大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖的制备方法与流程

1.本发明属于耐火材料的制备技术领域，具体的涉及一种大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖的制备方法。


背景技术：

2.随着玻璃生产技术的飞跃性发展，玻璃熔窑作为玻璃生产的核心热工设备也向着效率更高、能耗更低的方向不断发展，要求熔窑提高燃烧强度、强化热辐射、增强热效率、减少热量损失、降低环境污染，因此建造熔窑的耐火材料需要承受更高的温度、更急剧的温度变化，更强烈的化学侵蚀和严酷的应力破坏。
3.玻璃熔窑是由各类耐火材料经科学配置相互不产生反应所构成的熔制玻璃的热工设备。由于各部位的物理、化学和机械条件各不相同，它们本身要求玻璃熔窑用耐火材料的性能要与其相适应，同时要求对各类相邻的其他种类耐火材料不会产生不利影响，以确保熔窑具有足够长的使用寿命。其主要任务是在依照尽可能经济的条件下，提供所需质量的玻璃。随着各类特种玻璃在日常生活中应用的增加，玻璃生产商要求新建的玻璃熔窑具有更高的熔炼温度、更长的熔炼时间以及更大的熔窑容量，现有的熔窑底部粘土大砖只具备普通熔窑主体的支撑能力和一定程度的抗玻璃液侵蚀能力，对于更大熔窑重量和更高温度的要求逐渐不能满足。
4.因此，亟需开发一种适合于大型浮法玻璃熔窑的池底大砖。


技术实现要素：

5.本发明的目的是：提供一种大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖的制备方法。采用该方法制备得到的池底大砖耐高温；抗玻璃液侵蚀，即使接触玻璃液的电熔铺面砖被玻璃液侵蚀穿透后仍然能够坚持使用及时排查，避免窑底洞穿发生突发生产事故；具有足够的支撑强度，显著的提高了熔窑的熔炼温度和热效率。
6.本发明所述的大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖的制备方法，由以下步骤组成：
7.(1)硅线石的分级精选：天然硅线石去除次品矿，然后破碎筛分成不同粒度并进行强磁除铁；
8.(2)将硅线石、合成莫来石、耐火粘土、莫来石细粉、木质素和高铝水泥按照一定的质量比混合，搅拌20
‑
30分钟，磨完后再次强磁除铁；
9.(3)浇筑制坯：将步骤(2)制备得到的粉状物、微硅粉、纸浆和水进行混合，将混合物倒入水平放置在震动平台上的模具中，经高频震动成型，得到坯体；
10.(4)排气：震动完成后连同模具一起吊下震动平台，用手持式震动器贴模具边壁以z字型运动，进行交叉排气；
11.(5)脱模干燥：坯体连同模具一起静置16
‑
24小时后脱模，脱模后自然养护一段时间，然后放入干燥室内进行干燥；
12.(6)高温煅烧：将步骤(5)干燥后的坯体放入高温窑炉内，于10
‑
12小时内升温至100
‑
110℃恒温24
‑
40小时，于40
‑
80小时内升温至500
‑
505℃恒温12
‑
24小时，于72
‑
100小时内升温至900
‑
910℃恒温24
‑
48小时，90
‑
160小时内升温至1200
‑
1205℃恒温20
‑
30小时，75
‑
95小时内升温至1520
‑
1525℃恒温15
‑
18小时，最后于36
‑
72小时内降温至105
‑
110℃开窑，然后冷却，经后处理制备得到大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖。
13.其中：
14.步骤(1)中所述的天然硅线石原料入厂后，先肉眼查看拣选去除颜色发暗杂质较多的次品矿，粉碎后精选，筛分成三个粒度等级，以重量百分数计，其中0.5
‑
1mm占8
‑
12％，1
‑
3mm占18
‑
22％，3
‑
5mm占68
‑
72％，分入不同料仓前强磁除铁。
15.优选的，步骤(1)中所述的天然硅线石原料入厂后，先肉眼查看拣选去除颜色发暗杂质较多的次品矿，粉碎后精选，筛分成三个粒度等级，以重量百分数计，其中0.5
‑
1mm占10％，1
‑
3mm占20％，3
‑
5mm占70％，分入不同料仓前强磁除铁。
16.步骤(2)中所述的硅线石、合成莫来石、耐火粘土、莫来石细粉、木质素和高铝水泥的质量和为100％；其中：硅线石50
‑
70％、合成莫来石10
‑
20％、耐火粘土10
‑
15％、莫来石细粉5
‑
10％、木质素3
‑
5％、高铝水泥1
‑
5％。
17.步骤(2)中所述的装入强力双轴搅拌机中搅拌20
‑
