玻璃窑工作时耐火材料结石产生的原因有两个方面:
(1)可能结晶
玻璃体的析晶结石,是由于玻璃在一定温度范围内,本身的析晶所造成的。这种析晶作用在生产中称之为“失透”。析晶结石的尺寸通常在0.01mm至几毫米之间,形状和色泽常是多种多样的,但是具有一定的几何形状为其特征。析晶结石有单独分布的,但大多数是聚集成脉状、斑点、球体、条带等。
当玻璃液长期停留在有利于晶体形成和生长的温度下,玻璃中化学组成不均勻部分,是促使玻璃体产生析晶的主要因素。析晶结石常首先出现在各相分界线上:玻璃液表面上,气泡附近,与耐火材料接触部分。也常在配合料结石和耐火材料结石以及条纹、线道中开始产生。在有条纹缺陷的玻璃中,由于条纹引起的析晶常具有清晰的晶形(图6-26),而且条纹所达到的范围要比析晶范围大得多。
(2)耐火材料
耐火材料结石类似料粉结石。但是料粉结石是带圆卵形,耐火材料结石是砖体结构,多呈棱角状,与玻璃体分界线较为明显。
玻璃窑炉是用各种耐火材料砌成的,熔炉常用的主要耐火材料有硅砖,熔融石英砖、石英质耐火材料,粘土质耐火材料、高铝质耐火材料、铝氧系电熔铸耐火材料(电熔铸莫来石砖)以及锆刚玉系电熔铸耐火材料等。
目前玻璃熔制仍须在耐高温材料做的容器内进行。尽管选用耐侵蚀与耐冲击良好的偏酸性耐火材料熔化玻璃,但是由于配合料溶解,玻璃液在高温下与耐火材料长期接触。以及火焰、炉内气氛的冲刷等。良好的耐火材料(包括钼金材料)也免不了要受到一定侵蚀,被侵蚀下来的成分有些溶解于玻璃中,有些则不全溶或溶解后又再次析晶出来,随玻璃液成型,在制品上形成结石,严重时造成废品。要想制得良好产品,尽量减少玻璃缺陷,耐火材料结石。按化学组成基本分为两大类:硅质耐火材料结石;铝硅质耐火材料结石。
下面,以硅质耐火材料为例,分析硅质砖产生结石的原因:
a.硅砖 是单一氧化物组成的酸性耐火材料,多用于池炉上部胸墙、熔窑拱顶、喷火口、间隙砖等。虽然硅砖用在熔窑的上部构造不接触玻璃液,但是由于受碱蒸气的侵蚀及髙温作用,硅砖有时也产生碎裂而剥落下来,生成结石,硅砖拱滴落入以及胸墙烧流物,液面过高冲刷间隙砖等都会形成结石。
硅砖的晶相组成有方石英、鱗石英和中心部位含有未转化的石英、硅砖骨料中含方石英较多。池炉前墙用的硅砖,长期处在高温下,砖体内SiO2会转变成很好的鱗石英矛头双晶。由硅砖碎裂剥落的结石呈微黄色在镜下看到矛头双晶鳞石英及树枝状方石英同时存在。在这种结石保留有硅砖的原始结构特征晶型、矛头状双晶鱗石英晶体。
硅砖拱滴结石为浅绿色圆形,在镜下检查为放射状生长的骨架状方石英。胸墙烧流物结石为重结晶的柱状鳞石英晶体,晶体很大。上面有横裂纹,粗大骨架状方石英,为硅砖浮渣。
b.石英砖 用于低碱或无碱硼硅酸盐玻璃池炉的池墙和流液洞部分。是酸性耐火材料,用在与玻璃液接触的部位,要求石英砖与玻璃液接触前要充分转化成方石英,可提高抗蚀能力。石英砖在高温下使用,逐渐析晶变成方石英结晶,侵蚀面是均匀的。
被侵蚀的石英砖所形成的结石呈白色,杂质少,显微结构是外部与玻璃液接触处为大骨架状,团粒状方石英。周围气孔多,内层有柱状,矛头状鳞石英。工作池壁石英砖进入玻璃的结石多为鱗石英矛头双晶。
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