Aplikácia tavených korundových tehál v peci na tavenie plaveného skla

Tavené korundové tehlyOxid hlinitý sa roztaví v elektrickej oblúkovej peci a odleje sa do špecifikovaného modelu špecifického tvaru, žíha sa a tepelne sa konzervuje a potom sa spracuje na požadovaný produkt. Všeobecný výrobný proces spočíva v použití vysoko čistého kalcinovaného oxidu hlinitého (nad 95 %) a malého množstva prísad, vložení zložiek do elektrickej oblúkovej pece a ich odliatí do prefabrikovaných foriem po roztavení pri vysokej teplote nad 2300 °C a následnom udržiavaní v teple. Po žíhaní sa vyberie a vybratý polotovar sa po presnom spracovaní za studena, predbežnej montáži a kontrole stáva hotovým výrobkom, ktorý spĺňa požiadavky.

Tavené korundové tehly sa delia na tri typy podľa rôznych kryštálových foriem a množstva oxidu hlinitého: prvým je α-Al2O3 ako hlavná kryštalická fáza, nazývaná α-korundová tehla; druhým je α-Al2, kde kryštálové fázy O3 a β-Al2O3 sú prevažne v rovnakom zložení, čo sa nazýva αβ korundová tehla; tretím typom sú prevažne kryštálové fázy β-Al2O3, nazývané β korundová tehla. Tavené korundové tehly bežne používané v peciach na tavenie plaveného skla sú druhý a tretí typ, a to tavené αβ korundové tehly a β korundové tehly. Tento článok sa zameria na fyzikálne a chemické vlastnosti tavených αβ korundových tehál a β korundových tehál a ich použitie v peciach na tavenie plaveného skla.

1. Analýza výkonnosti tavených korundových tehál

1. 1 Tavená korundová tehla αβ

Tavené αβ korundové tehly sa skladajú z približne 50 % α-Al2O3 a β-Al2O3 a tieto dva kryštály sú prepletené a vytvárajú veľmi hustú štruktúru s vynikajúcou odolnosťou voči silnej alkalickej korózii. Odolnosť proti korózii pri vysokej teplote (nad 1350 °C) je o niečo horšia ako u tavených tehál AZS, ale pri teplotách pod 1350 °C je ich odolnosť proti korózii roztaveným sklom porovnateľná s tavenými tehlami AZS. Pretože neobsahujú Fe2O3, TiO2 a iné nečistoty, fáza matricového skla je veľmi malá a cudzie látky, ako sú bubliny, sa pri kontakte s roztaveným sklom menej pravdepodobne vyskytujú, takže matricové sklo nie je znečistené.

Tavené korundové tehly αβ sú husté pri kryštalizácii a majú vynikajúcu odolnosť proti korózii roztaveného skla pod 1350 °C, takže sa široko používajú v pracovnom bazéne a za ním v sklárskych peciach, zvyčajne v žľaboch, lemových tehlách, vrátových tehlách atď. Tavené korundové tehly na svete najlepšie vyrába japonská spoločnosť Toshiba.

1.2 Tavená β-korundová tehla

Tavené β-korundové tehly sa skladajú z takmer 100 % β-Al2O3 a majú veľkú doskovitú kryštalickú štruktúru β-Al2O3. Sú väčšie a menej pevné. Na druhej strane majú dobrú odolnosť proti odlupovaniu, najmä vykazujú extrémne vysokú odolnosť proti korózii voči silným alkalickým parám, takže sa používajú v hornej časti sklárskych taviacich pecí. Avšak pri zahrievaní v atmosfére s nízkym obsahom alkálií reaguje s SiO2 a β-Al2O3 sa ľahko rozkladá, čo spôsobuje zmenšovanie objemu a praskanie, preto sa používajú na miestach ďaleko od rozptýlených sklenených surovín.

1.3 Fyzikálne a chemické vlastnosti tavených korundových tehál αβ a β

Chemické zloženie tavených korundových tehál α-β a β je prevažne Al2O3, rozdiel spočíva najmä v zložení kryštalickej fázy a rozdiel v mikroštruktúre vedie k rozdielu vo fyzikálnych a chemických vlastnostiach, ako je objemová hmotnosť, koeficient tepelnej rozťažnosti a pevnosť v tlaku.

