專利名稱：：一種玻璃窯熱修補用熔融石英磚及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種玻璃窯用耐火材料，為一種當(dāng)玻璃窯在使用過程中，碹頂、小爐、胸墻、蓄熱室等關(guān)鍵部位發(fā)生損毀后需要熱修時，進(jìn)行熱態(tài)快速修補的機壓成型燒成熔融石英磚，具體地說，是一種玻璃窯熱^修補用熔融石英磚及其制造方法。
背景技術(shù)：
：玻璃窯使用的硅磚主要使用在玻璃窯的碹頂、小爐、吊墻上部及前后墻，有的玻璃窯的蓄熱室拱頂和格子磚也采用硅磚?，F(xiàn)在有的玻璃廠將胸墻等部位改用了電熔鋯剛玉、氧化鋁等其他材質(zhì)。玻璃窯窯碹頂采用保溫材料，小爐處碹頂?shù)睦涠藴囟仍贗IO(TC左右，火焰溫度可達(dá)1600。C以上，胸墻相鄰火焰溫度在140(TC左右?，F(xiàn)在，大型浮法玻璃、大型日用玻璃、顯像管玻璃質(zhì)量要求的提高，全氧燃燒技術(shù)的迅速發(fā)展，硅磚等耐火材料在玻璃窯的使用過程中，由于受窯內(nèi)堿蒸汽、水蒸汽、粉塵的侵蝕作用，堿蒸汽與耐火材料中的Si02作用，形成了以鈉硅酸鹽為主的低熔融物，熔體從磚體的冷端向熱端逐漸遷移，加劇了玻璃熔窯用耐火材料的侵蝕。玻璃熔窯用耐火材料的晶相相變、工作面蝕損及內(nèi)部熔洞的形成則是耐火材料損毀的主要方式。玻璃窯體砌筑后，在長期使用過程中，受溫度、機械、物理、化學(xué)作用下，出現(xiàn)暄頂掬洞透火，格子磚坍塌，窯體侵蝕變形引起漏料，甚至結(jié)構(gòu)嚴(yán)重位移和破壞等現(xiàn)象，影響窯爐的使用壽命，甚至造成停產(chǎn)。因此需要定期對碹頂、胸墻、澄清部噴槍口、觀察孔、爐腰、流道口、流道閘板、蓄熱室等部位進(jìn)4亍熱態(tài)》務(wù)補。玻璃窯用耐火材料出現(xiàn)損傷需要進(jìn)行熱態(tài)修補時，一般采用修#卜料、普通硅磚等耐火材料進(jìn)行修補。修補料一般采用鋯英砂或硅質(zhì)原料作為骨料，添加結(jié)合劑和水混練而成，或在修補現(xiàn)場澆注涂抹在需要修補的部位，或預(yù)選澆注成預(yù)制塊再用修補料粘接在預(yù)先要修補的部位。采用普通硅磚進(jìn)行局部修補已經(jīng)使用多年，但是由于其Si02晶型劇烈轉(zhuǎn)變導(dǎo)致的高熱膨脹性，需要經(jīng)過緩慢加熱升溫預(yù)熱后才能投入生產(chǎn)使用。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種玻璃窯熱修補用熔融石英磚及其制造方法，可以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不能進(jìn)行熱態(tài)快速修補的問題。本發(fā)明提供了一套解決玻璃窯在使用過程中碹頂、小爐、胸墻、蓄熱室等關(guān)鍵部位發(fā)生損毀后，不?；?、不停產(chǎn)以及不降溫的熱態(tài)修補方案。本發(fā)明同時提供了玻璃窯燒成熔融石英磚的制造方法及其控制工藝。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)一種玻璃窯熱修補用熔融石英磚，其特征在于包含如下組分熔融石英粒度為2-5mm5-15j分粒度為卜2mm10-30份粒度為0.1-lmm15-35<分粒度為0-0.044隱25-45份燒結(jié)劑1-2份增塑劑1-2份結(jié)合劑1-6份其中，所述燒結(jié)劑為Si02含量大于96.8%二氧化硅微粉；所述增塑劑為硅溶膠；所述結(jié)合劑為濃度為80-90%的工業(yè)磷酸。