1　熔窯的侵蝕

    耐火材料是玻璃熔窯的主要構(gòu)筑材料，它對玻璃質(zhì)量、能源消耗及產(chǎn)品成本都有決定性的影響。玻璃熔制技術(shù)的發(fā)展在很大程度上依賴于耐火材料制造技術(shù)的進步和 質(zhì)量的提高。玻璃熔窯用的耐火材料在玻璃生產(chǎn)過程中將被逐漸侵蝕，所以要求它的侵蝕物應(yīng)能均勻熔解于玻璃液中，不致造成玻璃缺陷。從另一個角度來說，熔窯 的耐火材料必須在玻璃生產(chǎn)過程中具有理想的抗侵蝕性能，使熔窯具有較長的壽命。玻璃的熔制是在高溫下進行的，熱點的最高溫度可達1600℃或更高。配合 料、玻璃液和堿蒸氣與耐火材料之間的侵蝕反應(yīng)與溫度成指數(shù)函數(shù)關(guān)系，即隨著溫度的升高，侵蝕急劇增大。試驗證明，在正常熔制作業(yè)溫度范圍內(nèi)，每升溫 50℃，對耐火材料的侵蝕速率增加一倍。此外，熔窯中的各種變化因素，如碎玻璃的摻入率、燃料的種類、爐內(nèi)氣氛性質(zhì)、然油中的雜質(zhì)含量（如硫、釩等）、火 焰的溫度和強度等都對耐火材料的侵蝕有明顯的影響。

    2　配合料的超細粉對熔窯的影響

    配合料的超細粉在玻璃的熔制過程極易造成飛料，而熔窯中耐火材料所受的侵蝕主要來自飛料、堿蒸氣的化學(xué)侵蝕，和玻璃液、火焰氣體在高溫下對熔窯內(nèi)耐火材料 的侵蝕。其中以飛料對耐火材料的侵蝕最為嚴重，飛料主要侵蝕熔的上部（包括大碹、胸墻、小爐各部位）和蓄熱室。其中以蓄熱室較為嚴重，因為飛料極易被窯內(nèi) 的氣流帶入蓄熱室，侵蝕蓄熱室，造成蓄熱室的損壞或堵塞，影響換熱效果和使用壽命。目前較好的蓄熱室格子體上、中層一般普遍選用堿性磚，上層多為直接結(jié)合 高純鎂磚，中層多為直接結(jié)合鎂鉻磚。生產(chǎn)實踐表明，其主要損壞形式為化學(xué)侵蝕和熱應(yīng)力破壞。高純鎂磚主晶相為方鎂石，1430℃以上時方鎂石晶體在堿蒸汽 的作用下逐漸長大，體積變化會使磚表面發(fā)生龜裂、破碎、粉化直至剝落。與此同時，飛料中的SiO2會逐漸進入龜裂的縫隙中改變基質(zhì)部分CaO/SiO2的比值，進而形成大量的低共熔物透輝（CMS2）、鎂方柱石（C2MS2）、鎂橄欖石（M2S）及鎂薔薇輝石（C3MS2）等物質(zhì)，產(chǎn)生較大的體積效應(yīng)，加速方鎂石的開裂、破碎、粉化和剝落。

    其化學(xué)反應(yīng)式和伴隨的體積效應(yīng)如下表示：

    3C2S＋2M＋S→2C3MS2　　

    Vmax＝＋13%C2S＋2M＋S→2CMS2

    Vmax＝＋30%2M＋S→M2S　　　

    Vmax＝＋96%另外，重油中的V2O5與鎂磚中的

    CaO有如下反應(yīng)：

    3V2O5＋3CaO→3CaOV2O5MgO＋CaOMgOSiO2＋1/3V2O5→2MgOSiO2＋1/3（3CaOV2O5）

    如反應(yīng)中V2O5濃度較高時3CaOV2O5（礬酸鈣）分解成低鈣礬酸鈣，最低共熔點為618℃，在格子體上層工作溫度下呈液相，遇弱還原氣氛還會揮發(fā)。礬酸鈣的生成，一方面使鎂磚中的CaO／SiO2的比值發(fā)生變化，使基質(zhì)從穩(wěn)定范圍變到CaO－MgO－SiO2三元系統(tǒng)低共熔點范圍內(nèi)，另一方面礬酸鈣（液相）滲入磚內(nèi)，促進方鎂石晶體長大，使鎂磚變形、龜裂、破碎、粉化和剝落。

