專利名稱：用于玻璃熔窯的無鈣硅鋯磚及其制造方法和玻璃熔窯的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱工設備技術領域，尤其涉及一種用于玻璃熔窯的無鈣硅鋯磚及其制造方法和玻璃熔窯。
背景技術：
玻璃熔窯指玻璃制造中用于熔制玻璃配合料的熱工設備，是玻璃生產企業(yè)的主要設備。一般情況下，建造一個玻璃工廠需投資5 8億元人民幣，其中，建造一座玻璃窯爐需投資I. 5 2億元左右。
玻璃特別是高檔藝術玻璃的生產，在生產過程中不但要求融化溫度高(1580°C以上)，而且因其特殊的生產制造工藝，經常要求融化溫度在1530°C 1600°C范圍內變化，因此玻璃熔窯特別是火焰空間，對砌筑窯爐使用的耐火材料要求較高，而目前熔窯空間的耐火材料一般選擇硅磚，由于SiO2的晶型變化以及大的膨脹系數，在玻璃生產過程中，硅磚受溫度變化影響體積變化大，短時間(通常一年半至兩年)內玻璃熔窯即損壞，被迫停產，不僅影響了生產進度，造成極大經濟損失；而且更重要的是，硅磚剝落后掉入熔化池中，嚴重影響了玻璃質量，特別是高擋藝術玻璃的質量。因此，現(xiàn)有硅磚的性能達不到玻璃熔窯的設計要求，嚴重阻礙了該行業(yè)的發(fā)展。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種用于玻璃熔窯的無鈣硅鋯磚及其制造方法和玻璃熔窯，解決了玻璃熔窯特別是火焰空間部位耐火材料的體積穩(wěn)定性及抗堿蒸汽侵蝕性差的問題，可提高玻璃熔窯的使用壽命，同時還可避免硅磚剝落掉入熔化池，保障了玻璃產品的質量，提高了經濟效益。為達到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術方案一種用于玻璃熔窯的無鈣硅鋯磚，包括78% 90%的SiO2和8% 20%的ZrO2,其中，各單體含量的單位為該單體占所述無鈣硅鋯磚總質量的質量百分比；所述無鈣硅鋯磚的體積密度為2. lg/cm3 2. 2g/cm3。優(yōu)選地,雜質I丐占所述無I丐娃錯磚總質量的百分比不超過O. 02%。優(yōu)選地,雜質Fe2O3的含量不超過所述無I丐娃錯磚總質量的O. 05%?？蛇x地，所述無鈣硅鋯磚的氣孔率為19% 21%。優(yōu)選地，所述無鈣硅鋯磚的荷重軟化溫度大于等于1680°C。本發(fā)明還提供一種玻璃熔窯，使用了本發(fā)明所述的無鈣硅鋯磚。本發(fā)明還提供一種所述無鈣硅鋯磚的制造方法，包括準備原料，并將所述原料加工到符合要求的顆粒度，制備所述無鈣硅鋯磚的各原料組成和配比(質量百分比)如下粒度為I 3mm且純度不小于99. 9%的熔融石英25 30%，粒度為325目且純度不小于99. 9%的熔融石英20 25%,
粒度為I 3mm且純度不小于65. 5%的鋯英石25 30%，粒度為325目且純度不小于65. 5%的錯英石15 20%,純度不小于92%的微硅粉I 2%，粘結劑3 4%;除去所述原料加工過程中出現(xiàn)的氧化鐵；