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，還具有以下技術(shù)特征所述熔融石英Si02含量大于99.5%。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，還具有以下技術(shù)特征所述增塑劑硅溶膠中Si02含量為30-50%,且為乳白色液體。一種玻璃窯熱修補用熔融石英磚的制造方法，其特征在于包括如下步驟1)原料控制①熔融石英粒度為2-5mm5-15傷、粒度為l-2mm10-30<分粒度為0.1-lmm15-35^f分粒度為O-O.044mm25-45份燒結(jié)劑1-2份增塑劑1-2份結(jié)合劑1-6份其中，所述燒結(jié)劑為Si02含量大于96.8%二氧化硅微粉；所述增塑劑為硅溶膠；所述結(jié)合劑為濃度為80-90%的工業(yè)磷酸；根據(jù)上述的原料配方配制，控制熔融石英原料中的A1203、Fe203+FeO+Fe、1120雜質(zhì)的含量，用磁鐵進(jìn)行單質(zhì)鐵檢查，進(jìn)行除鐵處理后再使用；②硅溶膠、工業(yè)磷酸應(yīng)在0°C以上的環(huán)境中放置，以免產(chǎn)生凝膠或析晶現(xiàn)象影響使用；③控制熔融石英原料0.1-lmm粒度組成>lmm:<5%;<0.lmm:<5%;2)混練①使用行星式混練機進(jìn)行石英磚泥料的混練；②在投料混練之前，應(yīng)該對碾子進(jìn)行清理干凈，并在混練進(jìn)料口、出料口加除鐵裝置；③混練時應(yīng)該先加珪溶膠，再加入工業(yè)磷酸；3)成型①生坯體密控制在1.8-2.Og/cm3;②成型模具要求耐磨，并按磚坯尺寸大小設(shè)計排氣孔；③在成型時，應(yīng)控制"先輕后重"的壓磚方法，根據(jù)磚坯的大小控制壓磚的力度與次數(shù)；4)烘烤保證烘烤溫度在250。C以上大于6小時，保證所有磚坯都烘透；5)燒成①燒成溫度控制在1100-1200°C,保溫2-10小時；②磚坯在裝窯車時，應(yīng)采用立裝的方式，磚坯之間留出火道；6)包裝及檢查。本發(fā)明主要采用優(yōu)質(zhì)熔融石英原料，控制其雜質(zhì)的含量，不引入任何礦化劑，通過機壓成型，制得玻璃窯熱態(tài)快速修補用高熱震燒成熔融石英磚。其主要指標(biāo)特點在于玻璃相含量在100°/。，IOO(TC熱膨脹率小于0.10%,Si(h含量大于97.0%，耐壓強度在50MPa以上，具有高強、高熱穩(wěn)的特點，可以對玻璃窯損毀部位進(jìn)行熱態(tài)快速修補。玻璃窯在使用過程中，碹頂、小爐、胸墻、蓄熱室等關(guān)鍵部位發(fā)生損毀后，如沒有及時妥善的修補，將影響窯爐的使用壽命，甚至造成停產(chǎn)。玻璃窯爐如果采用不停火、不停產(chǎn)以及爭取不降溫進(jìn)行熱態(tài)修補，一方面可以節(jié)省能源的消耗，另一方面極大的提高了窯爐的使用壽命，這對玻璃廠的生產(chǎn)效益以及經(jīng)濟效益具有很大的意義。修補料在生產(chǎn)時要考慮施工流動性能、結(jié)合強度常要加入一些細(xì)粉、結(jié)合劑、礦化劑等，導(dǎo)致其在熱修補使用溫度具有很高的熱膨脹性能，修補后不能急劇升溫。普通硅磚由于采用硅石為原料，加入礦化劑生產(chǎn)而成，制品Si02晶型轉(zhuǎn)變具有很大的熱膨脹性，需要經(jīng)過緩慢加熱升溫預(yù)熱后才能投入生產(chǎn)使用。