Lydyto korundo plytų naudojimas plaukiojančio stiklo lydymo krosnyje

Lydytos korundo plytosIšlydytas aliuminio oksidas elektrinėje lanko krosnyje ir išliejamas į tam tikros formos modelį, atkaitinamas ir termiškai konservuojamas, o tada apdorojamas norint gauti norimą produktą. Bendras gamybos procesas yra toks: naudojamas labai grynas kalcinuotas aliuminio oksidas (daugiau nei 95 %) ir nedidelis kiekis priedų, sudedamosios dalys dedamos į elektrinę lanko krosnį, išlydytos aukštoje temperatūroje, aukštesnėje nei 2300 °C, ir išlietos į surenkamas formas, o po atkaitinimo išimamos, o ištrauktas ruošinys tampa galutiniu produktu, atitinkančiu reikalavimus po tikslaus šaltojo apdirbimo, išankstinio surinkimo ir patikrinimo.

Lydytos korundo plytos skirstomos į tris tipus pagal skirtingas kristalines formas ir aliuminio oksido kiekį: pirmoji yra α-Al2O3 kaip pagrindinė kristalinė fazė, vadinama α-korundo plytomis; antroji yra α-Al2, kurioje O3 ir β-Al2O3 kristalinės fazės daugiausia yra vienodo kiekio, vadinamos αβ korundo plytomis; trečioji rūšis yra daugiausia β-Al2O3 kristalinės fazės, vadinamos β korundo plytomis. Lydytos korundo plytos, dažniausiai naudojamos flotacinio stiklo lydymo krosnyse, yra antrosios ir trečiosios rūšys, būtent lydytos αβ korundo plytos ir β korundo plytos. Šiame straipsnyje daugiausia dėmesio bus skiriama lydytų αβ korundo plytų ir β korundo plytų fizinėms ir cheminėms savybėms bei jų pritaikymui flotacinio stiklo lydymo krosnyse.

1. Lydytų korundo plytų eksploatacinių savybių analizė

1. 1 Lydyto αβ korundo plyta

Lydytos αβ korundo plytos sudarytos iš maždaug 50 % α-Al₂O₃ ir β-Al₂O₃, o šie du kristalai yra susipynę ir sudaro labai tankią struktūrą, pasižyminčią puikiu atsparumu šarmų korozijai. Aukštoje temperatūroje (virš 1350 °C) atsparumas korozijai yra šiek tiek prastesnis nei lydytų AZS plytų, tačiau žemesnėje nei 1350 °C temperatūroje jų atsparumas korozijai išlydytam stiklui yra lygiavertis lydytų AZS plytų atsparumui korozijai. Kadangi jose nėra Fe₂O₃, TiO₂ ir kitų priemaišų, matricos stiklo fazė yra labai maža, o kontaktuojant su išlydytu stiklu, mažiau tikėtina, kad atsiras pašalinių medžiagų, tokių kaip burbuliukai, todėl matricos stiklas nebus užterštas.

Lydytos αβ korundo plytos yra tankios kristalizacijos ir pasižymi puikiu atsparumu korozijai išlydyto stiklo atžvilgiu žemesnėje nei 1350 °C temperatūroje, todėl jos plačiai naudojamos stiklo lydymo krosnių darbo baseine ir už jo ribų, dažniausiai latakuose, lūpų plytose, vartų plytose ir kt. Geriausiai pasaulyje lydytas korundo plytas gamina Japonijos įmonė „Toshiba“.

1.2 Lydytas β korundo plytas

Lydytos β-korundo plytos sudarytos iš beveik 100 % β-Al2O3 ir turi didelę, plokštelinę β-Al2O3 kristalinę struktūrą. Jos didesnės ir silpnesnės. Kita vertus, jos pasižymi geru atsparumu skilinėjimui, ypač dideliu atsparumu korozijai stipriems šarmų garams, todėl naudojamos viršutinėje stiklo lydymo krosnių konstrukcijoje. Tačiau, kaitinant jas mažo šarmų kiekio atmosferoje, jos reaguoja su SiO2, o β-Al2O3 lengvai suskyla ir sukelia tūrio susitraukimą, dėl kurio atsiranda įtrūkimų ir įtrūkimų, todėl jos naudojamos vietose, toli nuo stiklo žaliavų išsibarstymo.

1.3 Lydytų αβ ir β korundo plytų fizikinės ir cheminės savybės

Lydytų α-β ir β korundo plytų cheminė sudėtis daugiausia yra Al₂O₃, skirtumas daugiausia yra kristalinės fazės sudėtyje, o mikrostruktūros skirtumas lemia fizikinių ir cheminių savybių, tokių kaip tūrinis tankis, šiluminio plėtimosi koeficientas ir gniuždymo stipris, skirtumus.