按所述無鈣硅鋯磚的各原料組成和配比要求，進行顆粒級配，并加入粘結劑、礦化劑和適量的水進行混合；將配制混合好的所述混合原料密封封存至少2小時，使所述粘結劑、礦化劑和原料進行化學反應；將反應后的混合原料制成磚還;將所述磚坯進行干燥脫水；將干燥好的磚坯進行燒結。優(yōu)選地，所述粘結劑為55 65%的P2O5和15 25%的Al2O3的混合物，其中，各單體含量的單位為該單體占所述粘結劑總質量的質量百分比；加入上述粘結劑時，所述將干燥好的磚坯進行燒結，具體為將干燥好的磚坯加溫至大于等于600度，燒結至少3小時?？蛇x地，所述將反應后的混合原料制成磚坯，具體為通過機壓、手工搗打或澆注成型中的任一方式，將反應后的混合原料制成磚坯。優(yōu)選地，所述制備所述無鈣硅鋯磚的各原料組成和配比(質量百分比)如下粒度為I 3mm且純度不小于99. 9%的熔融石英30%，粒度為325目且純度不小于99. 9 %的熔融石英20 %，粒度為I 3mm且純度不小于65. 5%的鋯英石30%，粒度為325目且純度不小于65. 5%的錯英石15%,純度不小于92%的微娃粉I. 5%,粘結劑3.5%。本發(fā)明提供了一種無鈣硅鋯磚及其制造方法和玻璃熔窯，制備工藝簡單、生產成本低、燒成溫度較低，并且環(huán)保節(jié)能，所得的無鈣新型硅鋯磚耐高溫、荷重軟化溫度高、抗侵蝕抗熱沖擊性能好、熱膨脹系數小、熱穩(wěn)定性能好，耐急冷急熱，用于砌筑玻璃熔窯，可解決玻璃熔窯特別是火焰空間部位耐火材料的體積穩(wěn)定性及抗堿蒸汽侵蝕性差的問題，提高玻璃熔窯的使用壽命，并且荷重軟化溫度高，可避免硅磚剝落掉入熔化池污染玻璃液，保障了玻璃產品的質量，提高了經濟效益。


圖I為本發(fā)明實施例一中的無鈣硅鋯磚的主要理化指標示意圖；圖2為本發(fā)明實施例二中所述無鈣硅鋯磚的制造方法流程圖；圖3為本發(fā)明實施例二中制備所述無鈣硅鋯磚的各原料組成和配比示意圖；圖4為本發(fā)明實施例二中制備所述無鈣硅鋯磚的技術路線圖；圖5為本發(fā)明實施例二中熔融石英的理化指標示意圖；圖6為本發(fā)明實施例二中鋯英石的理化指標示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例提供一種無鈣硅鋯磚及其制造方法和玻璃熔窯，可解決玻璃熔窯特別是火焰空間部位耐火材料的體積穩(wěn)定性及抗堿蒸汽侵蝕性差的問題，提高玻璃熔窯使用壽命，同時可避免硅磚剝落掉入熔化池污染玻璃液，保障玻璃產品的質量。下面結合附圖對本發(fā)明實施例進行詳細描述。此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例一本發(fā)明實施例提供一種用于玻璃熔窯的無鈣硅鋯磚，包括78% 90%的SiO2和8% 20%的ZrO2，其中，各單體含量的單位為該單體占所述無鈣硅鋯磚總質量的質量百分比； 所述無鈣硅鋯磚的體積密度為2. lg/cm3 2. 2g/cm3。熔融石英(主要成分為SiO2)具有耐火度高、熱膨脹系數小、熱穩(wěn)定性能好，耐化學侵蝕的優(yōu)點，在玻璃熔化過程中不污染玻璃液，不影響產品質量；結合鋯英石耐火材料具有耐火度高，荷重軟化溫度高，抗高溫條件下堿蒸氣腐蝕的特性，因此，使用熔融石英和鋯英石做為基本材料制備的無鈣硅鋯磚，耐高溫、荷重軟化溫度高、抗侵蝕抗熱沖擊性能好、熱膨脹系數小、熱穩(wěn)定性能好，耐急冷急熱，用于砌筑玻璃熔窯，可解決玻璃熔窯特別是火焰空間部位耐火材料的體積穩(wěn)定性及抗堿蒸汽侵蝕性差的問題，提高玻璃熔窯的使用壽命，并且荷重軟化溫度高，因而可避免硅磚剝落掉入熔化池污染玻璃液，保障玻璃產品的質量，提高經濟效益。