修補料和普通硅磚等可用于修補玻璃窯溫度較低，要求不高的損傷部位，但是對于碹頂、小爐、胸墻、蓄熱室等溫度較高、環(huán)境惡劣，對熱修材料熱膨脹性要求較高的，就不能勝任。修補料和普通硅磚在修補使用時，或者需要玻璃窯降溫?；稹⒒蛘咝枰徛訜嵘郎夭拍苄扪a使用，修補后也由于修補部位的溫度急劇變化，產(chǎn)生裂紋、剝落、損裂，修補后使用壽命不佳。本發(fā)明的燒成熔融石英磚，具有熱膨脹率小，高熱震穩(wěn)定性的特點，可以經(jīng)受急劇的溫度變化，在熱態(tài)修補后后不產(chǎn)生熱膨脹，不產(chǎn)生裂紋。因此可以對玻璃窯進(jìn)行熱態(tài)快速修補，比修補料或普通硅磚縮短修補及烘烤時間，具有更高的經(jīng)濟效益。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果是本發(fā)明采用的熔融石英Si02含量大于99.5%，是用由高純石英砂熔融而成的，X-射線下呈100%玻璃相，這種原料的熱膨脹系數(shù)小(0.5xl(T7。C)，導(dǎo)熱系數(shù)小(0.8w/m'k),具有抗熱震穩(wěn)定性好、耐化學(xué)侵蝕好、高溫時粘度大、強度高等特點。但是在大約IOO(TC以上會形成方石英，同時也會失去低熱膨脹性，但是A1203、Fe203、堿金屬等雜質(zhì)會促進(jìn)方石英的轉(zhuǎn)化生成，所以本發(fā)明一方面控制熔融石英原料中的雜質(zhì)含量，進(jìn)行除鐵處理，另一方面在配料時不引入任何會對Si02促進(jìn)晶相的礦化劑和結(jié)合劑。本發(fā)明采用的燒結(jié)劑是Si02含量大于96.8%高純二氧化硅微粉。二氧化硅微粉是由亞微米級球形顆粒聚集在一起的無定形Si02,它具有較小的粒徑(平均約為0.1~0.5mm)，活性較大，顆粒表面能形成硅膠薄膜，其較高的反應(yīng)活性能促進(jìn)熔融石英磚的低溫反應(yīng)與燒結(jié)。二氧化硅微粉加熱到高于500。C時，無定形的Si02轉(zhuǎn)變成結(jié)晶Si02即方石英和鱗石英，不會給熔融石英磚引入太多雜質(zhì)而發(fā)生晶相轉(zhuǎn)化。為了避免熔融石英磚引入太多氧化物而發(fā)生晶相轉(zhuǎn)變，本發(fā)明對比了磷酸、磷酸二氫鋁、硼酸、水玻璃、硅溶膠、樹脂等結(jié)合劑。表1各種結(jié)合劑115(TCx3h燒后礦相組成結(jié)果表明1)以磷酸二氬鋁、硼酸、水玻璃等作為結(jié)合劑時，由于分別引入A"03、B203、Na20等氧化物，熔融石英磚受到礦化劑的作用，晶相發(fā)生轉(zhuǎn)化，生成大量的方石英，結(jié)構(gòu)疏松；2)以硅溶膠作為結(jié)合劑時，磚坯的烘后生坯強度太低，影響搬運和成品率，且引入堿金屬離子會導(dǎo)致礦化作用；3)以樹脂作為結(jié)合劑時，雖然磚坯具有較高的生坯強度，但燒成后要么因為磚坯不易燒透而造成"黑心"，要么因為樹脂揮發(fā)后殘留的大量氣孔而導(dǎo)致熔融石英磚結(jié)構(gòu)疏+〉。本發(fā)明加入1~6%的工業(yè)磷酸作結(jié)合劑時，能夠一方面保證熔融石英磚具有較好的結(jié)合和燒結(jié)強度，耐壓強度在50MPa以上；另一方面在高溫?zé)Y(jié)后熔融石英磚玻璃相含量仍保持在100。/。，仍保持熔融石英原料的低熱膨脹特性。這使本發(fā)明的熔融石英磚具有高強、高熱穩(wěn)8的特點，可以對玻璃窯損毀部位進(jìn)行熱態(tài)快速修補。