30分钟，使其他原料与耐火粘土充分混合、搓碾，使耐火粘土充分有效的浸润到矿物微粒表面，磨完后需要再次强磁除铁。
18.所述的硅线石包含以下化学组分：sio
2 35
‑
38％、al2o
3 58
‑
60％、fe2o
3 0.5
‑
1.0％。
19.所述的耐火粘土包含以下化学组分：46
‑
51％，al2o
3 39
‑
42％，fe2o
3 1.5
‑
2.5％。
20.所述的莫来石细粉的粒度为0.5
‑
1.5mm。
21.所述的高铝水泥为ca50
‑
a600。
22.所述的微硅粉包含以下化学组分：sio
2 75
‑
95％、al2o
3 0.8
‑
1.1％、fe2o
3 0.6
‑
0.9％、mgo 0.6
‑
0.8％、cao 0.2
‑
0.4％、na2o 1.1
‑
1.2％；粒度为200目。
23.所述的木质素为市售产品。
24.步骤(3)中所述的加入微硅粉的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的1
‑
3％。
25.步骤(3)中所述的加入水的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的5
‑
10％。
26.步骤(3)中所述的加入纸浆的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的1
‑
3％。
27.步骤(3)中所述的高频震动频率为80
‑
100次/分钟，时间＜40min。
28.步骤(3)中所述的模具的尺寸为：长1200
‑
5000mm，宽800
‑
2000mm，高500
‑
1000mm。
29.步骤(4)中所述的交叉排气的次数为4
‑
6次，排气过程在3分钟内完成，以免影响胚体凝固。
30.步骤(5)中所述的自然养护温度为15
‑
30℃，时间为24
‑
48h；所述的干燥温度为45
‑
65℃，干燥的目的是充分排除内部游离水，避免煅烧过程中胚体内部开裂和断纹。
31.步骤(6)中所述的后处理为按照熔窑设计要求切割为合适的尺寸和形状，并将池底大砖的六面打磨至光滑，尺寸公差控制在 0mm～
‑
1mm。
32.硅线石在高温超过1350℃会转变为莫来石相，在持续恒温的过程中固定莫来石相避免在使用过程中二次莫来石化产生砖体膨胀开裂。而莫来石化的程度越高产品耐温和高温稳定性越好。合成莫来石和莫来石细粉的加入是为了调整含铝量，在烧结过程中促进硅
线石完成二次莫来石化，配合硅线石使用达到指标要求。耐火粘土给烧结过程中硅线石颗粒膨胀提供缓冲，避免烧结过程中砖体开裂，高铝水泥和微硅粉起到粘结剂的作用；木质素和纸浆均为粘结剂，辅助耐火粘土粘结颗粒用。
33.由于砖体尺寸大，需要分阶段焙烧，充分烧透内部结构，使其在不同温度下产生化学反应变化，低温时稳固砖体防止砖材升温过快砖体内部的水分子迅速散发会导致砖体开裂，高温时的煅烧使硅线石变化成为莫来石相，恒温焙烧是稳固莫来石化，避免在使用过程中二次莫来石化的产生。
34.分阶段焙烧使得陶瓷结合更紧密，在按照设计尺寸加工切磨的过程中绝对不会产生脱粒现象，即使复杂异型尺寸也能精确加工。使用过程中高温下膨胀均匀，不易开裂。
35.采用本发明所述的方法制备得到的高温硅线石池底大砖，用于建造电子玻璃、高铝玻璃、超薄玻璃、超白玻璃、光伏玻璃以及日用玻璃等高端玻璃生产过程中必要的熔窑段底部，工作面能有效隔离玻璃液的侵蚀，同时耐温性能更高，实际使用温度高达1600℃，用于日熔量超过1100吨/天的大型熔窑，有足够的支撑强度，同时显著提高熔窑熔炼温度和热效率，帮助玻璃生产商提高玻璃质量，节约燃料成本。
36.本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
37.(1)采用本发明所述的方法制备得到的高温硅线石池底大砖，使用天然矿物硅线石为主体材料，具有致密的细粒结构，不易在玻璃生产过程中产生气泡，在长达28天左右的高温煅烧的过程中完成了二次莫来石化形成致密结晶，在实际使用过程中不会产生晶体膨胀，保持了良好的高温体积稳定性，在大型浮法玻璃窑底使用，确保了窑体的整体稳定性，在确保有足够高承重力的同时，提高熔窑整体热效率，节约燃料成本。
38.(2)采用本发明所述的方法制备得到的高温硅线石池底大砖，al2o3含量≥60％，fe2o3的含量≤1.0％，体积密度为≥2.45g/cm3，显气孔率≤18％，常温耐压强度≥65mpa，单位面积支撑强度＞650kg/cm2，荷重软化温度t
0.6