本實施例中的無鈣硅鋯磚具有優(yōu)異的抗酸堿侵蝕能力、高溫耐磨性能、優(yōu)異的熱震穩(wěn)定性、良好的抗氧化性能，滿足環(huán)保長壽的使用要求。所述無鈣硅鋯磚的具體理化指標如圖I所示，雜質Fe2O3會降低無鈣硅鋯磚的荷重軟化溫度，因此須控制雜質Fe2O3的含量。優(yōu)選地，雜質Fe2O3的含量不超過所述無鈣硅鋯磚總質量的O. 05%。同理，優(yōu)選地，雜質I丐占所述無I丐娃錯磚總質量的百分比不超過O. 02%。優(yōu)選地，所述無鈣硅鋯磚的氣孔率為19% 21%。優(yōu)選地，所述無鈣硅鋯磚的荷重軟化溫度大于等于1680°C。目前玻璃窯爐選用的硅磚，在溫度范圍波動較大時，因SiO2的晶型變化，硅磚體積變化較大，進而會造成硅磚在短時間崩裂，被迫停止生產，而本實施例所述無鈣硅鋯磚，是在形成最終產品之后就完成了 SiO2晶型轉變，所以，在玻璃生產過程中，不因溫度變化而發(fā)生體積變化，抗熱震性好，從而保證了玻璃窯爐的正常生產，提高了經濟效益。本發(fā)明實施例還提供一種玻璃熔窯，使用了上面所述的無鈣硅鋯磚。本實施例所述玻璃熔窯，尤其是火焰空間部位，使用了上面所述的無鈣硅鋯磚，其中，所述的火焰空間指窯頂(大碹)以下，玻璃液面以上的空間，它是由胸墻、大碹、前臉墻和后山墻組成的充滿熾熱氣體的一個燃燒空間。具體地，可以是玻璃熔窯整體，也可以是如胸墻、碹頂、頂蓋等部位使用了本實施例所述無鈣硅鋯磚砌筑而成。本發(fā)明主要針對玻璃行業(yè)的主要設備-玻璃熔窯，特別是火焰空間部位的耐火材料在熔化溫度變化較大的條件下，普通硅磚抗熱震性差，造成熔窯過早損壞，使玻璃行業(yè)損失大、效率低、產品質量差的問題而提出本發(fā)明所述的無鈣硅鋯磚和玻璃熔窯，從根本上解決了玻璃行業(yè)生產過程中的技術難題?，F(xiàn)有玻璃熔窯，因生產光伏玻璃時的熔化溫度很高，達到1600°C，而且其配合料中的氣體率為15%左右，在熔化過程中會迅速產生大量的有害氣體，這些氣體很快將火焰空間的耐火材料沖刷侵蝕掉，并且耐火材料掉落還會污染玻璃液，常常致使投資上億元的窯爐僅生產一年半即被迫停爐。發(fā)明人在分析配電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等多種因素后，發(fā)現(xiàn)主要原因是火焰空間的耐火材料抗熱震性能差，經不住有害氣體沖刷；而本發(fā)明實施例中使用了無鈣硅鋯磚的玻璃熔窯，抗熱震性能好，抗侵蝕、抗熱沖擊性能好，玻璃熔窯使用壽命長，同時因使用了無鈣硅鋯磚，荷重軟化溫度高，可避免耐火材料剝落掉入熔化池污染玻璃液，保障了玻璃產品的質量。
