歡迎您來(lái)到中華陶瓷網(wǎng) [簡(jiǎn)體版] [繁體版] [網(wǎng)通站]  會(huì)員中心  RSS定閱  留言  關(guān)于我們   客服中心
中華陶瓷網(wǎng)
 網(wǎng)站首頁(yè) 行業(yè)專題 人物專訪 陶瓷收藏 電子雜志 陶瓷裝飾 經(jīng)營(yíng)管理 會(huì)員服務(wù) 廣告服務(wù)
 直通產(chǎn)區(qū) 福建德化 景德鎮(zhèn)市 佛山潮州 山東淄博 湖南醴陵 河北唐山 本網(wǎng)動(dòng)態(tài) 網(wǎng)站建設(shè)
首頁(yè)  資訊  企業(yè)  產(chǎn)品  供應(yīng)  求購(gòu)  展會(huì)  招聘  搜索  文化  商城  名家  技術(shù)  圖庫(kù)  百科  營(yíng)銷管理  陶瓷之路
國(guó)際貿(mào)易 更多...
相關(guān)下載 更多...
陶機(jī)技術(shù) 更多...
您的位置: 首頁(yè)>陶瓷技術(shù)>>窯爐技術(shù)>>|
淺談陶瓷窯爐燒成氣氛的控制

發(fā)布:2008-8-14 16:26:09  來(lái)源: 科技在線 [字體: ]

1、燒成氣氛的概念

  陶瓷產(chǎn)品的燒成氣氛是指在燒制的過(guò)程中,窯爐內(nèi)的燃燒產(chǎn)物中所含的游離氧與還原成分的百分比。一般將燒成氣氛分為氧化氣氛和還原氣氛兩種。游離氧含量在8%以上的稱為強(qiáng)氧化氣氛,游離氧含量在4%~5%的稱為普通氧化氣氛,游離氧含量1%~1.5%的稱為中性氣氛;當(dāng)游離氧的含量小于1%,并且CO含量在3%以下時(shí),稱為弱還原氣氛,CO含量在5%以上的稱為強(qiáng)還原氣氛。

  在實(shí)際生產(chǎn)中,采用何種氣氛制度來(lái)燒制陶瓷產(chǎn)品,要根據(jù)產(chǎn)品配方中原料的組成以及燒制過(guò)程中各階段的物化反映情況來(lái)確定。當(dāng)原料中所含有機(jī)物和碳較少,且粘性低、吸附性弱、含鐵量較高時(shí),適合與還原氣氛燒成;反之,則適合與氧化氣氛燒成。

2、燒成氣氛對(duì)產(chǎn)品性能的影響

    眾所周知,氣氛會(huì)影響陶瓷坯體在高溫下的物化反應(yīng)速度、體積變化、晶粒尺寸與氣孔大小等,尤其對(duì)陶瓷坯的顏色、透光度和釉面質(zhì)量的影響,更顯突出。

    2.1影響鐵和鈦的化合價(jià)

    在實(shí)際生產(chǎn)中,當(dāng)氧化氣氛燒成時(shí),坯料中的Fe2O3在含堿量較低的玻璃相中熔解度很低,可析出膠態(tài)的Fe2O3使坯顯黃色;當(dāng)還原氣氛燒成時(shí),形成的FeO熔化在玻璃相中呈淡青色。另外,當(dāng)坯體中的氧化鐵含量一定時(shí),若用氧化氣氛燒成,被釉層所封閉的Fe2O3將有一部分與SiO2反應(yīng)生成鐵橄欖石并放出氧,其反應(yīng)如下:

    2Fe2O3+2 SiO2→2(2FeO·SiO2)+O2↑

    反應(yīng)生成的氧會(huì)使釉面形成氣泡與孔洞,而殘留的Fe2O3會(huì)使坯體呈黃色。對(duì)含鈦較高的坯料應(yīng)避免用還原氣氛燒成,否則部分TiO2會(huì)變成藍(lán)至紫色Ti2O3,還可能形成黑色2FeO·Ti2O3尖晶石和一系列鐵鈦混合晶體,從而呈色加深。