表1各種結(jié)合劑1150°Cx3h燒后礦相組成(％)<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由于熔融石英原料屬于瘠性料，為了提高泥料的成型性能，本發(fā)明加入了硅溶膠作為增塑劑，要求其Si(h含量在30-50%,乳白色液體，粘度較高(25°C)《7Pa.S，控制其鈉含量。在本發(fā)明中，當(dāng)熔融石英磚泥料中的硅溶膠遇到磷酸時，高濃度的Si02溶膠遇酸產(chǎn)生凝膠作用，一方面提高了泥料的塑性，提高了成型性能，另一方面Si02膠粒在10-20納米之間，提高了熔融石英磚的燒結(jié)性能。但其加入量太多，則一方面影響磚坯的強度，另一方面其引入的Na,O易引起熔融石英磚的晶相轉(zhuǎn)變。本發(fā)明的燒成熔融石英磚釆用磷酸結(jié)合，在干燥過程中，必須充分加熱到25(TC以后，以保證具有較高的搬運強度，以免影響燒成成品率。熔融石英磚是以熔融石英為主要原料機壓成型的耐火材料，熔融石英在熔融點(1695~1720°C)以下處于介穩(wěn)狀態(tài)，在熱力學(xué)上是不穩(wěn)定的，在無其它氧化物質(zhì)存在時于IOO(TC以上能緩慢地析出cc-方石英晶粒(即高溫析晶)，a-方石英在低溫時又轉(zhuǎn)化為P-方石英，發(fā)生體積變化(-2.8%),造成制品松散，剝落甚至開裂而降低其抗熱震穩(wěn)定性。附圖1顯示了熔融石英晶相轉(zhuǎn)化圖。除了在配方中選用合適和適量的結(jié)合劑、燒結(jié)劑以控制熔融石英磚中氣化物的含量，減少和減慢熔融石英磚在燒成和使用中的晶相轉(zhuǎn)化外，控制好熔融石英磚的燒成溫度及燒成曲線至關(guān)重要。本發(fā)明中，燒成最高溫度控制在1100~1200°C,保溫時間在2-IO小時，可以獲得較致密的燒成制品。表2本發(fā)明玻璃窯快速修補燒成熔融石英磚理化指標(biāo)保證值典型值Si02>97.098.5體積密度g/cm3>1.801.88顯氣孑L率%《16.013.6耐壓強度MPa>50.083.5熱膨脹率%,1Q00。C<0.100.06玻璃相，％100附圖2顯示了本發(fā)明玻璃窯燒成熔融石英磚1000。C熱膨脹曲線圖。綜上所述，本發(fā)明主要采用SiO,含量大于99.5%熔融石英原料，控制原料雜質(zhì)的含量，不引入任何礦化劑，以Si02含量大于96.8%高純二氧化硅微粉為燒結(jié)劑，添加硅溶膠增塑劑，以濃度為80-90%的工業(yè)磷酸結(jié)合劑，通過機壓成型，控制成型工藝，燒成溫度控制在1100~1200°C,保溫時間在3-8小時，制得玻璃窯熱態(tài)快速修補用高熱震燒成》容融石英石爭。本發(fā)明主要指標(biāo)特點在于玻璃相含量在100%，100(TC熱膨脹率小于O.10%,Si02含量大于97.0%，耐壓強度在50MPa以上，具有高強、高熱穩(wěn)的特點，可以對玻璃窯損毀部位進(jìn)行熱態(tài)快速修補。本發(fā)明的技術(shù)要點是控制熔融石英磚中配方、生產(chǎn)中礦化劑的引入，采用磷酸作結(jié)合劑，成品熔融石英磚的玻璃相含量在100%,從而保證本發(fā)明的熔融石英磚具有低的熱膨脹率，非常高的熱震穩(wěn)定性，能夠在玻璃窯碹頂、小爐、胸墻、蓄熱室等關(guān)鍵部位發(fā)生損毀后，不?；?、不停產(chǎn)以及不降溫的情況下，滿足高溫惡劣修補環(huán)境中的熱態(tài)快速修補需求。