平板玻璃熔窑中耐火材料侵蚀形成的结石茅宏逵(秦皇岛玻璃工业研究设计院066004)摘要:介绍玻璃熔窑中使用的各种类型耐火砖材和泥料,经历高温下一系列物理化学反应和火焰与玻璃液的机械磨损,在玻璃液中形成的各种耐火材料结石及其鉴别特征。关键词:耐火材料结石,形态鉴别玻璃熔窑采用的耐火材料使用过程中,在高温和火焰气流、玻璃液流强烈机械冲刷作用下,会发生一系列物理化学反应,耐火材料物相的熔解与析出、膨胀与收缩、多晶转变与重结晶;耐火材料与配合料及玻璃液某些成分间的化学反应,形成的新相或低共熔相,都会造成对耐火材料的侵蚀,其剥落的耐火材料残屑,生成的新矿物,没有被熔化,就形成了耐火材料结石。1.砖材形成的结石与鉴别1.1硅质砖材结石硅砖是含93%以上SiO2的硅质耐火材料,它是用石英岩、砂岩或其他含石英的岩石作原料,用石灰乳和纸浆废液作结合剂(现在有的厂家改为磷酸盐作结合剂),并加入适量的矿化剂,制成砖坯,在1450℃以下烧成制得的。化学成分:SiO293%～97%,Al2O30.2%～0.5%,Fe2O30.5%～2.5%,CaO1.5%～3%,K2O+Na2O<0.3%。矿相组成:主要是SiO2结晶和少量的硅酸钙等硅酸盐结晶,几乎不含玻璃相。结晶相有石英颗粒、鳞石英、方石英,矿化剂分布不均可生成硅酸盐结晶、硅灰石和钙铁辉石。硅砖用于熔窑的碹顶和胸墙,由于烤窑时温度不当,造成砖体开裂以及剥落。更主要是受到配合料中碱性成分和碱气体的作用,硅砖会侵蚀熔融,甚至形成碹滴落入玻璃液造成结石。这种结石常呈黄绿色、灰黑色、灰白色,主要晶相是鳞石英的重结晶。因为碱分的扩散侵入,对鳞石英的生长具有良好的矿化作用,长大的板状、块状、矛头状鳞石英呈网状密布交织结构。当砖体表面工作温度超过1470℃,矿化剂含量较低,从鳞石英的晶面开始转化,析出粒状、骨架状的方石英。也有的从长大的鳞石英晶体的端头逐步向中央部位再次被熔蚀成大针状的鳞石英。如果硅砖剥落到玻璃液中被熔化了,在富硅的新玻璃液相中均匀地析出二次重结晶,大小均等的小针状鳞石英,玻璃相无杂质、晶体无色清晰,很容易和硅质原料结石相混淆。1.2铝硅质砖材结石该类砖材常用的有粘土砖、高铝砖、硅线石砖、莫来石砖等,用于砌筑池窑下部或成形部池墙、格子体;还有槽子砖、托砖及供料部件等也属于铝硅质砖材。其砖体结构主要是粘土熟料、莫来石、硅线石、刚玉等。这类耐火材料受玻璃液中碱性成分的交代作用,逐步生成变质矿物:有二次重结晶莫来石、长大的刚玉、B-铝氧、霞石、长石等。结石中常常残存有粘土熟料及变质矿物共生。这类矿物的结晶特点是几种矿物交错共生。1.2.1粘土质砖材结石粘土质耐火材料,通常以硬质粘土为原料,预先煅烧成熟料,然后配以软质粘土,用半干法或可塑法成型,经1300～1400℃烧成制品。化学成分:SiO250%～75%,Al2O320%～40%,Fe2O31%～4%,CaO1%～5%,MgO2%。—68—硅酸盐通报1998年第1期矿物组成:莫来石,方石英,玻璃相,气孔。主要晶相为莫来石。普通粘土砖由熟料颗粒和胶结基质两部分组成。熟料颗粒主要由许多细小的莫来石微晶组成。莫来石晶体过于小,高倍镜也难以分辨。在正交镜下,因处于不同方位而聚合在一起的莫来石晶体群,构成微弱的偏光效应。无论旋转物台与否,都保持白茫茫一片。在电子显微镜下可清晰地看到这种细小的针状莫来石晶体,较集中分布于熟料颗粒中,在熟料颗粒的周围交织成网状,使砖体强度增大。粘土的基质中有莫来石、方石英、玻璃相,基质为隐晶质,是由粘土在莫来石化过程中析出SiO2(其中有方石英)和夹杂组分的Fe、Ti、Ca、Mg、K、Na共同组成的玻璃相所构成。1.2.2高铝质砖材结石高铝质耐火材料的Al2O3含量大于48%,若Al2O3含量大于90%,则称为刚玉质耐火材料。化学成分:SiO210%～40%,Al2O350%～59%,Fe2O31%～3.5%,CaO0.1%～0.66%,MgO0.15%～0.57%。矿物组成:莫来石和刚玉,另有方石英和玻璃相。砖体主要由角砾状高铝熟料颗粒组成。熟料颗粒主要晶相为刚玉,呈粒状、短柱状,多以聚集状态出现;次要相有针状莫来石、微晶和隐晶质的硅酸盐相组成的较为复杂的玻璃相。基质是高铝熟料及结合粘土经高温煅烧后的莫来石微晶和隐晶质铝硅酸盐相、硅酸盐玻璃相。基质中的莫来石自形程度较好,晶体互相穿插、垒叠,构成一种坚...