    2.2使SiO2還原和CO分解

    在一定的溫度下,還原氣氛可使SiO2還原為氣態(tài)的SiO,在較低的溫度下它將按2SiO→SiO2+Si 分解,因而在制品表面形成Si的黑斑。還原氣氛中的CO在一定的溫度下會(huì)按2CO→CO2+C分解。在400℃時(shí)CO2是穩(wěn)定的,而在1000℃時(shí),僅有0.7%(體積)CO2。CO的分解在800℃以下才速度較快,而高于800℃時(shí)需要一定的催化劑。碳雖也有催化作用,但要求一定的表面積,游離態(tài)的氧化鐵催化作用則與表面積無(wú)關(guān),因此在還原氣氛中很可能因CO分解出碳沉積在坯、釉上形成黑斑。若再繼續(xù)升高溫度燒成,在碳被封閉在坯體中;若再被氧化成CO2就會(huì)形成氣泡,對(duì)吸附性能強(qiáng)的坯體尤為嚴(yán)重。

3、燒成氣氛對(duì)產(chǎn)品缺陷的影響

    陶瓷產(chǎn)品在燒成過(guò)程中會(huì)發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng),如水分的蒸發(fā),鹽類的分解,有機(jī)物、碳和硫化物的氧化,晶型的轉(zhuǎn)變,晶相的形成等。這些物理化學(xué)反應(yīng)的速度,除了受溫度影響之外,氣氛對(duì)其也有很大的影響,如果控制不當(dāng),就會(huì)使陶瓷產(chǎn)品產(chǎn)生各種缺陷,下面介紹最常見(jiàn)的幾種缺陷。

    3.1黑心

    陶瓷產(chǎn)品的黑心是指在坯體的燒成過(guò)程中,有機(jī)物、硫化物、碳化物等因氧化不足而生成碳粒和鐵質(zhì)的還原物,致使坯體中間呈黑色或者灰色、黃色等現(xiàn)象。黑心缺陷的存在會(huì)影響陶瓷產(chǎn)品的強(qiáng)度、吸水率、色澤等性能指標(biāo)。陶瓷產(chǎn)品產(chǎn)生黑心缺陷的關(guān)鍵是有機(jī)物、碳化物、硫化物氧化不足,陶瓷產(chǎn)品在燒成過(guò)程的低溫階段發(fā)生有機(jī)物的分解和如下的氧化反應(yīng):

    FeS2+O2→FeS+SO2↑(350~450℃)

    4FeS+7O2→2Fe2O3+4SO2↑(500~800℃)

    C+O2→CO2↑(600℃以上)

    在此階段如果氧化氣氛不足,有機(jī)物的分解和上述的氧化反應(yīng)就無(wú)法完全地進(jìn)行,C、FeS2和FeO等過(guò)多地殘留積聚在坯體內(nèi)而使坯體呈黑色、灰色、黃色。在實(shí)際生產(chǎn)中要消除產(chǎn)品黑心,須在600~650℃讓有機(jī)物開(kāi)始燃燒,在300~850℃讓有機(jī)物、鐵化合物和碳充分氧化,也就是說(shuō),應(yīng)在預(yù)熱帶保證足夠強(qiáng)的氧化氣氛。另外,在燒成的低溫階段,煙氣中的CO會(huì)被分解,反應(yīng)式如下:

    2CO→2C↓+O2↑

    這一分解在800℃以上時(shí)會(huì)比較明顯,而800℃以下時(shí),在有一定催化劑的情況下反映也很明顯(游離態(tài)的FeO就是很好的催化劑)。如果在低溫階段窯內(nèi)的氧化氣氛不足,且存在還原氣氛的情況下,由于在還原氣氛中存在的FeO,因此CO會(huì)激烈分解而析出C。在低溫階段由于坯體的氣孔率較高,析出的C很容易被吸附在坯體氣孔的表面而形成黑斑缺陷。

    3.2氣泡和針孔

    陶瓷產(chǎn)品在燒成過(guò)程的低溫階段,除了發(fā)生前面所述的氧化反應(yīng)外,還伴隨著碳酸鹽的分解:

    MgCO3→MgO+CO2↑(500~750℃)

    CaCO3→CaO+CO2↑(550~1000℃)

