對(duì)于不同的原料,燒成速度是有差異的。有的原料含有較多的礦化劑成分,易使各主要組分之間的礦化反應(yīng)快速的完成,使制品很快燒結(jié),形成堅(jiān)固礦化物,達(dá)到燒成的目的。而有些原料,由于其中含有的礦化劑成分較少,很難使主要成分間的礦化反應(yīng)進(jìn)行,需要充分的創(chuàng)造燒成條件,才能使坯體中的化學(xué)反應(yīng)、物理變化、物理化學(xué)變化、礦化學(xué)變化得以順利的進(jìn)行。
對(duì)于生產(chǎn)廠家來說,由于其使用的原料基本固定,原料的物理性能、化學(xué)性能穩(wěn)定,不會(huì)出現(xiàn)大的變化。窯的燒成速度、燒成溫度與原料燒成溫度范圍吻合時(shí),就能生產(chǎn)出高質(zhì)量的符合國(guó)標(biāo)要求的制品,如果某一條件達(dá)不到原料對(duì)燒成的要求,就會(huì)出現(xiàn)次品磚或等外品磚;蛘呤侵破焚|(zhì)量仍能滿足國(guó)標(biāo)要求,但造成燒成速度很低,產(chǎn)量小、煤耗高,生產(chǎn)成本大大增加。
所以,可以這樣說,影響窯爐燒成速度的因素是很多的,對(duì)于不同的原料,不同的窯爐,其影響因素也不相同。
1、原料對(duì)燒成速度的影響
原料燒成過程中含有許多變化,如物理變化、化學(xué)變化、物理化學(xué)變化、礦化學(xué)變化、晶型轉(zhuǎn)化等,其中的很多變化是很復(fù)雜的,是需要花大力氣去研究,認(rèn)為燒成過程很簡(jiǎn)單,采取輕視生產(chǎn)困難的態(tài)度是萬萬要不得的,生產(chǎn)出燒結(jié)磚簡(jiǎn)單,但是生產(chǎn)高質(zhì)量的制品比較困難,這是大家共同的認(rèn)識(shí)。
雖然生產(chǎn)燒結(jié)磚對(duì)原料的要求不是太嚴(yán)格,只要原料的化學(xué)組成在某一個(gè)范圍內(nèi)就可以了。但正是對(duì)原料組成要求的不嚴(yán)格,造成了生產(chǎn)中各種問題的出現(xiàn),尤其對(duì)燒成增加了許多困難,制磚時(shí)要求原料中SiO2的含量為55%—70%,Al2o3的含量為15%~20%,F(xiàn)e203的含量為4%-10%,CaO含量<10%,MgO含量3<%,SO3含量越小越好,K+、Na+等低熔點(diǎn)含量要適量。
對(duì)于生產(chǎn)廠家的原料來說,如果主要成分在制磚要求含量的范圍以內(nèi),則會(huì)使生產(chǎn)較順利地進(jìn)行,如果某種成分超出了原料的要求范圍,就要對(duì)燒成過程進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。如原料中大顆粒SiO2含量多時(shí),一方面將增加制品的耐火度,提高制品的燒成溫度,干燥收縮小、干燥敏感性低起到瘠化劑的作用。另一方面,由于SiO2在燒成過程中要進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)換,使其體積發(fā)生變化,如果控制不好,會(huì)造成制品缺陷,降低制品的力學(xué)強(qiáng)度,特別是抗折強(qiáng)度。可是小顆粒的SiO2:易于熔融,使制品結(jié)構(gòu)均勻、密實(shí),當(dāng)原料中SiO2含量大于75%時(shí),對(duì)制品的燒成過程是不利的。如果含量超過80%,燒成后制品的體積不但不收縮,反而發(fā)生膨脹,使抗折強(qiáng)度大大降低。與此相反,當(dāng)原料中SiO2含量小于50%時(shí),則制品抗凍性能很差。同時(shí),SiO2含量高低,也是影響窯爐燒成速度的主要因素。
