离心玻璃棉熔窑耐火材料的选型

摘  要  简介离心玻璃棉熔窑的特点及玻璃棉成分对熔窑耐火材料可能产生的侵蚀情况，并就熔窑各部位耐火材料合理匹配做了较为详细的分析及介绍，以达到延长窑龄并取得较高经济效益。

关键词  离心玻璃棉   熔窑型式   耐火材料选择   匹配  

离心玻璃棉是将熔融的玻璃液使用离心喷吹工艺将其制成棉状的材料，具有容重小，热导率低，保温绝热，吸音性能好，耐腐蚀，阻燃，化学性能稳定等特点。玻璃棉广泛应用于钢结构建筑，商业、工业及民用建筑等领域。

离心玻璃棉及其制品的物理性能优越，随着人们节能意识的不断增强，对它的使用性、经济性等都有了较深的认识，如导热系数低于岩棉、容重小（16～96kg/m3）及吸声性能好。此外，玻璃棉手感好，施工中不扎手，很受用户欢迎。

离心玻璃棉，它不仅适用于建筑围护结构的隔热保温与吸音，还可喷、贴饰物作吊顶材料，档次较高，用途广泛；另外，玻璃棉的质轻、隔热效果好、阻燃、无毒、隔音等优点使其特别适合于车、船等运输工具的隔热和隔音。

近年来，国内的玻璃棉生产公司越来越多。但是，由于玻璃棉产品的特殊成分和生产工艺，玻璃棉熔窑耐火材料的配材显得越来越重要。目前我国的玻璃棉熔窑寿命普遍在3年左右，达到5年以上窑龄的熔窑不多，其主要的因素还是熔窑各部位耐火材料的选择、匹配。

本文就延长玻璃棉熔窑窑龄，合理匹配熔窑耐火材料做一个简单分析。

玻璃棉的化学特性

玻璃棉是属于高碱中硼玻璃，典型成分如下表：

由于玻璃棉成分中的碱和硼含量很高，在熔化部火焰高温下容易挥发，从而对熔窑的耐火材料会产生严重侵蚀。

熔窑型式的特点

生产离心玻璃棉的熔窑类型有马蹄焰窑，单元窑和橫火焰窑，目前国内最多的是前两种窑型。

马蹄焰熔窑生产玻璃棉有熔化率高，能耗低，操控容易的特点。缺点是熔窑寿命短，尤其是格子体容易侵蚀堵塞，每一年半左右需要在热态情况下更换格子体。

单元窑生产玻璃棉有占地面积小，工艺制度调整容易，窑龄长等特点。缺点是能耗相对较高，废气排放高度低，产量一般较小。

横火焰熔窑生产玻璃棉主要适用于大吨位，多生产线的玻璃棉生产。这种窑型的玻璃棉生产线通常是一窑四线以上，甚至是一窑六线，一窑八线。由于玻璃棉容重轻，体积大，不易运输，所以玻璃棉的销售半径一般不大，而单个地方的玻璃棉市场往往偏小，一年中又有旺季淡季之分，所以这种大吨位的熔窑较少采用。

耐火材料的选择

熔窑耐火材料的设计需要做到在一个窑期内，熔窑各部位耐火材料的侵蚀力求基本同步，最为经济合理。

玻璃棉熔窑主要的耐火材料配置见下表：

对上表的分项解释：

熔化部池壁

由于玻璃棉熔窑的熔化温度较低，一般在1400℃以下，而且玻璃液的粘度大，反应扩散率小，所以对池壁的侵蚀相对不大，一般采用33#氧化法电熔锆刚玉砖即可。对于大流量的横火焰熔窑，为了取得较长的窑龄，熔化部池壁就需要采用铬含量在30%的铬锆刚玉砖。当然，无论采用何种材质的耐火材料，在池壁液位线附近没有保温层，并用冷风冷却，以延长池壁的使用寿命。

