka i β korundnih opeka i njihovu primjenu u pećima za topljenje float stakla.

1. Analiza performansi opeka od taljenog korunda

1.1 Opeka od taljenog αβ korunda

Taljene αβ korundne opeke sastoje se od oko 50% α-Al2O3 i β-Al2O3, a dva kristala su isprepletena i formiraju vrlo gustu strukturu koja ima odličnu otpornost na jaku alkalnu koroziju. Otpornost na koroziju na visokim temperaturama (iznad 1350°C) je nešto lošija od otpornosti na koroziju taljenih AZS opeka, ali na temperaturama ispod 1350°C, otpornost na koroziju rastopljenog stakla je ekvivalentna onoj taljenih AZS opeka. Budući da ne sadrži Fe2O3, TiO2 i druge nečistoće, faza matrice stakla je vrlo mala, a strane materije poput mjehurića se manje vjerovatno pojavljuju kada dođu u kontakt sa rastopljenim staklom, tako da matrica stakla neće biti zagađena.

Taljene αβ korundne opeke su guste u kristalizaciji i imaju odličnu otpornost na koroziju rastopljenog stakla ispod 1350°C, pa se široko koriste u radnom bazenu i izvan peći za topljenje stakla, obično u kanalima, usnama, vratima itd. Taljene korundne opeke u svijetu najbolje proizvodi japanska Toshiba.

1.2 Opeka od taljenog β korunda

Taljene β-korundne opeke sastoje se od gotovo 100% β-Al2O3 i imaju veliku pločastu kristalnu strukturu β-Al2O3. Veće su i manje snažne. S druge strane, imaju dobru otpornost na ljuštenje, posebno pokazuju izuzetno visoku otpornost na koroziju jakih alkalnih para, pa se koriste u gornjoj konstrukciji peći za topljenje stakla. Međutim, kada se zagrijavaju u atmosferi s niskim sadržajem alkalija, reagiraju sa SiO2, a β-Al2O3 se lako raspadaju i uzrokuju skupljanje volumena, što uzrokuje pukotine i pukotine, pa se koriste na mjestima daleko od rasutih staklenih sirovina.

1.3 Fizička i hemijska svojstva taljenih αβ i β korundnih opeka

Hemijski sastav taljenih α-β i β korundnih opeka je uglavnom Al2O3, razlika je uglavnom u sastavu kristalne faze, a razlika u mikrostrukturi dovodi do razlike u fizičkim i hemijskim svojstvima kao što su gustina, koeficijent termičkog širenja i tlačna čvrstoća.

2. Primjena taljenih korundnih opeka u pećima za topljenje stakla

I dno i zidovi bazena su u direktnom kontaktu sa staklenom tečnošću. Za sve dijelove koji su u direktnom kontaktu sa staklenom tečnošću, najvažnije svojstvo vatrostalnog materijala je otpornost na koroziju, odnosno ne dolazi do hemijske reakcije između vatrostalnog materijala i staklene tečnosti.

Posljednjih godina, prilikom procjene pokazatelja kvalitete rastopljenih vatrostalnih materijala u direktnom kontaktu sa rastopljenim staklom, pored hemijskog sastava, fizičko-hemijskih pokazatelja i mineralnog sastava, moraju se procijeniti i sljedeća tri pokazatelja: indeks otpornosti na eroziju stakla, indeks taloženih mjehurića i indeks taložene kristalizacije.

S većim zahtjevima za kvalitetom stakla i većim proizvodnim kapacitetom peći, upotreba taljenih električnih opeka će biti šira. Taljene opeke koje se obično koriste u pećima za topljenje stakla su taljene opeke serije AZS (Al2O3-ZrO2-SiO2). Kada je temperatura AZS opeke iznad 1350℃, njena otpornost na koroziju je 2~5 puta veća od otpornosti na koroziju αβ-Al2O3 opeke. Taljene αβ korundne opeke sastoje se od usko raspoređenih finih čestica α-alumine (53%) i β-alumine (45%), koje sadrže malu količinu staklene faze (oko 2%), ispunjavaju pore između kristala, visoke su čistoće i mogu se koristiti kao opeke za hlađenje zidova bazena i hlađenje dna popločavanja, šavova itd.

Mineralni sastav taljenih αβ korundnih opeka sadrži samo malu količinu staklene faze, koja neće curiti i zagađivati ​​staklenu tekućinu tokom upotrebe, te ima dobru otpornost na koroziju i odličnu otpornost na habanje na visokim temperaturama ispod 1350 °C. To je dio za hlađenje peći za topljenje stakla. Idealan je vatrostalni materijal za zidove rezervoara, dna rezervoara i kanale peći za topljenje float stakla. U inženjerskom projektu peći za topljenje float stakla, taljena αβ korundna opeka se koristi kao opeka za zid bazena za hlađenje dijela peći za topljenje stakla. Osim toga, taljene αβ korundne opeke se koriste i za cigle za popločavanje i cigle za pokrivanje spojeva u dijelu za hlađenje.

Taljena β korundna opeka je bijeli proizvod sastavljen od grubih kristala β-Al2O3, koji sadrži 92%~95% Al2O3, samo manje od 1% staklene faze, a njena strukturna čvrstoća je relativno slaba zbog labave kristalne rešetke. Niska je, prividna poroznost je manja od 15%. Budući da je sam Al2O3 zasićen natrijumom iznad 2000°C, vrlo je stabilan na alkalne pare na visokim temperaturama, a njegova termička stabilnost je također odlična. Međutim, kada je u kontaktu sa SiO2, Na2O sadržan u β-Al2O3 se razlaže i reaguje sa SiO2, a β-Al2O3 se lako transformiše u α-Al2O3, što rezultira velikim skupljanjem volumena, uzrokujući pukotine i oštećenja. Stoga je pogodan samo za nadgradnje dalje od leteće prašine SiO2, kao što je nadgradnja radnog bazena peći za topljenje stakla, izljev na stražnjoj strani zone topljenja i njegov obližnji parapet, nivelacija malih peći i drugi dijelovi.

Budući da ne reagira s isparljivim oksidima alkalnih metala, neće doći do curenja rastopljenog materijala s površine cigle i kontaminacije stakla. U peći za topljenje plotajućeg stakla, zbog naglog sužavanja ulaza kanala protoka rashladnog dijela, lako je izazvati kondenzaciju alkalne pare ovdje, pa je kanal protoka ovdje napravljen od rastopljenih β cigli koje su otporne na koroziju alkalnom parom.

3. Zaključak

Na osnovu odličnih svojstava taljenog korundnog cigle u smislu otpornosti na eroziju stakla, otpornosti na pjenu i otpornosti na kamen, posebno zbog svoje jedinstvene kristalne strukture, teško zagađuje rastopljeno staklo. Važne su primjene u trakama za bistrenje, sekcijama za hlađenje, kanalima, malim pećima i drugim dijelovima.