，0.2mpa荷重温度≥1500℃，1400℃x 2h的重烧线变化为
‑
0.2～0.1％。
39.(3)采用本发明所述的方法制备得到的高温硅线石池底大砖，抗玻璃液侵蚀，即使接触玻璃液的电熔铺面砖被玻璃液侵蚀穿透后仍然能够坚持使用及时排查，避免窑底洞穿发生突发生产事故。
40.(4)本发明所述的高温硅线石池底大砖的制备方法，原料来源广泛，工艺参数易于控制，适合产业化推广生产。
具体实施方式
41.以下结合实施例对本发明作进一步描述。
42.实施例1
43.本实施例1所述的大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖的制备方法，由以下步骤组成：
44.(1)硅线石的分级精选：天然硅线石去除次品矿，然后破碎筛分成不同粒度并进行强磁除铁；
45.(2)将硅线石、合成莫来石、耐火粘土、莫来石细粉、木质素和高铝水泥按照一定的质量比混合，搅拌20分钟，磨完后再次强磁除铁；
46.(3)浇筑制坯：将步骤(2)制备得到的粉状物、微硅粉、纸浆和水进行混合，将混合物倒入水平放置在震动平台上的模具中，经高频震动成型，得到坯体；
47.(4)排气：震动完成后连同模具一起吊下震动平台，用手持式震动器贴模具边壁以z字型运动，进行交叉排气；
48.(5)脱模干燥：坯体连同模具一起静置24小时后脱模，脱模后自然养护一段时间，然后放入干燥室内进行干燥；
49.(6)高温煅烧：将步骤(5)干燥后的坯体放入高温窑炉内，于11小时内持续升温至105℃恒温38小时，于60小时内持续升温至505℃恒温20小时，于92小时内持续升温至905℃恒温40小时，145小时内升温至1200℃恒温27小时，85小时内升温至1520℃恒温17小时，最后于58小时内逐渐降温至110℃开窑，然后冷却，经后处理制备得到大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖。
50.其中：
51.步骤(1)中所述的天然硅线石原料入厂后，先肉眼查看拣选去除颜色发暗杂质较多的次品矿，粉碎后精选，筛分成三个粒度等级，以重量百分数计，其中0.5
‑
1mm占8％，1
‑
3mm占20％，3
‑
5mm占72％，分入不同料仓前强磁除铁。
52.步骤(2)中所述的硅线石、合成莫来石、耐火粘土、莫来石细粉、木质素和高铝水泥的质量和为100％；其中：硅线石60％、合成莫来石15％、耐火粘土12％、莫来石细粉7％、木质素4％、高铝水泥2％。
53.步骤(2)中所述的装入强力双轴搅拌机中搅拌20分钟，使其他原料与耐火粘土充分混合、搓碾，使耐火粘土充分有效的浸润到矿物微粒表面，磨完后需要再次强磁除铁。
54.所述的硅线石包含以下化学组分：sio
2 38％、al2o
3 60％、fe2o
3 0.5％。
55.所述的耐火粘土包含以下化学组分：sio
2 50％，al2o
3 41％，fe2o
3 1.7％。
56.所述的莫来石细粉的粒度为1.0mm。
57.所述的高铝水泥为ca50
‑
a600。
58.所述的微硅粉包含以下化学组分：sio
2 95％、al2o
3 1.0％、fe2o
3 0.7％、mgo 0.6％、cao 0.2％、na2o 1.1％；粒度为200目。
59.所述的木质素为市售产品。
60.步骤(3)中所述的加入微硅粉的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的2％。
61.步骤(3)中所述的加入水的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的7％。
62.步骤(3)中所述的加入纸浆的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的3％。
63.步骤(3)中所述的高频震动频率为90次/分钟，时间为33min。
64.步骤(3)中所述的模具的尺寸为：长1200mm，宽800mm，高500mm。
65.步骤(4)中所述的交叉排气的次数为5次，排气过程在3分钟内完成，以免影响胚体凝固。
66.步骤(5)中所述的自然养护温度为20℃，时间为32h；所述的干燥温度为65℃，干燥的目的是充分排除内部游离水，避免煅烧过程中胚体内部开裂和断纹。
67.步骤(6)中所述的后处理为按照熔窑设计要求切割为合适的尺寸和形状，并将池底大砖的六面打磨至光滑，尺寸公差控制在 0mm～
‑
1mm。
68.实施例2