2. Lydytų korundo plytų panaudojimas stiklo lydymo krosnyse

Tiek baseino dugnas, tiek sienelė tiesiogiai liečiasi su stiklo skysčiu. Visoms dalims, tiesiogiai besiliečiančioms su stiklo skysčiu, svarbiausia ugniai atsparios medžiagos savybė yra atsparumas korozijai, t. y. tarp ugniai atsparios medžiagos ir stiklo skysčio nevyksta cheminė reakcija.

Pastaraisiais metais vertinant lydytų ugniai atsparių medžiagų, tiesiogiai besiliečiančių su išlydytu stiklu, kokybės rodiklius, be cheminės sudėties, fizikinių ir cheminių rodiklių bei mineralinės sudėties, reikia įvertinti ir šiuos tris rodiklius: stiklo atsparumo erozijai indeksą, nusodintų burbuliukų indeksą ir nusodintų kristalų indeksą.

Dėl aukštesnių stiklo kokybės reikalavimų ir didesnių krosnies gamybos pajėgumų, lydytų elektrinių plytų naudojimas bus platesnis. Stiklo lydymo krosnyse dažniausiai naudojamos AZS serijos (Al₂O₃-ZrO₂-SiO₂) lydytos plytos. Kai AZS plytų temperatūra viršija 1350 ℃, jų atsparumas korozijai yra 2–5 kartus didesnis nei αβ-Al₂O₃ plytų. Lydytos αβ korundo plytos sudarytos iš glaudžiai išdėstytų α-aliuminio oksido (53 %) ir β-aliuminio oksido (45 %) smulkių dalelių, kuriose yra nedidelis kiekis stiklo fazės (apie 2 %), užpildančios poras tarp kristalų, pasižyminčios dideliu grynumu ir gali būti naudojamos kaip aušinimo dalis baseinų sienų plytoms ir aušinimo dalis dugno grindiniams, plytoms ir siūlių plytoms ir kt.

Lydytų αβ korundo plytų mineralinėje sudėtyje yra tik nedidelis kiekis stiklo fazės, kuri naudojimo metu neišsigers ir neužterš stiklo skysčio, be to, jos pasižymi geru atsparumu korozijai ir puikiu atsparumu dilimui žemesnėje nei 1350 °C temperatūroje. Tai yra stiklo lydymo krosnies aušinimo dalis. Tai ideali ugniai atspari medžiaga flotacinio stiklo lydymo krosnių rezervuarų sienelėms, dugnams ir latakams. Plokštinio stiklo lydymo krosnies inžinerijos projekte lydytos αβ korundo plytos naudojamos kaip stiklo lydymo krosnies aušinimo dalies baseino sienelių plytos. Be to, lydytos αβ korundo plytos taip pat naudojamos grindinio plytoms ir dengiamosioms siūlių plytoms aušinimo zonoje.

Lydytas β korundo plyta yra baltas produktas, sudarytas iš stambių β-Al2O3 kristalų, kuriame yra 92–95 % Al2O3, tik mažiau nei 1 % stiklo fazės, o dėl laisvos kristalinės gardelės jo struktūrinis stiprumas yra gana silpnas. Mažas, tariamas poringumas yra mažesnis nei 15 %. Kadangi pats Al2O3 yra prisotintas natrio virš 2000 °C, jis yra labai atsparus šarmų garams aukštoje temperatūroje, o jo terminis stabilumas taip pat puikus. Tačiau, kontaktuodamas su SiO2, β-Al2O3 esantis Na2O skyla ir reaguoja su SiO2, o β-Al2O3 lengvai virsta α-Al2O3, dėl to labai susitraukia tūris, atsiranda įtrūkimų ir pažeidimų. Todėl jis tinka tik antstatams, esantiems atokiau nuo SiO2 skraidančių dulkių, pavyzdžiui, stiklo lydymo krosnies darbinio baseino antstatui, lydymo zonos gale esančiam latakui ir šalia esančiam parapetui, mažoms krosnies išlyginimo dalims ir kitoms dalims.

Kadangi jis nereaguoja su lakiaisiais šarminių metalų oksidais, iš plytų paviršiaus neištekės išlydyta medžiaga, kuri užterštų stiklą. Plokščiojo stiklo lydymo krosnyje dėl staigaus aušinimo dalies srauto kanalo įleidimo angos susiaurėjimo čia lengva kondensuotis šarminiams garams, todėl srauto kanalas čia pagamintas iš lydytų β plytų, kurios yra atsparios šarminių garų korozijai.

3. Išvada

Dėl puikių lydytų korundo plytų savybių, tokių kaip atsparumas stiklo erozijai, putojimui ir akmenims, ypač dėl unikalios kristalinės struktūros, jos beveik neužteršia išlydyto stiklo. Jos plačiai naudojamos skaidrinimo juostose, aušinimo sekcijose, bėgeliuose, mažose krosnyse ir kitose dalyse.