雖然Al2O3是耐火度很高的氧化物,它是磚瓦產(chǎn)品中必不可少的組分,它賦予制品一定的力學(xué)強(qiáng)度。當(dāng)原料中Al2O3,,的含量小于10%時(shí),燒成制品的力學(xué)強(qiáng)度較低,提高原料中Al2O3的含量,可使制品的力學(xué)強(qiáng)度增加,但燒成溫度也將隨之升高,燃料消耗量增大,也會(huì)影響到窯爐的燒成速度。
原料中的Fe203,在燒成過程中起到幾方面的作用:①它是一種著色劑,能使制品顏色發(fā)生變化,當(dāng)窯內(nèi)為氧化氣氛時(shí),鐵是以高價(jià)形式存在,制品呈紅色,當(dāng)窯內(nèi)為還原性氣氛時(shí),鐵是以低價(jià)形式存在的,制品呈黑色或青藍(lán)色;②大顆粒的鐵氧化物在制品燒成中會(huì)出現(xiàn)褐色或黑色斑點(diǎn)。Fe203在燒成過程這幾方面的作用,表明Fe203對(duì)制品在窯爐中的燒成速度具有一定的影響。
原料中的CaO雖然是一種助熔劑,但它不利于制品燒成,表現(xiàn)在:①含量過高時(shí)會(huì)縮小原料的燒成溫度范圍,給燒成帶來困難;②會(huì)與含鐵的礦物化合,使制品的紅色得到漂白,而變?yōu)辄S色或者淺黃色;③大顆粒的CaO存在于燒成后的制品中,會(huì)產(chǎn)生石灰“爆裂”,影響制品強(qiáng)度,甚至使制品失去使用功能。所以,原料中CaO含量越低越好,如果含量高,則應(yīng)將其破碎551mm以下。燒成時(shí),應(yīng)適當(dāng)提高燒成溫度,讓CaO與其他組分充分結(jié)合,達(dá)到“死”燒的目的。這也充分說明了其對(duì)窯爐燒成速度的影響。
原料中的Sio2顆料較大、含量較高時(shí),應(yīng)適當(dāng)提高燒成溫度,當(dāng)原料中SiO2顆粒較小、含量較低時(shí),可適當(dāng)降低燒成溫度。根據(jù)原料中Al2o3與其他組分的結(jié)合,提供必要的充分的燒成條件,當(dāng)原料中Al2O3含量較高時(shí),采用較高的燒成溫度,當(dāng)Al2O3含量較低時(shí),采用適宜的燒成溫度,按照CaO含量的多少,制定制品的燒成溫度范圍。當(dāng)CaO含量高時(shí),燒成溫度范圍要小一些,應(yīng)注意燒成溫度的被動(dòng)范圍不要太大,否則會(huì)出現(xiàn)欠火磚或者過火磚。
所以,只有當(dāng)對(duì)生產(chǎn)所用的原料有了全面、準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)后,就可根據(jù)各組分含量的多少,對(duì)窯爐燒成速度才有準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)?筛鶕(jù)SiO2晶型轉(zhuǎn)化、發(fā)生體積膨脹的規(guī)律,控制窯爐燒成的升溫速度和冷卻的降溫速度。
2、燒成過程的變化對(duì)燒成速度的溫度