69.本实施例2所述的大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖的制备方法，由以下步骤组成：
70.(1)硅线石的分级精选：天然硅线石去除次品矿，然后破碎筛分成不同粒度并进行强磁除铁；
71.(2)将硅线石、合成莫来石、耐火粘土、莫来石细粉、木质素和高铝水泥按照一定的质量比混合，搅拌30分钟，磨完后再次强磁除铁；
72.(3)浇筑制坯：将步骤(2)制备得到的粉状物、微硅粉、纸浆和水进行混合，将混合物倒入水平放置在震动平台上的模具中，经高频震动成型，得到坯体；
73.(4)排气：震动完成后连同模具一起吊下震动平台，用手持式震动器贴模具边壁以z字型运动，进行交叉排气；
74.(5)脱模干燥：坯体连同模具一起静置16小时后脱模，脱模后自然养护一段时间，然后放入干燥室内进行干燥；
75.(6)高温煅烧：将步骤(5)干燥后的坯体放入高温窑炉内，于10小时内持续升温至100℃恒温27小时，于53小时内持续升温至500℃恒温19小时，于87小时内持续升温至910℃恒温36小时，104小时内升温至1205℃恒温23小时，81小时内升温至1520℃恒温16小时，最后于50小时内逐渐降温至110℃开窑，然后冷却，经后处理制备得到大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖。
76.其中：
77.步骤(1)中所述的天然硅线石原料入厂后，先肉眼查看拣选去除颜色发暗杂质较多的次品矿，粉碎后精选，筛分成三个粒度等级，以重量百分数计，其中0.5
‑
1mm占12％，1
‑
3mm占18％，3
‑
5mm占70％，分入不同料仓前强磁除铁。
78.步骤(2)中所述的硅线石、合成莫来石、耐火粘土、莫来石细粉、木质素和高铝水泥的质量和为100％；其中：硅线石50％、合成莫来石20％、耐火粘土15％、莫来石细粉8％、木质素3％、高铝水泥4％。
79.步骤(2)中所述的装入强力双轴搅拌机中搅拌30分钟，使其他原料与耐火粘土充分混合、搓碾，使耐火粘土充分有效的浸润到矿物微粒表面，磨完后需要再次强磁除铁。
80.所述的硅线石包含以下化学组分：sio
2 38％、al2o
3 60％、fe2o
3 0.5％。
81.所述的耐火粘土包含以下化学组分：sio
2 50％，al2o
3 41％，fe2o
3 1.7％。
82.所述的莫来石细粉的粒度为1.5mm。
83.所述的高铝水泥为ca50
‑
a600。
84.所述的微硅粉包含以下化学组分：sio
2 95％、al2o
3 1.0％、fe2o
3 0.7％、mgo 0.6％、cao 0.2％、na2o 1.1％；粒度为200目。
85.所述的木质素为市售产品。
86.步骤(3)中所述的加入微硅粉的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的1％。
87.步骤(3)中所述的加入水的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的10％。
88.步骤(3)中所述的加入纸浆的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的3％。
89.步骤(3)中所述的高频震动频率为80次/分钟，时间为38min。
90.步骤(3)中所述的模具的尺寸为：长3100mm，宽1400mm，高750mm。
91.步骤(4)中所述的交叉排气的次数为4次，排气过程在3分钟内完成，以免影响胚体
凝固。
92.步骤(5)中所述的自然养护温度为30℃，时间为24h；所述的干燥温度为65℃，干燥的目的是充分排除内部游离水，避免煅烧过程中胚体内部开裂和断纹。
93.步骤(6)中所述的后处理为按照熔窑设计要求切割为合适的尺寸和形状，并将池底大砖的六面打磨至光滑，尺寸公差控制在 0mm～
‑
1mm。
94.实施例3
95.本实施例3所述的大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖的制备方法，由以下步骤组成：
96.(1)硅线石的分级精选：天然硅线石去除次品矿，然后破碎筛分成不同粒度并进行强磁除铁；
97.(2)将硅线石、合成莫来石、耐火粘土、莫来石细粉、木质素和高铝水泥按照一定的质量比混合，搅拌30分钟，磨完后再次强磁除铁；
98.(3)浇筑制坯：将步骤(2)制备得到的粉状物、微硅粉、纸浆和水进行混合，将混合物倒入水平放置在震动平台上的模具中，经高频震动成型，得到坯体；