實施例二本發(fā)明實施例還提供一種實施例一所述無鈣硅鋯磚的制造方法，如圖2所示，該方法包括101、準備原料，并將所述原料加工到符合要求的顆粒度，如圖3所示，制備所述無鈣硅鋯磚的各原料組成和配比(質量百分比)如下粒度為I 3mm且純度不小于99. 9%的熔融石英25 30%，粒度為325目且純度不小于99. 9%的熔融石英20 25%,粒度為I 3mm且純度不小于65. 5%的鋯英石25 30%，粒度為325目且純度不小于65. 5%的錯英石15 20%,純度不小于92%的微硅粉I 2%，粘結劑3 4%;102、除去所述原料加工過程中出現(xiàn)的氧化鐵；103、按所述無鈣硅鋯磚的各原料組成和配比要求，進行顆粒級配，并加入粘結劑、礦化劑和適量的水進行混合；104、將配制混合好的所述混合原料密封封存至少2小時，使所述粘結劑、礦化劑和原料進行化學反應；105、將反應后的混合原料制成磚坯；106、將所述磚坯進行干燥脫水；107、將干燥好的磚坯進行燒結。本實施例選用優(yōu)質熔融石英、鋯英石為原料，經破碎、磨粉加工，除鐵后添加高溫粘合劑、礦化劑，配料混合后，按工藝要求制成成品，具體技術路線如圖4所示。選擇熔融石英、鋯英石做為原料，主要有以下幾個原因熔融石英熱膨脹系數小，具有較好的體積穩(wěn)定性；化學穩(wěn)定性，高溫條件下不易變形；另外，熔融石英在高溫條件下粘度很大(1530°C時為IO8泊)，高溫時，耐熱空氣侵蝕、沖刷性好，并隨著溫度的升高其塑性增加，脆性減弱，抗折強度在使用過程中也隨著溫度的升高而增加。而鋯英石具有耐火度高，荷重軟化溫度高，抗高溫條件下堿蒸氣腐蝕等特性。結合熔融石英與鋯英石的特性，可解決現(xiàn)有硅磚的殘余收縮問題，提高荷重軟化溫度，用于玻璃生產中高溫熔窯的關鍵部位，可解決了玻璃熔窯在玻璃生產中的難題。其中，熔融石英的理化指標如圖5所示，鋯英石的理化指標如圖6所示。所述熔融石英的化學成分(質量百分比)為大于等于99. 9%的SiO2 ;其中，F(xiàn)e2O3的含量不超過O. 1%, Na2O和K2O的含量不超過O. 01 %，真比重為2. 2g/cm3，熱膨脹率為O. 05% /1000°C，荷重軟化溫度為1650°C，耐火度為1720°C。所述的鋯英石化學成分(質量百分比)為大于等于65. 5%的ZrO2，不超過30%的SiO2 ;其中，F(xiàn)e2O3的含量不超過1.0%，荷重軟化溫度為大于等于1710°C，耐火度大于等于1790°C。為提高玻璃熔窯火焰空間耐火材料的熱穩(wěn)定性、抗熱震性，我們使用熔融石英、鋯英石做為基本材料，因為熔融石英具有耐火度高、熱膨脹系數小、熱穩(wěn)定性能好，耐化學侵蝕，在玻璃熔化過程中不污染玻璃液，不影響產品質量。結合鋯英石耐火材料具有耐火度高，荷重軟化溫度高，抗高溫條件下堿蒸氣腐蝕的特性，從而達到提高玻璃熔窯壽命的發(fā)明目的。具體地，技術路線中各個環(huán)節(jié)，要分別達到以下要求，以最終實現(xiàn)本發(fā)明目的步驟101中，選料要保證原料符合圖3所示的產品配方設計(原料配比)要求；將 所述原料加工到符合要求的顆粒度，一般要經過破碎和磨粉兩步，破碎將原料加工到符合產品設計要求需要的顆粒度，磨粉將選好的原料用球磨機磨粉，以達到符合產品配方設計要求中細粉的粒度。步驟102中，除去原料加工過程中出現(xiàn)的氧化鐵，簡稱除鐵。氧化鐵屬于本實施例中引起破壞作用的雜質，會降低無鈣硅鋯磚的荷重軟化溫度，因此除鐵步驟也是保證產品質量的主要環(huán)節(jié)。步驟103中，按圖3所示的產品配方設計要求，科學合理地顆粒級配，并適當加入粘結劑、礦化劑和適量的水等進行混合，簡稱配料。