干坯人窯水分的高低,也是影響燒成速度的重要環(huán)節(jié),坯體中的水分在燒成過程中是要被排出窯外的,坯體中含水率的變化會(huì)影響窯內(nèi)預(yù)熱速度的變化,當(dāng)坯體中含水率高時(shí),預(yù)熱就必須在一定的速度下進(jìn)行,不能太快,太快就會(huì)導(dǎo)致坯體開裂。同時(shí),坯體中殘余含水率高時(shí),也會(huì)增加預(yù)熱熱耗,提高了窯燒成的能耗。所以,為了提高窯爐的燒成產(chǎn)量,在干坯進(jìn)窯時(shí),要準(zhǔn)確掌握坯體的含水率,以便于控制預(yù)熱速度,進(jìn)窯坯體的殘余含水率不應(yīng)超過6%,而且含水率越低越好。
坯體在燒成時(shí),依次經(jīng)過預(yù)熱、燒成、冷卻這三個(gè)階段,燒成速度的快慢是受這三個(gè)階段‘陜慢的影響。
①在預(yù)熱階段,坯體先要吸收大量的熱量,用于排出其中的干燥殘余含水量,坯體吸收熱量越多,排出的水量越大,排水速度越快。在這一階段,由于坯體的干燥收縮已經(jīng)停止,排水再快,也不會(huì)使坯體產(chǎn)生開裂。所以,可以加快排水速度,采用較快的升溫速度。其次,坯體吸收的熱量用于本身的加熱,使自身的溫度逐步升高,慢慢地接近燒成溫度。在這一升溫過程中,由于有SiO2的晶型轉(zhuǎn)化,必須給原料中SiO2組分晶型轉(zhuǎn)化一定的時(shí)間,故在180℃~270℃、573℃、870℃、1000℃時(shí),應(yīng)嚴(yán)格控制升溫速度,使晶型轉(zhuǎn)化在乎隱的過程中進(jìn)行,特別是在180~170℃、870℃、1000℃時(shí),晶型轉(zhuǎn)化的體積膨脹率分別為2.8%、16%、15%,控制不好時(shí),很容易使坯體產(chǎn)生開裂。在其他溫度區(qū)間,可以快速升溫,而不會(huì)影響制品質(zhì)量。因此,只要注意控制幾個(gè)溫度點(diǎn)的升溫速度,而加快其余溫度段的升溫速度。
這是影響坯體在窯爐中燒成速度的第一個(gè)因素。
②燒成階段是坯體中各化學(xué)組分在高溫下進(jìn)行激烈的化學(xué)反應(yīng)、礦化學(xué)反應(yīng)、物理化學(xué)反應(yīng)的過程,從600℃開始、各礦物成分間的反應(yīng)就比較激烈地進(jìn)行了。在600℃,MgO+Fe203=MgFe204。生成鎂鐵礦;在700℃反應(yīng),F(xiàn)e2o3+Sio2→FeO•Si03生成鐵橄欖石;在740℃反應(yīng),Na2O+Al2o3+Sio2→Na2o•Al2o3•Sio2生成共熔化合物;在800℃反應(yīng),Al2o3+Fe2o3→Fe2o3•Al2o3發(fā)生反應(yīng)生成混晶;在900℃下,K20+Fe20+Sio2→K20•Fe2o3io2反應(yīng)生成共熔化合物。各種反應(yīng)在進(jìn)行中需要大量的能量,所以,必須有充分的熱能作保證。這時(shí)窯爐燒成速度的控制以保證各種化學(xué)反應(yīng)完全進(jìn)行,生成堅(jiān)固的共熔物作為控制速度快慢的依據(jù)。如果窯爐燒成速度太快,其中的變化沒有完全進(jìn)行,則坯體強(qiáng)度就會(huì)較低,質(zhì)量不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求。如果窯爐燒成速度太慢,雖然燒成的制品強(qiáng)度高、質(zhì)優(yōu),但產(chǎn)量太低,能耗高,企業(yè)沒有效益,也就達(dá)不到燒成的目的。只有盡量的為各組分及時(shí)地提供反應(yīng)所需的條件,達(dá)到快速、完全的反應(yīng),這是影響坯體在窯爐中燒成速度的第二個(gè)因素。
