玻璃熔窯大碹的作用是與胸墻、前臉墻組成火焰空間，同時還可以作為火焰向物料和玻璃液輻射和傳熱的媒介,即吸收燃料燃燒釋放的熱量，再輻射到玻璃的液面上。根據(jù)熔化部的長度,大碹可以分為若干節(jié)，一般至少3節(jié)以上。砌筑時每節(jié)碹之間預(yù)留100?120mm的脹縫，前后山墻處的碹頂脹縫要留寬些。

大碹一般用優(yōu)質(zhì)硅磚砌筑，磚的形狀為楔形，橫縫采用錯縫砌筑，灰縫一般1~2mm。大碹的壽命決定了整個熔窯的窯齡,大碹在使用中的薄弱環(huán)節(jié)為測溫孔、測壓孔等空洞、大碹磚的橫縫、每節(jié)碹的碹頭以及大碹的邊碹部分。窯爐在正常作業(yè)時，窯內(nèi)為正壓，碹頂?shù)母鞣N空洞很容易因穿火被越燒越大，邊碹如果與鋼碹碴接觸不夠緊密，很容易被火焰沖刷、燒損，因此，這些地方應(yīng)該采用性能較好的耐火材料。同時，磚縫及硅磚外層的密封泥料要求性能良好，具有較好的耐高溫、耐堿蒸氣性能。

實驗?zāi)康氖茄芯坎煌芊饬系哪蜏厍闆r及其是否與碹頂耐火材料反應(yīng)等。

實驗材料包括大碹硅磚、輕質(zhì)保溫硅磚、密封泥料。3類密封泥料成分如表1所示。

表1 大碹密封料化學(xué)組成(質(zhì)量分數(shù))/%

實驗方法

采用升降式高溫爐，模擬碹頂耐火材料結(jié)構(gòu)，將密封泥料用于大碹硅磚和輕質(zhì)保溫磚之間，同種條件下進行高溫?zé)Y(jié)試驗。具體操作如下:底部放一片硅磚，中間分別涂抹一層密封料，上部蓋上輕質(zhì)保溫磚(如圖1所示)。從室溫開始升溫，到1350℃保溫10min，降下打開觀察。然后繼續(xù)升溫，分別于1350℃、1400℃、1450℃、1600℃觀察硅磚、輕質(zhì)保溫磚與密封泥料的燒結(jié)情況。

性能表征:采用MIRA3LMH型場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)觀察耐材微觀結(jié)構(gòu)，采用ThermoNS7能譜儀(EDS)測試耐材化學(xué)組成。

3種密封料的燒結(jié)情況如圖1~圖3所示。

a、1350℃燒結(jié)10分鐘，從高溫爐取出，上層為保溫磚，下層為硅磚，中間為密封料，密封料只是燒結(jié)在一起，從邊縫處看沒變化。

b、1350℃燒后將保溫磚揭開;

c、1450℃燒后將保溫磚揭開;

d、1600℃燒后將保溫磚揭開

圖1 1#密封料燒結(jié)情況

對于1#樣，經(jīng)過1350℃燒結(jié)后，密封料和上層輕質(zhì)硅磚沒有黏結(jié)，能輕易揭開;在1450℃溫度下燒結(jié)后，情況無明顯變化;在1600℃下燒結(jié)后還能揭開，密封料無明顯變化，但保溫磚表面有較多孔洞，顏色由黃色變?yōu)榘咨Ｕf明1#密封料能夠耐1600℃高溫，且沒有和上下磚反應(yīng)。保溫磚有孔洞是由于輕質(zhì)保溫磚的雜質(zhì)含量高(93.35%的SiO2、2.82%的Al2O3、2.75%的CaO和1.09%的Fe2O3)，一般用于玻璃熔窯的外面，溫度在1400℃以下，而本實驗直接在高溫爐里，經(jīng)過1600℃高溫后，氧化鐵、氧化鈣和氧化硅形成共熔物沿氣孔擴散，保溫磚本身氣孔較高，因此孔洞增加。

圖2 2#密封料燒結(jié)情況

從圖2中可以看出2#密封料經(jīng)過1600℃高溫后燒結(jié)成塊，但容易與硅磚、保溫磚脫落開，沒有與二者發(fā)生反應(yīng)，說明2#密封料也能夠耐1600℃高溫，且不會對大碹硅磚和上層的保溫磚造成影響。

圖3 3#密封料燒結(jié)情況

對于3#樣，經(jīng)過1350℃燒結(jié)后，密封料和上層輕質(zhì)硅磚黏結(jié)，無法揭開。1400℃時密封泥料在硅磚邊部出現(xiàn)熔融狀玻璃體，且同上下硅磚黏結(jié)，無法揭開。1450℃時，明顯看到邊部的熔融玻璃體消失，密封泥料的熔融狀玻璃體滲透到硅磚內(nèi)部，與硅磚黏結(jié)在一起，呈現(xiàn)共熔現(xiàn)象。在1600℃下，密封泥料完全熔融滲透到硅磚內(nèi)部(大部分融入輕質(zhì)硅磚中，少部分融入大碹硅磚中)，與硅磚熔融反應(yīng)，侵蝕硅磚。

3#經(jīng)過1600℃高溫?zé)Y(jié)后硅磚的微觀形貌如圖4所示，形成部分鈣長石(標注1和2的區(qū)域)，和殘留石英(區(qū)域3)伴生;EDS分析結(jié)果如圖5和表2所示，明顯硅磚中滲入3#密封料成分。這是因為3#密封料的熔化溫度較低，查閱相圖顯示在1300℃就會形成低共熔物，所以試驗顯示在1350℃燒結(jié)后就和上下耐材黏結(jié)在一起。因此3#密封料是不能用于玻璃熔窯大碹的，不然可能對硅磚造成熔蝕，減少大碹的壽命，同時會在玻璃中形成結(jié)石和癤瘤，影響玻璃的質(zhì)量。

通過高溫?zé)Y(jié)試驗得出，硅質(zhì)、鋁硅質(zhì)密封料，可以經(jīng)受1600℃的高溫，且不與大碹硅磚和保溫磚發(fā)生反應(yīng)，而引入氧化鈣的鋁硅質(zhì)密封料在1350℃就出現(xiàn)燒熔為玻璃體的現(xiàn)象，經(jīng)過1600℃高溫后全部滲入所接觸耐火材料中，會進一步侵蝕磚體，在玻璃中形成缺陷，因此不能用于大碹的密封。

參考文獻：

[1]沈鶴年.怎樣看硅酸鹽相圖

[2]李麗霞.硅酸鹽物理化學(xué)

[3]趙會峰，梁喜平，杜米芳.碹頂硅質(zhì)保溫層引起的玻璃結(jié)石

[4]趙會峰，豆慶河，俞馗玲.大碹密封料選擇錯誤引起的玻璃缺陷