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유리조성이 지르코늄 내화물 침식에 미치는 영향

전문가 제언: ○ 유리 용해로는 그 수명이 많이 연장되어 최근에는 대략 10년 이상 가동하고 있다. 이는 내화물의 발전이 큰 공헌을 하였으며, 특히 전주내화물의 그 주역이다.

○ 용해로의 내화물 침식은 주로 두 가지 형태이며, 하나는 고온에서 용융유리와 접촉에 의한 침식이며, 다른 하나는 용해로 분위기(원료혼합물과 용융유리에서 발생한 가스)에 의한 침식이다. 용융유리와 접촉하게 되는 부위는 측벽부와 로의 바닥부분이다. 침식은 용융유리가 내화물과 화학반응에 의한 화학적 침식 및 용융유리의 흐름에 의한 물리적 침식이 동시에 일어나는 물리화학적 침식이다.

○ 화학적 침식은 용융유리와 내화물 계면에서 내화물의 특정성분(특히 유리상)이 용융유리 내의 알칼리 성분 간의 상호확산이 주원인이 된다. 특히 알칼리 성분의 확산속도는 유리의 점도에 의존하기 때문에 유리의 점도가 낮으면 대류가 커지며 침식이 가속된다. 실제 공장에서는 장기간 사용으로 침식이 심한 경우 내화물을 냉각시켜 침식을 억제한다.

○ 따라서 용해로에 사용되는 내화물은 용융유리에 의한 내침식성이 강하고, 오염이나 돌 등의 결점 발생이 없어야 한다. 이러한 내화물의 사용 조건에 적합한 내화물로 AZS(Al₂O₃, ZrO₂, SiO₂)계 전주내화물이 가장 많이 사용되고 있다.

○ 또한 내화물은 유리의 조성에 따라서 사용하는 종류를 선정하여야 한다. 예로 B₂O₃을 다량 함유한 산성도가 높은 붕규산 유리에는 치밀한 Zirconia 전주 내화물이 사용되고 있다. 유리 성분에서 B₂O₃을 필두로 Na₂O, CaO, PbO, BaO, 불화물 등 침식이 강한 성분의 사용이나 양에 따라서 내화물 선택에 주의하여야 한다.

○ 내화물은 전 세계적으로 사용되기 때문에 어느 정도 부위별, 유리 종류에 따라서 사용하는 종류가 일반화 되어있다. 그러나 용해로의 정기보수 시는 침식에 대한 정보를 유리전문가, 용해로 설계자, 내화물 제조업체가 상호 검토하여 보완하도록 하여야 한다.

저자: Minko, NI; Nartsev, VM; AF Min'ko, N. I.; Nartsev, V. M.
자료유형: 학술정보