Aplicación de ladrillos de corindón fundido en hornos de fusión de vidrio flotado

Ladrillos de corindón fundidoSe funden alúminas en un horno de arco eléctrico y se moldean en un modelo específico de forma determinada, se recocen y se mantienen a alta temperatura, y luego se procesan para obtener el producto deseado. El proceso de producción general consiste en utilizar alúmina calcinada de alta pureza (superior al 95 %) y una pequeña cantidad de aditivos, introducir los ingredientes en el horno de arco eléctrico y verterlos en moldes prefabricados después de fundirlos a una temperatura superior a 2300 °C, luego mantenerlos calientes. Después del recocido, se extraen y la pieza extraída se convierte en un producto terminado que cumple con los requisitos después de un trabajo en frío preciso, un preensamblaje y una inspección.

Los ladrillos de corindón fundido se dividen en tres tipos según las diferentes formas cristalinas y cantidades de alúmina: el primero es α-Al₂O₃ como fase cristalina principal, llamado ladrillo de corindón α; el segundo es α-Al₂O₃ y las fases cristalinas β-Al₂O₃ están principalmente en el mismo contenido, llamado ladrillo de corindón αβ; el tercer tipo es principalmente fase cristalina β-Al₂O₃, llamado ladrillo de corindón β. Los ladrillos de corindón fundido comúnmente utilizados en hornos de fusión de vidrio flotado son el segundo y el tercer tipo, es decir, ladrillos de corindón αβ fundidos y ladrillos de corindón β. Este artículo se centrará en las propiedades físicas y químicas de los ladrillos de corindón αβ fundidos y los ladrillos de corindón β y su aplicación en hornos de fusión de vidrio flotado.

1. Análisis del rendimiento de los ladrillos de corindón fundido

1. 1 Ladrillo de corindón αβ fundido

Los ladrillos de corindón αβ fundido están compuestos por aproximadamente un 50 % de α-Al₂O₃ y β-Al₂O₃, y los dos cristales se entrelazan para formar una estructura muy densa, que posee una excelente resistencia a la corrosión alcalina. La resistencia a la corrosión a alta temperatura (superior a 1350 °C) es ligeramente inferior a la de los ladrillos AZS fundidos, pero a temperaturas inferiores a 1350 °C, su resistencia a la corrosión frente al vidrio fundido es equivalente a la de los ladrillos AZS fundidos. Debido a que no contiene Fe₂O₃, TiO₂ ni otras impurezas, la fase vítrea de la matriz es muy pequeña, y es menos probable que se produzcan partículas extrañas, como burbujas, al entrar en contacto con el vidrio fundido, por lo que la matriz vítrea no se contaminará.

Los ladrillos de corindón αβ fundido presentan una alta densidad de cristalización y una excelente resistencia a la corrosión por vidrio fundido a temperaturas inferiores a 1350 °C. Por ello, se utilizan ampliamente en la zona de trabajo y otras áreas de los hornos de fusión de vidrio, generalmente en canales de distribución, ladrillos de borde, ladrillos de entrada, etc. Los mejores ladrillos de corindón fundido del mundo son los fabricados por la empresa japonesa Toshiba.

1.2 Ladrillo de corindón β fundido

Los ladrillos de corindón β fundido están compuestos casi en un 100 % de β-Al₂O₃ y tienen una estructura cristalina de β-Al₂O₃ en forma de grandes placas. Son más grandes y menos resistentes. Pero, por otro lado, tienen buena resistencia al desconchado, especialmente muestran una resistencia extremadamente alta a la corrosión por vapores alcalinos fuertes, por lo que se utilizan en la estructura superior del horno de fusión de vidrio. Sin embargo, cuando se calientan en una atmósfera con bajo contenido de álcali, reaccionan con SiO₂ y el β-Al₂O₃ se descompone fácilmente y causa una contracción de volumen que provoca grietas y fisuras, por lo que se utilizan en lugares alejados de la dispersión de materias primas de vidrio.

1.3 Propiedades físicas y químicas de los ladrillos de corindón αβ y β fundidos

La composición química de los ladrillos de corindón α-β y β fundidos es principalmente Al 2 O 3 , la diferencia radica principalmente en la composición de la fase cristalina, y la diferencia en la microestructura conlleva la diferencia en las propiedades físicas y químicas tales como la densidad aparente, el coeficiente de expansión térmica y la resistencia a la compresión.