熔化部胸墙

熔化部胸墙处于熔窑的火焰空间，由于高温热气流的作用，大量的碱蒸汽和硼蒸汽粘附在胸墙砖的表面和缝隙里，和胸墙砖引起化学反应和侵蚀。所以，胸墙砖一般选择高温化学性能稳定，抗碱和硼的中性耐火材料或偏碱性耐火材料。对于低窑龄的胸墙，33#电熔锆刚玉砖是最好的选择，但对于长窑龄的胸墙，烧结锆英石砖或铬含量在30%的铬锆刚玉砖会更好。

熔化部池底

熔化部池底因散热面积较大，除了加强保温外，还要考虑因保温引起池底温度升高所带来的侵蚀加剧。电熔锆刚玉砖铺面是玻璃棉熔窑池底的首选，对于大多数玻璃棉熔窑来说，这种材质的稳定性能完全能匹配熔窑的寿命。

只有当熔窑的玻璃液深度低于500mm，且采用鼓泡时，由于窑底玻璃液的高温和鼓泡产生的玻璃液强烈对流，大大加剧了玻璃液对窑底耐火材料的机械冲刷侵蚀，如采用传统的电熔锆刚玉砖铺面层就无法与长窑龄（五年以上）相匹配，所以选择含铬15%的铬锆刚玉砖会更合适。

熔化部大碹

对于马蹄焰玻璃棉熔窑，碹顶大多数采用硅砖。尽管碱性玻璃液宜用碱性砖，但硅砖价格便宜，耐碱性蒸汽的侵蚀能力差。由于玻璃棉成分中的硼碱含量很高，当砖表面的玻璃釉流失后，在硼碱蒸汽的作用下，硅砖就很容易被继续侵蚀，从而影响熔窑的寿命。

目前国内的马蹄焰玻璃棉熔窑硅砖碹顶，一般在9个月至1年后就产生鼠洞，需要经常维护。如此修修补补，勉强能撑到3年的窑龄。修补碹顶，既是繁重的热修作业，又对生产带来影响。

所以，如果要取得5年以上窑龄的玻璃棉熔窑，碹顶材质不适合用硅砖，而应该采用含铬30%的铬锆刚玉砖或者特制的烧结莫来石砖。

流液洞

流液洞是玻璃棉熔窑最容易侵蚀的部位，也是无法热态维修的地方，所以流液洞耐火材料的使用寿命直接决定了熔窑的寿命。

目前大多数玻璃棉熔窑的流液洞采用41#无缩孔电熔锆刚玉砖。由于玻璃棉熔窑的玻璃液温度偏低，一般在1250℃以下，所以流液洞耐火材料的侵蚀主要是机械冲刷。对于小吨位的玻璃棉熔窑，41#无缩孔电熔锆刚玉砖完全可以满足窑龄的要求；但对于大吨位的玻璃棉熔窑及长窑龄，采用含铬50%的铬锆刚玉砖会更合理。

格子砖

马蹄焰玻璃棉熔窑的格子砖选材是一个比较麻烦的事。因为玻璃棉成分中含有高碱中硼，对镁砖的侵蚀很剧烈。而且碱蒸汽和硼蒸汽在中温区（810℃~940℃）容易析晶，析晶物粘度很大，粘附在经侵蚀后凹凸不平的格子砖表面，从而造成格子砖的堵塞。

目前玻璃棉熔窑的格子砖一般采用碱性砖，上层97镁砖或98镁砖，中层95镁砖或96镁砖，下层镁铬砖和低气孔粘土砖。这样配置的格子砖成本较低，但因碱硼蒸汽析晶粘附在格子砖上，所以使用一年半左右需要更换格子砖。对于长窑龄的格子砖，十字形电熔锆刚玉砖是首选，当然投入成本会较高，是普通格子砖的6倍以上。

前炉结构

对于火焰加热的前炉，上部结构一般采用33#电熔锆刚玉砖，或烧结锆英石砖。而对于电加热的前炉，上部结构可以采用烧结莫来石砖。

与玻璃液接触的前炉结构，采用33#电熔锆刚玉砖或含铬30%的铬锆刚玉砖均可。

结束语

玻璃棉熔窑合理的耐火材料匹配是取得高效益的关键。当然，耐火材料的选择需要综合考虑窑龄、投资、耐火材料现状及生产周期等因素，使熔窑的运行最有效和最经济。