我国玻璃窑用耐火材料现状及发展趋势

　　摘　要　介绍了我国玻璃窑用耐火材料的种类和对玻璃熔窑的影响，量化了玻璃窑用耐火材料的用量及发展趋势。
　　关键词　玻璃窑　耐火材料　现状　发展趋势
　　我国玻璃行业发展迅猛，早已成为世界第一玻璃生产大国。玻璃行业的快速发展，自然促进了我国玻璃窑用耐火材料的发展和技术进步，本文将就玻璃窑用耐火材料市场现状及发展趋势做简要分析。
　　1　玻璃窑用耐火材料及对玻璃熔窑的影响
　　1.1　玻璃窑用耐火材料的种类
　　由于窑炉生产玻璃的种类、窑炉的大小构造、玻璃产品质量要求及生产效率的不同，对耐火材料的性能和使用要求也不尽相同。目前，玻璃行业尤其是浮法玻璃窑炉主要使用的定型耐火材料，有熔铸耐火材料、硅砖和镁质耐火材料三大类。
　　（1）熔铸耐火材料
　　熔铸耐火材料是指用一定方法将配合料高温熔化后，浇注成具有一定形状的耐火制品。玻璃窑用熔铸耐火材料，主要包括熔铸锆刚玉（AZS）、熔铸氧化铝和氧化锆三大门类。其中，熔铸锆刚玉和熔铸氧化铝耐火材料是浮法玻璃窑、电子玻璃窑、日用玻璃窑、医药玻璃窑等各种玻璃熔窑的主体砌筑材料，其使用部位除与玻璃液接触的所有部位外，还用于火焰空间的胸墙、小炉平碹等重要部位。氧化锆质制品主要用于生产特种玻璃的电熔窑。目前，国际上只有欧洲西普、日本旭硝子等10来家公司能稳定生产熔铸耐火材料，且具有一定
　　实力和影响力。近年来，我国熔铸耐火材料发展很快，已有30余家可以生产，但绝大多数企业规模较小，仅有2~3家具有一定规模。
　　（2）硅砖
　　硅砖是玻璃窑用耐火材料的传统产品，主要用于熔窑大碹和部分火焰空间，硅砖的质量也关系到熔窑的正常运转与寿命。我国硅砖生产技术相对成熟，但产品质量不一。由于其他部位耐火材料使玻璃窑炉使用寿命延长，优质硅砖生产及研发越来越引起人们的高度重视。
　　（3）镁质耐火材料
　　玻璃窑用镁质耐火材料是碱性耐火材料制品，主要包括电熔镁砖、高纯镁砖、直接结合镁铬砖、镁锆砖等。镁质材料主要用于蓄热室，用量较大，是我国玻璃窑龄能否达到10年以上的主要薄弱环
　　节。我国菱镁矿储量相对丰富，早在50年代就已具有生产玻璃窑用镁质耐火材料能力，其制品主要用于国内，1953年开始对外出口。
　　1.2　耐火材料对玻璃熔窑的影响
　　耐火材料是玻璃熔窑的主要构筑材料，它对玻璃熔窑寿命、玻璃质量、能源消耗及产品成本都有决定性的影响。也就是说，玻璃熔制技术的发展在很大程度上依赖于耐火材料制品的技术进步和产品质量的提高。
　　1.2.1　对玻璃熔窑寿命的影响
　　玻璃的熔制是在高温下进行的，热点最高温度可达1 600℃或更高，所以耐火材料在玻璃生产过程中将被逐渐侵蚀。实践证明，配合料、玻璃液和碱蒸气与耐火材料之间的侵蚀反应与温度成指数函数关系，即随着温度的升高，侵蚀急剧增大。此外，碎玻璃的掺入率、燃料的种类、窑内气氛性质、燃油中的杂质含量等都对耐火材料的侵蚀有明
　　显的影响。耐火材料的侵蚀性能和侵蚀程度，决定玻璃熔窑的寿命。比如，目前我国浮法玻璃熔窑寿命8年左右，若能提高到10年以上可以大大减少冷修带来的经济损失。而解决和提高熔窑关键部位比如熔池、蓄热室、大碹耐火材料的使用寿命，是提高玻璃熔窑整
　　体寿命关键。
　　1.2.2　对玻璃熔窑规模的影响
　　众所周知，熔窑规模越大能耗越低，温度提高产量增加，大型熔窑有利于实现自动化和余热利用，熔窑大型化是提高质量、产量，降低能耗的主要途径之一。耐火材料的质量、精度直接影响大型玻璃熔窑的规模，比如是否能够满足熔窑跨度增大、温度提高、熔化率提高等技术要求至关重要。
　　1.2.3　对玻璃熔窑燃烧技术的影响