2. Aplicación de ladrillos de corindón fundido en hornos de fusión de vidrio.

Tanto el fondo como las paredes de la piscina están en contacto directo con el líquido de vidrio. Para todas las partes que están en contacto directo con el líquido de vidrio, la propiedad más importante del material refractario es la resistencia a la corrosión; es decir, que no se produzca ninguna reacción química entre el material refractario y el líquido de vidrio.

En los últimos años, al evaluar los indicadores de calidad de los materiales refractarios fundidos en contacto directo con vidrio fundido, además de la composición química, los indicadores físico-químicos y la composición mineral, también deben evaluarse los siguientes tres indicadores: índice de resistencia a la erosión del vidrio, índice de burbujas precipitadas e índice de cristalización precipitada.

Con los mayores requisitos de calidad del vidrio y la mayor capacidad de producción del horno, el uso de ladrillos eléctricos fundidos se extenderá. Los ladrillos fundidos comúnmente utilizados en hornos de fusión de vidrio son los de la serie AZS (Al₂O₃-ZrO₂-SiO₂). Cuando la temperatura del ladrillo AZS supera los 1350 ℃, su resistencia a la corrosión es de 2 a 5 veces mayor que la del ladrillo αβ-Al₂O₃. Los ladrillos de corindón αβ fundidos están compuestos de partículas finas de α-alúmina (53 %) y β-alúmina (45 %) dispuestas de forma escalonada, que contienen una pequeña cantidad de fase vítrea (alrededor del 2 %), rellenando los poros entre los cristales, con alta pureza, y pueden utilizarse como ladrillos para la pared de la piscina de refrigeración, ladrillos para el pavimento inferior de la parte de refrigeración y ladrillos de junta, etc.

La composición mineral de los ladrillos de corindón αβ fundido contiene solo una pequeña cantidad de fase vítrea, que no se filtra ni contamina el vidrio líquido durante su uso, y posee buena resistencia a la corrosión y excelente resistencia al desgaste a altas temperaturas por debajo de 1350 °C. Es la parte de enfriamiento del horno de fusión de vidrio. Es un material refractario ideal para las paredes, fondos y canales de los hornos de fusión de vidrio flotado. En el proyecto de ingeniería del horno de fusión de vidrio flotado, el ladrillo de corindón αβ fundido se utiliza como ladrillo de pared de la piscina en la parte de enfriamiento del horno de fusión de vidrio. Además, los ladrillos de corindón αβ fundido también se utilizan para ladrillos de pavimento y ladrillos de juntas de cubierta en la sección de enfriamiento.

El ladrillo de corindón β fundido es un producto blanco compuesto de cristales gruesos de β-Al₂O₃, que contiene entre un 92 % y un 95 % de Al₂O₃, con menos del 1 % de fase vítrea, y su resistencia estructural es relativamente débil debido a la red cristalina suelta. Baja, la porosidad aparente es inferior al 15 %. Dado que el Al₂O₃ se satura con sodio por encima de los 2000 °C, es muy estable frente al vapor alcalino a altas temperaturas, y su estabilidad térmica también es excelente. Sin embargo, cuando entra en contacto con SiO₂, el Na₂O contenido en el β-Al₂O₃ se descompone y reacciona con el SiO₂, y el β-Al₂O₃ se transforma fácilmente en α-Al₂O₃, lo que produce una gran contracción de volumen, causando grietas y daños. Por lo tanto, solo es adecuado para superestructuras alejadas del polvo de SiO2 en suspensión, como la superestructura de la piscina de trabajo de un horno de fusión de vidrio, la boquilla en la parte posterior de la zona de fusión y su parapeto cercano, la nivelación de hornos pequeños y otras partes.

Debido a que no reacciona con los óxidos volátiles de metales alcalinos, no habrá material fundido que se filtre de la superficie del ladrillo y contamine el vidrio. En el horno de fusión de vidrio flotado, debido al estrechamiento repentino de la entrada del canal de flujo de la parte de enfriamiento, es fácil que se produzca la condensación de vapor alcalino en este punto; por lo tanto, el canal de flujo en esta zona está hecho de ladrillos β fundidos, que son resistentes a la corrosión por vapor alcalino.

3. Conclusión

Gracias a las excelentes propiedades de los ladrillos de corindón fundido en cuanto a resistencia a la erosión del vidrio, a la formación de espuma y a la corrosión por piedras, y especialmente a su singular estructura cristalina, apenas contamina el vidrio fundido. Tiene importantes aplicaciones en cintas transportadoras de clarificación, secciones de enfriamiento, canales de alimentación, hornos pequeños y otras partes.