發(fā)明的效果2006年，應(yīng)美國聯(lián)邦耐火材料公司(Fedment)要求，研究生產(chǎn)了本發(fā)明玻璃窯快速修補用高熱穩(wěn)燒成熔融石英磚。產(chǎn)品生產(chǎn)后，出口發(fā)貨到Fedment公司，在國外玻璃窯碹頂上熱態(tài)快速修補使用后，取得較好的使用效果，到現(xiàn)在已經(jīng)兩年多，仍在使用中，滿足了客戶玻璃窯上熱態(tài)快速修補的使用要求。2007年美國聯(lián)邦耐火材料公司又批量訂貨生產(chǎn)了玻璃窯胸墻快速修補用燒成熔融石英磚，仍采用本發(fā)明熔融石英材質(zhì)，也已經(jīng)發(fā)貨使用，取得較好的熱態(tài)快速修補效果。枏閨說明圖1是熔融石英晶相轉(zhuǎn)化圖；圖中，①大于1300。C顯著，大于1400~147(TC劇烈；②緩'漫加熱時，i470-17"。C;快速加熱時i470~1670。C;注礦物名稱方框內(nèi)的數(shù)字為其真比重;連線旁邊的百分?jǐn)?shù)字為體積效應(yīng)；圖2是本發(fā)明玻璃窯燒成熔融石英磚熱膨脹曲線圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實施例1玻璃窯熱修補用燒成熔融石英磚配方(重量含量)為熔融石英粒度2-5mm7份粒度l-2mm25份粒度0.卜l隨25份粒度0-0.(H4mm43份二氧化硅微粉1.5份硅溶膠1.5份磷酸3份上迷玻璃窯燒成熔融石英磚的制造方法1)原料控制①控制熔融石英原料中的Ah03、Fe203+FeO+Fe、10雜質(zhì)的含量，用磁鐵進(jìn)行單質(zhì)鐵檢查，進(jìn)行除鐵處理后再使用；②硅溶膠、工業(yè)磷酸應(yīng)在O"C以上的環(huán)境中放置，以免產(chǎn)生凝膠或析晶現(xiàn)象影響使用；③控制熔融石英原料1-0.1咖粒度組成>1咖<5%;<0,1螂<5%。ii2)混練①使用行星式混練機進(jìn)行石英磚泥料的混練；②在投料混練之前，應(yīng)該對碾子進(jìn)4于清理干凈，并在混練進(jìn)料口、出料口加除鐵裝置；③混練加入結(jié)合劑時應(yīng)該先加硅溶膠，再加入工業(yè)磷酸；3)成型①生坯體密控制在1.9g/cm3;②成型模具要求耐磨，并按磚坯尺寸大小設(shè)計排氣孔；③在成型時，應(yīng)控制"先輕后重"的壓磚方法，根據(jù)磚坯的大小控制壓磚的力度與次數(shù)；4)烘烤必須保證烘烤溫度在250。C以上大于6小時，保證所有磚坯都烘透。5)燒成①燒成溫度IIO(TC,保溫時間8小時。②磚坯在裝窯車時，應(yīng)采用立裝的方式，磚坯之間留出火道。6)包裝及檢查。實施例2玻璃窯熱態(tài)修補用燒成熔融石英磚配方(重量含量)為熔融石英粒度2-5mm10份粒度l-2mm20份粒度0.1粒度0-0二氧化硅微粉硅溶膠磷酸本實施例玻璃窯燒成熔融石英磚制造方法與實施例1基本相同，所不同的是燒成溫度為115(TC,保溫時間5小時。-lmm30份.044mm40份1.0份1.0份3.5份實施例3玻璃窯熱修補用燒成熔融石英磚配方為(重量含量)熔融石英粒度2-5mm124分粒度l-2mm20份粒度0.l-lmm30份粒度0-0.044mm40份二氧化硅微粉l.O份硅溶膠2.0份磷酸2.5份本實施例玻璃窯燒成熔融石英磚制造方法與實施例1基本相同，所不同的是燒成溫度118(TC，保溫時間3小時.