    另外，在950～1150℃范圍內(nèi)，如果V2O5和SiO2同時存在，當Na2O／SO3＜1時會發(fā)生如下反應(yīng)：2SO2＋O2　V2O52SO3SO3＋MgO　1150℃MgSO4生成有害的硫酸鹽，加速了鎂磚的侵蝕。在格子體上部最容易接觸飛料中的Na2CO3、SiO2和重油中的V2O5。所以該處的格子體最容易受到侵蝕。為了減少飛料的發(fā)生，必須控制配合料中各原料中的超細粉。配合料中的超細粉主要來自于硅砂、石英砂、石灰石等。我公司對原料顆粒度的要求范圍是：

    篩孔數(shù)（目）名稱

    ＋24－140＋10－100

    硅　砂05%－－

    石英砂05%－－

    白云石－－010%

    石灰石－－010%

    只要嚴格按照標準進行原料的采購，在配合料的制備過程中，就能夠降低配合料的超細粉的含量，減少飛料的產(chǎn)生，從而提高熔窯的使用壽命。

    3　配合料中雜質(zhì)鐵對熔窯的影響 

    3．1　雜質(zhì)鐵造成熔制溫度升高

    在玻璃的熔制過程中，物料從火焰吸收的熱量，是火焰以輻射方式把熱量傳遞給物料的。熔化池溫度在1500~1600℃時，火焰及碹頂?shù)妮椛鋫鳠峒s在 1500nm處有一個極大值；另一方面鈉鈣玻璃中的Fe2＋離子在1050nm處的吸收值為最大。因此，可以理解由窯中的輻射傳熱所造成熔化池深處玻璃的 溫度分布與玻璃中的鐵含量有直接關(guān)系。據(jù)有關(guān)測定Fe2O3含量為0.088%的玻璃液，池窯玻璃表面與池窯底溫差為35℃，而Fe2O3達到0.51%玻璃液，其溫差可達380℃。正是由于Fe2O3和FeO 存在，使玻璃在窯中表面和深層的溫度差擴大，就會影響玻璃液的熔融、澄清等工序，這是由鐵的氧化物對熱輻射具有較強的吸收作用而引起的。輻射熱大部分被表 層玻璃液吸收，而形成上下熔液的溫度差。如果使玻璃窯底部玻璃原料熔化，務(wù)必提高整個窯中的溫度。試驗證明，在正常熔制作業(yè)溫度范圍內(nèi)，每升溫50℃，對 耐火材料的侵蝕速率增加一倍。這不但消耗能源，縮短熔窯的使用壽命，而且造成玻璃液各部分溫度不勻。還容易使玻璃板面出現(xiàn)波筋等缺陷。

    3．2　雜質(zhì)鐵造成熔窯的侵蝕

    近年來，隨著玻璃熔制技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代玻璃熔窯的單位面積熔化量大大提高，池底大多采用多層結(jié)構(gòu)，并有良好的保溫，使熱損失大大減少，池底溫度提高 200℃左右，使該處玻璃液粘度降低，流動加劇，也就加強了對池底的沖刷和侵蝕。不僅如此，玻璃液還能輕易滲入密封差的磚縫處，與耐火材料作用產(chǎn)生氣泡， 形成三相界面條件，發(fā)生向上鉆蝕現(xiàn)象。

   當加料時隨配合料及碎玻璃帶入的雜質(zhì)鐵會造成更為嚴重的侵蝕；尤其在磚縫處，雜質(zhì)鐵侵入磚縫或孔隙后會產(chǎn)生氣泡，將池底侵蝕出孔洞，玻璃液對耐火材料接觸面上產(chǎn)生的向上鉆蝕相似�，F(xiàn)代玻璃熔窯池底的侵蝕來自于兩個方面：

   （1）接觸玻璃液部位的直接侵蝕；

   （2）下層密封層（襯層）的侵蝕，使池底磚損壞。

    整個侵蝕過程分四個階段：（1）玻璃液或雜質(zhì)從磚縫滲透；（2）密封層開始受破壞；（3）發(fā)泡的玻璃液滲入池底鋪面磚及襯層之間；（4）發(fā)生"向上鉆蝕"，使池底鋪面磚損壞。