步驟104中，將配制混合好的原料放在密封的容器內封存，避免水分揮發(fā)，主要目的是使粘合劑、礦化劑和原料進行化學反應，簡稱困料。步驟105中，根據具體設計中對無鈣硅鋯磚形狀、大小、尺寸要求，分別采用機壓、手工搗打或澆注成型，簡稱成型。步驟106中，將成型的磚還放入干燥室內進行干燥脫水,簡稱干燥。步驟107中，將干燥好的磚坯放在高溫窯內燒成，以達到本發(fā)明所要求的物理指標，燒成的溫度要求、升溫曲線在此過程要嚴格把關。燒結溫度及時間，與加入的具體粘結劑有關，優(yōu)選地，本實施例所述粘結劑為55 65%的P2O5和15 25%的Al2O3的混合物，其中，各單體含量的單位為該單體占所述粘結劑總質量的質量百分比；加入上述粘結劑時，步驟107中所述的將干燥好的磚坯進行燒結，具體為將干燥好的磚坯加溫至大于等于600度，燒結至少3小時。最后把燒成的產品按要求進行包裝，完成上述各個環(huán)節(jié)后，即可送達用戶手中備用。其中，各原材料所起的作用如下熔融石英具有耐高溫、抗侵蝕，熱膨脹系數小，導熱系數低，抗熱沖擊性能好，不污染玻璃液等特點；鋯英石，可提高耐火度，增加荷重軟化溫度，抗高溫條件下堿蒸氣腐蝕；微硅粉可增加強度，提高抗折、抗壓強度，增加致密度和凝聚力，易燒結；磷酸二氫鋁(由P2O5和Al2O3生成)作為高溫粘結劑，可增加產品高溫強度。其中優(yōu)選地，所述制備所述無鈣硅鋯磚的各原料組成和配比(質量百分比)如下粒度為3 Imm且純度不小于99. 9%的熔融石英30%，粒度為325目且純度不小于99. 9 %的熔融石英20 %，粒度為3 Imm且純度不小于65. 5%的鋯英石30%，粒度為325目且純度不小于65. 5%的錯英石15%,純度不小于92%的微硅粉I. 5%，粘結劑3.5%。上述無鈣硅鋯磚的生產過程中可能會使用到的設備包括摩擦壓力機2臺，液壓機2臺，鄂式破碎機2臺，雙輥式破碎機2臺，振動篩2臺，球磨機I臺，磁選機I臺，烘干室及高溫窯爐。本發(fā)明實施例提供的制備無鈣硅鋯磚的方法，制備工藝簡單、生產成本低、燒成溫 度較低，并且環(huán)保節(jié)能，所制備的無鈣硅鋯磚具有耐高溫、荷重軟化溫度高、抗侵蝕、抗熱沖擊性能好、熱膨脹系數小、熱穩(wěn)定性能好耐急冷急熱，用于砌筑玻璃熔窯，能提高窯爐壽命，并且不污染玻璃液，不影響產品質量。本發(fā)明實施例所述的技術特征，在不沖突的情況下，可任意相互組合使用。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應所述以權利要求的保護范圍為準。
權利要求
1.一種用于玻璃熔窯的無鈣硅鋯磚，其特征在于，包括78 % 90 %的SiO2和8 % 20%的ZrO2，其中，各單體含量的單位為該單體占所述無鈣硅鋯磚總質量的質量百分比； 所述無鈣硅鋯磚的體積密度為2. lg/cm3 2. 2g/cm3。
2.根據權利要求I所述的無鈣硅鋯磚，其特征在于，雜質鈣占所述無鈣硅鋯磚總質量的百分比不超過O. 02%。
3.根據權利要求I或2所述的無鈣硅鋯磚，其特征在于，雜質Fe2O3的含量不超過所述無鈣硅鋯磚總質量的O. 05%。
4.根據權利要求3所述的無鈣硅鋯磚，其特征在于， 所述無鈣硅鋯磚的氣孔率為19% 21%。
5.根據權利要求1-4所述的無鈣硅鋯磚，其特征在于， 所述無鈣硅鋯磚的荷重軟化溫度大于等于1680°C。
