玻璃窑用锆英石砖的制备
发布日期： 2018-01-05 00:00:00 阅读量（369） 作者：国内外有代表性的玻璃窑用锆英石砖性能指标如表1。由表1知，各种锆英石砖的化学成分差异不大。分析矿相知，主晶相均以锆英石晶相为主，其性能指标和砖内的组织结构有关性能差异主要来自骨料上，制备优质骨料成为关键，必须采用烧结良好、结构致密的骨料，一般需加入粒度大于3 mm的粗锆英石颗粒，以提高抗热震性能和其它高温性能。
表1几种代表性的锆英石砖性能
1.1骨料的制备
将粉碎的原料制成坯后经烧结、破碎和筛分，才能得到理想的颗粒骨料，通常坯的成型采用机器压制、泥浆浇注和等静压法。本文在以上3种烧结方法制备骨料的基础上，进一步探讨研究用熔铸法制备骨料。
熔铸制坯是根据锆英石的分解与再结合原理。 采用熔铸法制坯，砂的含锆量可降低对原砂粒度无任何要求，但应注意水分含量，以免在熔融过程中产生喷炉。所用原料不需要任何矿化剂，但在熔化过程中为减少飞料和粉尘，需将原砂成球，成球时，尽可能地加入有机结合剂，如AST或酚醛树脂等。浇铸时溶液温度为1900 ℃左右浇铸时，可注入用锆英石砂做的砂坑，或注入用锆砂预制的砂型。做砂型的锆砂最好选用澳大利亚的粗锆砂，将砂与4%的黏结剂(重量计)和5%~7%的水搅拌后，手工捣打成型，经110℃烘干保温4 h，缓冷后即可进行组装使用。注入沙坑后，用锆砂覆盖，自然降温至常温或者在1450℃下保温3~4 h后自然冷却至常温即可。此熔铸法制的骨料体积密度可达4.3 g/cm3以上，显气孔率<1%，高温性能稳定抗侵蚀性能好。
采用熔铸法制坯和其它工艺方法制备骨料，各有特点，其对比见表2。
表2 几种制骨料方法对比
表3列出了各种骨料化学成分的差异熔铸法制备的骨料以斜锆石、玻璃相并存，相互镶嵌结合，组成严密的无明显间隙的整体;烧结法制得的骨料以锆英石晶相为主，玻璃相基本存在与颗粒与颗粒之间的结合部;等静压和泥浆浇注法制备的骨料，整体致密，破碎后解理明显;机压骨料，虽然化学成分分布稳定，但骨料颗粒与颗粒之间以点接触的结合方式形成，显得松散，结合处的空隙大。
表3几种不同骨料电子显微镜测试分析数据
选用4种方法制备化学成分基本相同的骨料，在同一温度下烧制成不同密度的试样(包括熔铸试样在1500℃下浸在无碱玻璃液中保温50 h，其试样侵蚀程度如表4。从表4可以看出，显气孔率降低、吸水率低，其抗侵蚀性能明显优于显气孔率高的坯体。
表4几种不同性能的骨料抗侵蚀性对比
1.2配料设计
首先要考虑使砖体的化学成份、物理性能达到预计的技术指标，同时具有良好的使用性能。除满足以上技术要求外，还需兼顾便于生产在保证锆含量时，需考虑对烧成温度的影响。为了降低烧成温度，又不使砖的技术指标(实用性和抗侵蚀性能)降低。在配料过程中，尽可能少用或不用对砖性能有影响的矿化物。与碱、碱土金属氧化物和氧化钇、氧化锰等矿化剂相比，氧化钛作为矿化剂可以促进烧结，但在砖体抗侵蚀性方而要比碱、碱土金属氧化物小。
锆英石粒度与其分解速度有关，颗粒级配的确定，既要符合紧密堆积原则，又要有足够的成分以便改善配料的黏结性和烧结性，其粒度组成范围： 10~3.5mm为3.5~1.4mni为43%-53%，3.5- 1.4 mm为 15%，< 10 mm为27%~42%。
1.3成型
通过实验对纸浆废液、水玻璃、糊精和AST等几种结合剂进行了比较研究，选用蔗糖为结合剂。 配好的料采用轮碾混料机混合，同时添加矿化剂、水和有机结合剂，要求充分混炼均匀。困料24 h。采用摩擦压砖机成型，料的松散比为1 : 1.25，试样 在110℃干燥，入窑水分控制在1%以下干燥后的坯体强度7~15 MPa。
1.4烧成
锆英石砖的烧成和一般耐火材料烧成工艺相仿，见图2。烧成温度在1500~1700锆英石砖在1300~1400 ℃开始收缩，烧结开始，在1400~1 500℃收缩最剧烈，而1600℃以后收缩很小，烧结终止。因此烧成时1300~1 500℃应缓慢升温，且最高烧成温度可定在1600℃左右，如果杂质含量少，或者添加 的矿化剂量少，烧成温度可提高1650~1 700℃。
图2 锆英石砖烧成收缩曲线
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