　　耐火材料的性能决定玻璃熔窑燃烧技术的应用和推广。众所周知，富氧、全氧燃烧技术和减压澄清技术等具有明显的节能效果，是玻璃熔窑的发展方向之一。采用这些技术会使碱蒸气和水蒸气的浓度大大升高，加速对耐火材料的侵蚀，对耐火材料的性能要求更为苛刻。
　　1.2.4　对玻璃产品质量的影响
　　玻璃熔窑用的耐火材料在玻璃生产过程中的侵蚀物熔解于玻璃液中，可能由于不均匀的熔解而导致玻璃缺陷比如结石、气泡、波筋等缺陷。所以，耐火材料的抗玻璃液及碱蒸气侵蚀能力和气泡析出指数等性能影响玻璃的产品质量。也就是说，在某种程度上，提高玻璃质量必须采用优质耐火材料。
　　2　我国玻璃窑用耐火材料用量分析及发展
　　趋势
　　2.1　玻璃熔窑分布情况
　　截止2007年年底，我国各种玻璃熔窑4 400余座，年生产能力约5 700万t。其中平板玻璃行业有490余座，年生产能力约4 000万t；玻璃纤维行业110余座，年生产能力约200万t；其它行业包括日用玻璃、医药玻璃及特种玻璃行业3800余座，年生产能力约1 500万t。
　　2.3　玻璃窑用耐火材料发展趋势
　　我国玻璃窑用耐火材料的发展，将继续围绕玻璃熔窑寿命、玻璃产品质量及成本、能源消耗及环保等方面进行，也就是说，玻璃窑用耐火材料所面临的主要问题是低温熔融方面的发展。即随着玻璃熔窑富氧燃烧、全氧燃烧、无砷材料的熔融工艺以及电助熔等技术推广应用，将对耐火材料尤其是熔铸耐火材料提出更高的要求。笔者认为，我国玻璃窑用耐火材料发展趋势应表现在以下三个方面。
　　（1）玻璃窑用耐火材料生产企业整合重组
　　我国玻璃窑用耐火材料生产企业大多生产规模较小，技术力量薄弱，工艺装备落后，产品质量难以保证。以熔铸耐火材料为例，近年来我国先后建成了熔铸耐火材料企业30多家，改变了我国熔铸耐火材料依赖进口的局面，其产品质量基本能够满足玻璃熔窑的使用要求。但相比欧洲西普、日本旭硝子等公司，除规模较小外，产品品种也相对单一。尚未形成以熔铸耐火材料为主，多品种生产经营的配套发展。即有势力和技术优势的熔铸或其他耐火材料生产企业，探索建立与碱性耐火材料、硅砖、锆刚玉质、莫来石耐火材料和新型不定型耐火材料等生产企业配套体系。也就是通过行业整合重组，打造1~2家能够提供整窑优质配套耐火材料的强势企业，减少由于多重配置而给玻璃企业所带来的影响。
　　（2）玻璃窑用耐火材料的比消耗越来越小
　　随着耐火材料质量和性能的提高，玻璃熔窑的寿命将越来越长。目前，新建浮法玻璃熔窑设计寿命可达10年，普通玻璃窑寿命为5~7年，特殊玻璃窑的寿命也达2年。也就是说，耐火材料的比消耗将越来越小。所以，笔者认为，我国玻璃窑用耐火材料在今后一段时期内，消费量不会有较大的增加，但耐火材料使用结构将会大幅改变，传统硅砖、普通镁砖其用量会大幅减少，而优质的熔铸耐火材料会大幅增加。另外，新型不定型耐火材料也将在玻璃熔窑上大量应用。
　　（3）玻璃与耐材生产企业合作研究耐火材料的优化配置
　　玻璃与耐材生产企业要加强技术合作，除研制开发适于玻璃熔窑用耐火材料新品外，应侧重研究玻璃熔窑不同部位耐火材料的优化配置，更加合理的延长熔窑使用寿命和优化相关技术指标。首先，要找到影响玻璃熔窑窑龄的关键部位，找到该部位耐火材料所存在的问题并予以解决；其次，技术合作要以经济效益和节能环保为中心，千万不能有所偏废，即玻璃企业不是仅仅为了实验，耐火材料企业也不是仅仅为了产品推销。总之，我国玻璃窑用耐火材料将随着玻璃制造业发展而不断发展，玻璃窑用耐火材料和玻璃制造业两者之间，在发展上互相促进，在技术上互相推动，在经营上互相依存的局面更加明显。