6.一種玻璃熔窯，其特征在于，使用了權利要求I所述的無鈣硅鋯磚。
7.一種無鈣硅鋯磚的制造方法，其特征在于，包括 準備原料，并將所述原料加工到符合要求的顆粒度，制備所述無鈣硅鋯磚的各原料組成和配比(質量百分比)如下 粒度為3 Imm且純度不小于99. 9%的熔融石英25 30%，粒度為325目且純度不小于99. 9%的溶融石英20 25%, 粒度為3 Imm且純度不小于65. 5%的鋯英石25 30%，粒度為325目且純度不小于65. 5%的錯英石15 20%, 純度不小于92%的微娃粉I 2%, 粘結劑3 4% ； 除去所述原料加工過程中出現(xiàn)的氧化鐵； 按所述無鈣硅鋯磚的各原料組成和配比要求，進行顆粒級配，并加入粘結劑、礦化劑和適量的水進行混合； 將配制混合好的所述混合原料密封封存至少2小時，使所述粘結劑、礦化劑和原料進行化學反應； 將反應后的混合原料制成磚還; 將所述磚坯進行干燥脫水； 將干燥好的磚坯進行燒結。
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于， 所述粘結劑為55 65%的P2O5和15 25%的Al2O3的混合物，其中，各單體含量的單位為該單體占所述粘結劑總質量的質量百分比； 加入上述粘結劑時，所述將干燥好的磚坯進行燒結，具體為 將干燥好的磚坯加溫至大于等于600度，燒結至少3小時。
9.根據權利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述將反應后的混合原料制成磚坯，具體為 通過機壓、手工搗打或澆注成型中的任一方式，將反應后的混合原料制成磚坯。
10.根據權利要求7-9任一項所述的方法，其特征在于，所述制備所述無鈣硅鋯磚的各原料組成和配比(質量百分比)如下粒度為I 3mm且純度不小于99. 9%的熔融石英30%，粒度為325目且純度不小于.99. 9 %的熔融石英20 %, 粒度為I 3mm且純度不小于65.5%的鋯英石30%，粒度為325目且純度不小于 .65. 5%的錯英石15%, 純度不小于92%的微硅粉1.5%， 粘結劑3.5%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于玻璃熔窯的無鈣硅鋯磚及其制造方法和玻璃熔窯，涉及熱工設備技術領域，解決了玻璃熔窯特別是火焰空間部位耐火材料的體積穩(wěn)定性及抗堿蒸汽侵蝕性差的問題，可提高玻璃熔窯的使用壽命，同時還可避免硅磚剝落掉入熔化池，保障玻璃產品的質量，提高經濟效益。本發(fā)明所述用于玻璃熔窯的無鈣硅鋯磚，包括78％～90％的SiO2和8％～20％的ZrO2，其中，各單體含量的單位為該單體占所述無鈣硅鋯磚總質量的質量百分比；所述無鈣硅鋯磚的體積密度為2.1g/cm3～2.2g/cm3。所述玻璃熔窯，使用了本發(fā)明所述的無鈣硅鋯磚。
文檔編號C04B35/66GK102898155SQ20121033169
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月7日 優(yōu)先權日2012年9月7日
發(fā)明者孫邢哲, 梅德馨, 梁德海 申請人:孫邢哲, 梅德馨, 梁德海