③冷卻階段是燒成過程的最后一個(gè)階段,它的速度控制的成功與否,不但關(guān)系到窯爐燒成速度的快慢,也關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。經(jīng)過高溫?zé)傻呐黧w,里面有許多高溫共熔物,在冷卻階段的逐步冷卸過程中,熔融物重新結(jié)晶變成堅(jiān)硬如石的新物質(zhì)。由于磚體中含有未參與反應(yīng)的游離的SiO2,故在制品冷卻過程中,SiO2的品型轉(zhuǎn)化帶來的體積變化仍然是控制窯爐燒成速度必須考慮的問題。在晶型轉(zhuǎn)化的溫度區(qū)間和溫度點(diǎn),應(yīng)嚴(yán)格控制降溫速度,以消除晶型轉(zhuǎn)化產(chǎn)生體積變化對(duì)制品的影響,其他溫度區(qū)間實(shí)行快速冷卻的方法,加快制品的冷卻速度,為快速燒成打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),這就是影響坯全在窯爐中燒成速度的第三個(gè)因索。
通過以上分析,可以肯定地說,只要抓住了窯爐燒成過程中預(yù)熱、燒成、冷卻這三階段燒成速度的問題,就能很好地實(shí)現(xiàn)窯爐燒成速度的控制。3、隧道窯燒成速度的控制
在隧道窯的操作中,主要控制的就是三個(gè)方面的工作:一是控制窯內(nèi)的通風(fēng)量,包括冷卻帶的冷卻風(fēng)量,燒成帶的通風(fēng)量,預(yù)熱帶的通風(fēng)量及排煙量。二是控制好窯內(nèi)溫度,包括燒成帶的最高溫度,預(yù)熱帶、冷卻帶各點(diǎn)的溫度。三是控制好進(jìn)車速度。
控制了窯內(nèi)的通風(fēng)量大小,就是控制了預(yù)熱帶的升溫速度、冷卻帶的降溫速度
及維持了燒成帶的溫度。制品的燒成過程實(shí)際上一個(gè)坯體與氣體之間的熱交換過程,在預(yù)熱帶,熱氣體將熱量傳遞給坯體,自身溫度下降,而坯體被加熱,溫度升高,窯內(nèi)通風(fēng)量越大,流速越高,綜合換熱系數(shù)越大,單位時(shí)間換熱量越多,坯體升溫越快,反之,則坯體升溫速度變慢。在冷卻帶高溫制品與進(jìn)入窯內(nèi)的冷空氣相遇,制品將熱量傳遞給氣體,制品被冷卻,而冷空氣吸收制品傳遞的熱量后,自身被加熱,溫度不斷上升,窯內(nèi)通風(fēng)量越大,制品傳遞給空氣的熱量越多,制品被冷卻的速度越快。在燒成帶,燃料與空氣中的氧結(jié)合后,發(fā)生氧化反應(yīng),并放出大量的熱量。供氧量愈充足,燃料燃燒愈快,但燃料燃燒放出的熱量要維持燒成帶的高溫,仍然需要控制通過燒成帶的風(fēng)量,如果風(fēng)量太大,就會(huì)將熱量全部或大部分帶往預(yù)熱帶,而對(duì)穩(wěn)定燒成帶溫度沒有意義。如果風(fēng)量太小,則燃料燃燒不完全,熱量不夠,而使溫度達(dá)不到燒成溫度或者是燒成帶熱量過剩,不能及時(shí)排走,而導(dǎo)致燒成帶溫度急劇上升。所以?刂茻蓭У耐L(fēng)量時(shí),要注意熱量平衡,讓燃料燃燒存余在燒成帶的熱量與維護(hù)燒成溫度所需的熱量相等,這時(shí)的通風(fēng)量,就是窯爐內(nèi)燒成帶所需要達(dá)到的風(fēng)量。