2. Použitie tavených korundových tehál v sklárskych peciach

Dno aj stena bazéna sú v priamom kontakte so sklovitou kvapalinou. Pre všetky časti, ktoré sú v priamom kontakte so sklovitou kvapalinou, je najdôležitejšou vlastnosťou žiaruvzdorného materiálu odolnosť proti korózii, to znamená, že medzi žiaruvzdorným materiálom a sklovitou kvapalinou nedochádza k žiadnej chemickej reakcii.

V posledných rokoch sa pri posudzovaní ukazovateľov kvality tavených žiaruvzdorných materiálov v priamom kontakte s roztaveným sklom musia okrem chemického zloženia, fyzikálnych a chemických ukazovateľov a minerálneho zloženia posudzovať aj tieto tri ukazovatele: index odolnosti voči erózii skla, index vyzrážaných bublín a index vyzrážanej kryštalizácie.

S vyššími požiadavkami na kvalitu skla a väčšou výrobnou kapacitou pece sa rozširuje aj použitie tavených elektrických tehál. Tavené tehly bežne používané v sklárskych peciach sú tavené tehly série AZS (Al2O3-ZrO2-SiO2). Keď je teplota tehly AZS nad 1350 ℃, jej odolnosť voči korózii je 2 až 5-krát vyššia ako u tehly αβ-Al2O3. Tavené korundové tehly αβ sa skladajú z úzko usporiadaných jemných častíc α-oxidu hlinitého (53 %) a β-oxidu hlinitého (45 %), ktoré obsahujú malé množstvo sklenenej fázy (približne 2 %), vypĺňajú póry medzi kryštálmi, majú vysokú čistotu a môžu sa použiť ako chladiace tehly na steny bazénov a chladiace časti dna dlažby a švové tehly atď.

Minerálne zloženie tavených tehál z αβ korundu obsahuje iba malé množstvo sklenenej fázy, ktorá počas používania nepresakuje a neznečisťuje sklovinu. Má dobrú odolnosť proti korózii a vynikajúcu odolnosť proti opotrebovaniu pri vysokých teplotách pod 1350 °C. Je to chladiaca časť pece na tavenie skla. Je to ideálny žiaruvzdorný materiál na steny nádrží, dna nádrží a žľaby pecí na tavenie plaveného skla. V inžinierskom projekte pecí na tavenie plaveného skla sa tehla z αβ korundu používa ako tehla na stenu bazéna chladiacej časti pece na tavenie skla. Okrem toho sa tehly z αβ korundu používajú aj na dlažobné tehly a tehly na zakrytie škár v chladiacej sekcii.

Tavená β-korundová tehla je biely produkt zložený z hrubých kryštálov β-Al2O3, ktorý obsahuje 92 % až 95 % Al2O3 a menej ako 1 % sklenenej fázy. Jeho štrukturálna pevnosť je relatívne slabá kvôli voľnej kryštálovej mriežke. Nízka, zdanlivá pórovitosť je menšia ako 15 %. Keďže samotný Al2O3 je nasýtený sodíkom pri teplotách nad 2000 °C, je veľmi stabilný voči alkalickým parám pri vysokých teplotách a jeho tepelná stabilita je tiež vynikajúca. Avšak pri kontakte s SiO2 sa Na2O obsiahnutý v β-Al2O3 rozkladá a reaguje so SiO2 a β-Al2O3 sa ľahko transformuje na α-Al2O3, čo vedie k veľkému objemovému zmršťovaniu, praskaniu a poškodeniu. Preto je vhodný len pre nadstavby mimo dosahu lietajúceho prachu SiO2, ako je napríklad nadstavba pracovného bazéna sklárskej pece, výlevka v zadnej časti taviacej zóny a jej blízky parapet, vyrovnávanie malých pecí a ďalšie časti.

Pretože nereaguje s prchavými oxidmi alkalických kovov, z povrchu tehly nebude vytekať roztavený materiál, ktorý by mohol kontaminovať sklo. V peci na tavenie plaveného skla môže v dôsledku náhleho zúženia vstupu prietokového kanála chladiacej časti ľahko dôjsť ku kondenzácii alkalických pár, takže prietokový kanál je vyrobený z tavených β-tehál, ktoré sú odolné voči korózii alkalickou parou.

3. Záver

Vďaka vynikajúcim vlastnostiam tavených korundových tehál, ako je odolnosť voči erózii skla, odolnosť voči pene a odolnosť voči kameňom, najmä vďaka svojej jedinečnej kryštalickej štruktúre, sotva znečisťujú roztavené sklo. Dôležité uplatnenie majú v číriacich pásoch, chladiacich sekciách, žľaboch, malých peciach a iných častiach.