    因此，玻璃原料中都對鐵的氧化物控制在最低的允許限度。特別是用量較大的硅砂，其氧化鐵含量要求在小于0.2%。我公司對各種原料的含鐵量控制如下：

    名稱氧化鐵含量（%）

    宿遷砂≤0.18

    石英砂≤0.07

    白云石≤0.10

    方解石≤0.10 

    目前本公司各種原料的控制基本上能達到以上標準，若達不到標準一律退貨處理。

    4　配合料中水對熔窯的影響

    配合料混合均勻是達到最佳熔制能力的先決條件。而配合料中各組分分層、飛料對熔化、澄清及熔窯的耐火材料十分不利。為了消除這些不利因素，在配合料的混合操作中，需要加入一定量的水，實踐證明，配合料的水分對它的均勻性有很大的關(guān)系。它有以下幾點作用：

   （1）加水能使砂粒的表面濕潤，形成水膜，加強了對助熔劑的熔解和粘附能力，使反應(yīng)物之間接觸良好而加速了反應(yīng)過程；

   （2）加水后，水通過毛細管吸力的作用產(chǎn)生粘合劑的效果增加了配合料粘性，使顆粒之間的位置穩(wěn)定，易調(diào)合均勻，減少分層現(xiàn)象；

   （3）減少揚塵，有利于保護工人身體健康；

   （4）水分能增加熔化時的熱傳導(dǎo)，使配合料容易熔化；

   （5）水分受熱變成蒸氣逸出，能翻動玻璃液，帶出小氣泡，促進玻璃液的澄清和均勻；

   （6）由于減少了飛料，因而也可減少對熔窯耐火材料和余熱利用裝置的腐蝕。

    另外，水分可以降低熔體的表面張力及粘度，對初熔階段也有一定意義。而且，OH基團的紅外吸收光譜帶在1400℃時正好在熱輻射的最佳范圍。因此，至少在 含鐵量小的熔體中提高H2O含量可以改善熱的吸收。對配合料的吸熱原料，特別是芒硝和純堿的水化程度，也與配合料中溫度有關(guān)。為了使水具有良好的濕潤性與 滲透性，可以提高配合料的溫度到35℃以上。在32℃以下時碳酸鈉結(jié)合成穩(wěn)定的十個結(jié)晶水的碳酸鈉（Na2CO3．10H2O），在32℃時結(jié)晶成七個結(jié)晶水的碳酸鈉（Na2CO3．7H20），而七個結(jié)晶水的碳酸鈉在35．1℃時，分解成單水的硫酸鈉（Na2CO3．H2O）。芒硝也有這類問題，在32．4℃以下，硫酸鈉與水結(jié)合成穩(wěn)定的十個結(jié)晶水的硫酸鈉（Na2SO4．10H2O）。 溫度較高時，變成無水芒硝。由此可見，超過35℃，可使更多的水處在自由狀態(tài)，得以充分發(fā)揮其作用，否則有相當部分的水進入混合機后立即為純堿和芒硝的水 化吸收成為結(jié)晶水，配合料很快干燥，水分就失去其有利影響。但是水分過多也會帶來很多缺點：（1）配合料過濕會形成料蛋，不易混合均勻；（2）水分蒸發(fā)耗 費大量熱量，降低熱效率；（3）水分過多時將粘結(jié)混合機和投料設(shè)備，給操作帶來困難。因此，配合料在混合時應(yīng)加熱水和加蒸氣，使混合料溫度維持在45℃左 右。加水量在4%~5%為宜，這樣才能抑制配合料的分層，減少飛料的產(chǎn)生，從而提高熔窯的熔化能力，減少因飛料造成耐火材料的侵蝕。 
   5結(jié)論

    熔窯是玻璃生產(chǎn)過程中最重要的熱工設(shè)備，減少對熔窯耐火材料的侵蝕，不但能提高玻璃質(zhì)量、延長熔窯的使用壽命，而且可以達到降本增效的目的。減少熔窯侵蝕，可采取以下幾項措施：

   （1）嚴格按質(zhì)量標準采購原料，避免使用不合格原料，從而可以減少原料中超細粉對耐火材料的侵蝕。

   （2）控制原料中雜質(zhì)鐵的含量，減少雜質(zhì)鐵對熔窯的影響。

   （3）完善配合料的加水系統(tǒng)，抑制飛料的產(chǎn)生。

   （4）降低玻璃設(shè)計成分中的芒硝含率，減少SO2。