控制窯內(nèi)溫度就是要控制各溫度控制點(diǎn)的溫度及各溫度控制區(qū)間的溫度,讓預(yù)熱帶的坯體在加熱過程中不至于由于Sio2的晶型轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生升溫裂紋。冷卻帶的制品不會(huì)因?yàn)槔鋮s速度太快,降溫過急而引起SiO2體積發(fā)生較大變化,產(chǎn)生冷卻裂紋。燒成帶溫度控制的要點(diǎn),就是要保持燒成帶的溫度始終處于原料燒成溫度范圍內(nèi),使制品中的化學(xué)反應(yīng)一直具有強(qiáng)勁的反應(yīng)動(dòng)力。窯內(nèi)溫度與通風(fēng)量是有密切關(guān)系的,通過調(diào)整通風(fēng)量,可以控制窯內(nèi)溫度,通過窯內(nèi)溫度的高低,可以反應(yīng)通風(fēng)量是否適合。
控制進(jìn)車速度是穩(wěn)定隧道窯各帶位置的重要手段,通過進(jìn)車速度快慢的調(diào)節(jié),可以使三帶始終處于均衡平衡的應(yīng)用狀態(tài)。如果燒成帶后移,那么可以通過減慢進(jìn)車速度的方法,使燒成帶向前移,如果燒成帶前移,則應(yīng)加‘陜進(jìn)車速度,使燒成帶向后移動(dòng),回到它應(yīng)該處于的位置。在用進(jìn)車速度控制燒成速度的過程中,應(yīng)根據(jù)窯內(nèi)溫度,配以適當(dāng)?shù)娘L(fēng)量調(diào)節(jié)手段,這樣就能達(dá)到控制窯爐燒成速度的目的。
4、輪窯燒成速度的控制
輪窯燒成速度的控制,在原理上與隧道窯一點(diǎn)差別都沒有,不同的是兩種燒成設(shè)備的形式相差較大,一種是被燒物體不動(dòng),燒成曲線在隨時(shí)移動(dòng)、而另一種則是被燒物體在移動(dòng),而燒成曲線始終處于同一位置不發(fā)生移動(dòng)。表現(xiàn)在控制方面的就是要采取不同的操作手段。在輪窯的燒成速度控制中,就是要控制好提閘進(jìn)度、提閘高度和數(shù)量、紙擋處理的速度和方式,冷卻帶打門的速度和方式。
控制提閘進(jìn)度就能控制燒成曲線向前移動(dòng)的進(jìn)度,當(dāng)提閘進(jìn)度快時(shí),預(yù)熱帶向前移動(dòng)快,帶動(dòng)燒成帶和冷卻帶電快速地向前移動(dòng)。當(dāng)提閘進(jìn)度慢時(shí),預(yù)熱帶向前移動(dòng)緩慢,致使燒成帶和冷卻帶向前移動(dòng)的速度也緩慢,從而影響燒成曲線向前移動(dòng)。
控制提閘高度和數(shù)量,就是控制窯內(nèi)通風(fēng)量劃、,當(dāng)提閘高度高、提閘數(shù)量多時(shí),窯內(nèi)通風(fēng)量就大。當(dāng)提閘高度低,提閘數(shù)量少時(shí),窯內(nèi)通風(fēng)量就小。提閘高度和數(shù)量多少,要根據(jù)原料燒成性能確定。
紙擋處理的速度要與提閘相配合才能達(dá)到處理的目的,只提閘不處理紙擋,等于沒有提閘,沒有明確的控制目的。紙擋處理宜采用提紙擋的處理方法。如果采用燃紙擋或自然紙擋的方法,同樣達(dá)不到處理紙擋的目的。冷卻帶打窯門速度的快慢也決定了窯燒成速度的快慢,以及燒成曲線向前移動(dòng)的快慢。窯門多打或大開度增大時(shí),窯冷卻帶進(jìn)風(fēng)量也增大,冷卻速度快,反之,則冷卻速度慢,燒成速度也慢。
總之,原料的各種性能、正確的控制方法,是影響窯爐燒成速度的主要因素,只要熟悉掌握了原料的各種性能,采用正確的控制方法,就能順利地進(jìn)行窯爐燒成速度的控制。