以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非是對本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種玻璃窯熱修補用熔融石英磚，其特征在于包含如下組分熔融石英粒度為2-5mm5-15份粒度為1-2mm10-30份粒度為0.1-1mm15-35份粒度為0-0.044mm25-45份燒結(jié)劑1-2份增塑劑1-2份結(jié)合劑1-6份其中，所述燒結(jié)劑為SiO2含量大于96.8％二氧化硅微粉；所述增塑劑為硅溶膠；所述結(jié)合劑為濃度為80-90％的工業(yè)磷酸。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻璃窯熱修補用熔融石英磚，其特征在于所述熔融石英Si02含量大于99.5%。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的玻璃窯熱修補用熔融石英磚，其特征在于所述增塑劑硅溶膠中Si02含量為30-50%，且為乳白色液體。4、一種玻璃窯熱修補用熔融石英磚的制造方法，其特征在于包括如下步驟1)原料控制①根據(jù)權(quán)利要求1所述的原料配方配制，控制熔融石英原料中的A1203、Fe203+FeO+Fe、1120雜質(zhì)的含量，用磁鐵進(jìn)行單質(zhì)鐵檢查，進(jìn)行除鐵處理后再使用；②硅溶膠、工業(yè)磷酸應(yīng)在(TC以上的環(huán)境中放置，以免產(chǎn)生凝膠或析晶現(xiàn)象影響使用；③控制熔融石英原料0.l-lmm粒度組成>lmm:<5%;<0.lmm:<5%;2)混練①使用行星式混練機進(jìn)行石英磚泥料的混練；②在投料混練之前，應(yīng)該對碾子進(jìn)行清理干凈，并在混練進(jìn)料口、出料口加除鐵裝置；③混練時應(yīng)該先加石圭溶"交，再加入工業(yè)-壽酉臾；3)成型①生坯體密控制在1.8-2.Og/cm3;②成型模具要求耐磨，并按磚坯尺寸大小設(shè)計排氣孔；③在成型時，應(yīng)控制"先輕后重"的壓石爭方法，才艮據(jù)磚坯的大小控制壓磚的力度與次數(shù)；4)烘烤保證烘烤溫度在250°C以上大于6小時，保i正所有磚坯都烘透；5)燒成①燒成溫度控制在1100-1200°C,保溫2-10小時；②磚坯在裝窯車時，應(yīng)采用立裝的方式，石爭坯之間留出火道；6)包裝及檢查。全文摘要本發(fā)明提供了一種玻璃窯熱修補用熔融石英磚及其制造方法，可以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不能熱態(tài)快速修補的問題。本發(fā)明熔融石英磚具有低熱膨脹率，高熱震穩(wěn)定性，能夠在玻璃窯碹頂、小爐、胸墻、蓄熱室等關(guān)鍵部位發(fā)生損毀后滿足熱態(tài)快速修補需求。技術(shù)方案一種玻璃窯熱修補用熔融石英磚，包含如下組分熔融石英粒度2-5mm的為5-15份；粒度1-2mm的為10-30份；粒度0.1-1mm的為15-35份；粒度0-0.044mm的為25-45份；燒結(jié)劑1-2份；增塑劑1-2份；結(jié)合劑1-6份；其中，燒結(jié)劑為SiO₂含量大于96.8％二氧化硅微粉；增塑劑為硅溶膠；結(jié)合劑為濃度為80-90％的工業(yè)磷酸。文檔編號C04B35/66GK101323531SQ20081001718公開日2008年12月17日申請日期2008年7月1日優(yōu)先權(quán)日2008年7月1日發(fā)明者李洪剛,郭江華,鄢鳳明申請人:山東中齊耐火材料集團有限公司