    這些反應(yīng)的速度和完全程度都受到氣氛的影響,氧化氣氛足夠時(shí),反應(yīng)會(huì)快且進(jìn)行得更完全;反之,反應(yīng)速度變緩且不完全。當(dāng)燒成過(guò)程進(jìn)入高溫階段后,坯體出現(xiàn)液相,反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體無(wú)法自由排出坯體外,于是便出現(xiàn)針孔、氣泡等缺陷。

    在低溫階段將坯體內(nèi)的氣體成分全部氧化分解是不可能的,因?yàn)樘妓猁}和Fe2O3在氧化氣氛中要在高于1300℃以上才進(jìn)行分解,但是在這樣高的溫度區(qū)域,坯體已經(jīng)有液相存在,粘度減小,分解出來(lái)的氣泡會(huì)沖破液相逸出,造成釉面不平,或者殘留在釉層內(nèi),形成氣泡缺陷。為解決這一問(wèn)題,在高溫前(1000℃左右)要將燒成氣氛控制為還原氣氛,讓Fe2O3及硫酸鹽類發(fā)生如下還原分解:

    Fe2O3+CO→2FeO+CO2↑

    CaSO4+CO→CaSO3+CO2↑

    CaSO4→CaO+SO2↑

    3.3色差

    陶瓷產(chǎn)品的色差是指單件產(chǎn)品的各部位或單件(批)產(chǎn)品之間的呈色深淺不一的顯現(xiàn)。在陶瓷坯體和釉料的原料中,總會(huì)或多或少地引入一些鐵、鈦化合物,在燒結(jié)過(guò)程中燒成氣氛的不同會(huì)影響到鐵、鈦存在的價(jià)數(shù),不同價(jià)數(shù)的鐵、鈦會(huì)有不同的呈色,當(dāng)燒成氣氛不穩(wěn)定時(shí),坯體的呈色相應(yīng)改變,從而形成產(chǎn)品的色差。

    目前,市場(chǎng)上流行的釩鈦金屬磚,由于其坯料含鈦較高,如在還原氣氛下會(huì)有部分TiO2轉(zhuǎn)變成藍(lán)色至紫色的Ti2O3,形成色差,也有可能形成黑色的FeO·Ti2O3尖晶石和鐵鈦混合晶體,從而加深鐵的呈色,形成磚面顏色深淺不一,其反應(yīng)式如下:

    TiO2+CO→Ti2O3+CO2↑

    FeO+2TiO2+CO→FeO·Ti2O3+CO2↑

4、燒成氣氛的控制

    燒成氣氛的控制受到窯爐結(jié)構(gòu)和設(shè)備配置的限制,比如風(fēng)機(jī)風(fēng)量的大小,風(fēng)管直徑的大小,排煙口、抽熱口、抽濕口位置的設(shè)置等,都會(huì)影響到燒成氣氛的控制。但是,最關(guān)鍵的還是穩(wěn)定壓力制度和合理操作燃燒器。

    4.1穩(wěn)定壓力制度

壓力變化會(huì)影響到氣體的流動(dòng)狀態(tài),因此窯內(nèi)壓力制度的波動(dòng)會(huì)引起氣氛的波動(dòng),要控制好氣氛,就必須穩(wěn)定好壓力制度,而穩(wěn)定壓力制度的關(guān)鍵在于控制好零壓面。在窯爐預(yù)熱帶,因要排走水分和燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣,故壓力相對(duì)比窯外環(huán)境的低,對(duì)比之下窯內(nèi)氣壓處于負(fù)壓狀態(tài);在冷卻帶要鼓入冷空氣使制品冷卻,壓力相對(duì)比窯外環(huán)境的高,對(duì)比之下窯內(nèi)氣壓處于正壓狀態(tài);在正負(fù)壓之間有一零壓面,燒成帶就處在預(yù)熱帶和冷卻帶之間,因而零壓面的移動(dòng)就會(huì)引起燒成帶氣氛的變化。當(dāng)零壓面位于燒成帶前段,處于燒成帶與預(yù)熱帶之間時(shí),燒成帶的氣壓為微正壓狀態(tài),氣氛為還原氣氛;當(dāng)零壓面位于燒成帶的后端時(shí),燒成帶處于微負(fù)壓狀態(tài),氣氛為氧化氣氛。