99.(4)排气：震动完成后连同模具一起吊下震动平台，用手持式震动器贴模具边壁以z字型运动，进行交叉排气；
100.(5)脱模干燥：坯体连同模具一起静置20小时后脱模，脱模后自然养护一段时间，然后放入干燥室内进行干燥；
101.(6)高温煅烧：将步骤(5)干燥后的坯体放入高温窑炉内，于12小时内持续升温至110℃恒温40小时，于80小时内持续升温至500℃恒温24小时，于100小时内持续升温至900℃恒温48小时，160小时内升温至1200℃恒温30小时，95小时内升温至1520℃恒温18小时，最后于72小时内逐渐降温至110℃开窑，然后冷却，经后处理制备得到大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖。
102.其中：
103.步骤(1)中所述的天然硅线石原料入厂后，先肉眼查看拣选去除颜色发暗杂质较多的次品矿，粉碎后精选，筛分成三个粒度等级，以重量百分数计，其中0.5
‑
1mm占10％，1
‑
3mm占20％，3
‑
5mm占70％，分入不同料仓前强磁除铁。
104.步骤(2)中所述的硅线石、合成莫来石、耐火粘土、莫来石细粉、木质素和高铝水泥的质量和为100％；其中：硅线石68％、合成莫来石10％、耐火粘土10％、莫来石细粉5％、木质素5％、高铝水泥2％。
105.步骤(2)中所述的装入强力双轴搅拌机中搅拌30分钟，使其他原料与耐火粘土充分混合、搓碾，使耐火粘土充分有效的浸润到矿物微粒表面，磨完后需要再次强磁除铁。
106.所述的硅线石包含以下化学组分：sio
2 38％、al2o
3 60％、fe2o
3 0.5％。
107.所述的耐火粘土包含以下化学组分：sio
2 50％，al2o
3 41％，fe2o
3 1.7％。
108.所述的莫来石细粉的粒度为0.5mm。
109.所述的高铝水泥为ca50
‑
a600。
110.所述的微硅粉包含以下化学组分：sio
2 95％、al2o
3 1.0％、fe2o
3 0.7％、mgo 0.6％、cao 0.2％、na2o 1.1％；粒度为200目。
111.所述的木质素为市售产品。
112.步骤(3)中所述的加入微硅粉的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的3％。
113.步骤(3)中所述的加入水的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的8％。
114.步骤(3)中所述的加入纸浆的质量占步骤(2)制备得到的粉状物的2％。
115.步骤(3)中所述的高频震动频率为100次/分钟，时间为30min。
116.步骤(3)中所述的模具的尺寸为：长5000mm，宽2000mm，高1000mm。
117.步骤(4)中所述的交叉排气的次数为6次，排气过程在3分钟内完成，以免影响胚体凝固。
118.步骤(5)中所述的自然养护温度为25℃，时间为30h；所述的干燥温度为60℃，干燥的目的是充分排除内部游离水，避免煅烧过程中胚体内部开裂和断纹。
119.步骤(6)中所述的后处理为按照熔窑设计要求切割为合适的尺寸和形状，并将池底大砖的六面打磨至光滑，尺寸公差控制在 0mm～
‑
1mm。
120.对比例1
121.本对比例1所述的玻璃熔窑高温硅线石池底大砖的制备方法与实施例3相同，唯一的不同点在于高温煅烧步骤不同，本对比例3所述的高温煅烧为：将步骤(5)干燥后的坯体放入高温窑炉内，以9.5℃/h的升温速率升温至1520℃恒温447小时，最后于72小时内逐渐降温至110℃开窑，然后冷却，经后处理制备得到大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖。
122.对实施例1
‑
3和对比例1制备得到高温硅线石池底大砖进行性能检测，结果如下表1所示。
123.表1大型浮法玻璃熔窑高温硅线石池底大砖性能检测指标
[0124][0125][0126]
体积密度和显气孔率采用gb/t 2997
‑
2015致密定形耐火制品体积密度、显气孔率和真气孔率试验方法测定；常温耐压强度采用gb/t5072
‑
2008耐火材料常温耐压强度试验方法测定。
[0127]
当然，上述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定对本发明的实施例范围。本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的均等变化与改进等，均应归属于本发明的专利涵盖范围内。