    4.2合理操作燃燒器

燒成的燃料是否完全燃燒將會(huì)影響到窯爐氣氛,特別是燒成帶的氣氛。因此合理地操作燃燒器,控制好燃料的燃燒程度,是控制窯內(nèi)氣氛的重要手段。在燃料完全燃燒的情況下,燃料中的全部可燃成分在空氣充足時(shí)能完全氧化,燃燒產(chǎn)物中沒(méi)有游離C及CO、H2、CH4等可燃成分,保證氧化氣氛的實(shí)現(xiàn);當(dāng)燃料不完全燃燒時(shí),燃燒產(chǎn)物中存在一些游離C及CO、H2、CH4等,使窯內(nèi)氣氛呈還原性。要使燃料完全燃燒,須注意以下三點(diǎn):①確保燃料與空氣充分,均勻地混合;②保證充足的空氣供給,并保持一定的過(guò)?諝饬;③確保燃燒過(guò)程在較高的溫度下進(jìn)行。

5、實(shí)際生產(chǎn)中燒成氣氛的調(diào)整

    對(duì)于上述穩(wěn)定氣氛的理論要點(diǎn),許多人都很清楚,但在實(shí)際的操作中,會(huì)因?yàn)橐鉀Q某些燒成問(wèn)題而不自覺(jué)地改變窯爐的氣氛,這種變化往往容易被人忽視,以下是常見(jiàn)出現(xiàn)的問(wèn)題。

    5.1為了提高燒成溫度而改變空氣過(guò)剩系數(shù)

    有些多企業(yè)為了追求單窯產(chǎn)量的最大化,不斷地加快燒成速度,縮短燒成周期。而操作工最常用的手段就是加大燃料供應(yīng)量,但燃料供應(yīng)量增加后往往沒(méi)有及時(shí)調(diào)節(jié)助燃空氣的供應(yīng)量和助燃風(fēng)機(jī)總閘的調(diào)節(jié),造成燒成氣氛由氧化氣氛變?yōu)檫原氣氛。

    5.2為解決預(yù)熱帶出現(xiàn)的缺陷而改變其氣氛

    一些操作工為了降低預(yù)熱帶后段的溫度而減小排煙閘的開(kāi)度,影響了窯爐壓力平衡和氣體流速,使預(yù)熱帶的氧化氣氛減弱,如控制不好容易造成前爐燃燒狀態(tài)不良,使氣氛出現(xiàn)波動(dòng)。

    5.3為解決冷卻帶出現(xiàn)的缺陷而改變冷風(fēng)量

    這樣操作不僅影響到全窯壓力制度的變化,而且會(huì)使氣氛發(fā)生變化。比如加大冷風(fēng),容易使零壓面向預(yù)熱帶移動(dòng),反之零壓面又會(huì)向冷卻帶方向移動(dòng),這些都會(huì)使氣氛發(fā)生改變。為了穩(wěn)定壓力,必須相應(yīng)調(diào)節(jié)抽熱閘的開(kāi)度,以平衡全窯的氣體進(jìn)出量,穩(wěn)定零壓面。

上一頁(yè) [1] 下一頁(yè)
共有  條網(wǎng)友評(píng)論 【發(fā)表評(píng)論
同樂(lè)
包郵特價(jià):360
荷葉瓶
特價(jià):499
輝煌騰達(dá)
特價(jià):488
幽夢(mèng)
包郵特價(jià):1299
陸羽品茶
包郵特價(jià):888
凌云騅
特價(jià):488
自在春風(fēng)
特價(jià):599
歡天
特價(jià):999
竹之語(yǔ)
包郵特價(jià):1999
和和美美 甜甜蜜蜜
包郵特價(jià):699
煙雨江南
包郵特價(jià):2999
上善若水
包郵特價(jià):2660
 ·本類最新 更多...
關(guān)于我們  本站新聞  產(chǎn)品服務(wù)  幫助中心  版權(quán)聲明  網(wǎng)站導(dǎo)航  友情鏈接  RSS定閱  新聞?wù){(diào)用  聯(lián)系我們  留言
版權(quán)所有 (C) 2006-2014 中華陶瓷網(wǎng) Ctaoci.com 電子郵件:wxchina#qq.com
閩ICP備10020107號(hào)-1


掃一掃
關(guān)注官方微信