對(duì)于青磚現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的研究
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從青磚的整個(gè)傳統(tǒng)制造過(guò)程來(lái)說(shuō),主要有原料制造、坯體成形、濕坯干燥和成品燒成四部分,原料是基本,成形是基礎(chǔ),干燥是保證,燒成是關(guān)鍵。 這四個(gè)部分是相互依存關(guān)系。 青磚生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新突破的瓶頸是燒成。 由于藍(lán)磚獨(dú)特的生產(chǎn)工藝中有還原焙燒和無(wú)氧冷卻,在國(guó)內(nèi)現(xiàn)代連續(xù)式窯爐中同時(shí)實(shí)現(xiàn)還原焙燒和無(wú)氧冷卻是一個(gè)新的課題。
現(xiàn)代陶瓷磚瓦窯爐主要有梭式窯、輥道窯和隧道窯。 梭式窯作為一種間歇窯,具有生產(chǎn)配置靈活、占地面積小、投資少等特點(diǎn)。 但適用于產(chǎn)量有限、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、能耗高、厚度大、批量小、附加值高的產(chǎn)品。
輥道窯在建筑陶瓷行業(yè)應(yīng)用廣泛,具有高效節(jié)能、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn); 由于燒成迅速,原料成型處理要求嚴(yán)格,坯窯水分和燒成制度比較單一。 近來(lái),一些廠家采用干制成型技術(shù),輥道窯燒制的青瓦在抗凍性方面不符合要求,因此輥道窯適合于大量、薄而小型、品種單一的產(chǎn)品。
隧道窯廣泛應(yīng)用于陶瓷磚行業(yè),除了高效節(jié)能、自動(dòng)化度高等連續(xù)窯的特點(diǎn)外,窯車的裝載方式可以多層裝載,適用產(chǎn)品范圍廣,燒成周期合適,特別適合青磚較厚類型的產(chǎn)品。 與傳統(tǒng)的隧道窯不同,現(xiàn)代隧道窯主要由窯體、窯車(窯具)、燃燒系統(tǒng)、排煙系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)和附屬設(shè)備組成。 現(xiàn)代隧道窯作業(yè)系統(tǒng)的特點(diǎn):
a? .將不使用冷卻帶直接流入燃燒帶的窯道風(fēng)作為助燃空氣。 由于使用的是高速燃燒器,助燃空氣完全進(jìn)入燃燒器,與燃料混合燃燒后,火焰氣體噴出到窯內(nèi),無(wú)需另外供給補(bǔ)充空氣。
b? .在燒成帶設(shè)置多個(gè)小功率燃燒器,在兩側(cè)垂直和水平交替排列,有利于窯溫均勻,調(diào)節(jié)燒成曲線和氣氛濃度。 在預(yù)熱帶的下部?jī)蓚?cè)設(shè)置水平交替排列的小功率高速燃燒器和調(diào)溫?cái)嚢鑷娮?,便于帶截面溫度的均勻化和升溫曲線的調(diào)節(jié)。
c? .排煙孔比較集中、分散地配置在窯頭上,有利于充分利用排煙的熱量。
d? .冷卻帶一般分為三級(jí)驟冷段、慢冷卻段和低溫冷卻帶。 多采用直接冷卻方式,從兩側(cè)垂直和水平交替配置冷卻風(fēng)噴出口,噴出高波段冷卻風(fēng),引起強(qiáng)橫向氣流循環(huán),使產(chǎn)品均勻冷卻。 熱風(fēng)側(cè)從窯頂分散提取。 因此冷卻以橫向循環(huán)氣流為主。 縱向氣流少。
無(wú)論是設(shè)計(jì)操作隧道窯,窯爐作業(yè)人員都要充分了解產(chǎn)品的燒成工藝和要求,并根據(jù)這一工藝和要求制定合理的燒成制度,切實(shí)滿足燒成工藝的要求。根據(jù)青磚傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的特點(diǎn),整個(gè)燒成工藝的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是還原燒成和無(wú)氧冷卻,這也是隧道窯燒成青磚要解決的問(wèn)題。
還原焙燒眾所周知,南方地區(qū)大多數(shù)日用陶瓷隧道窯采用還原焰焙燒。 青磚的還原反應(yīng)機(jī)理與日用陶瓷相同,還原性氣體與三氧化二鐵反應(yīng)生成氧化亞鐵。 日用陶瓷還原燒成制度有溫度制度、氣氛制度、壓力制度。
溫度制度:各階段需要一定的升溫速度,防止產(chǎn)品內(nèi)部溫度分布不均勻,其膨脹和收縮程度不同,產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致產(chǎn)品變形和開裂; 在適當(dāng)?shù)臏囟认麓_保一定的保溫時(shí)間,產(chǎn)品內(nèi)外溫度一致,均達(dá)到燒成溫度,保證產(chǎn)品內(nèi)外整體的燒結(jié)。
氣氛制度:指窯中含有游離氧或一氧化碳和氫的情況,需要在氧化和還原階段維持一定的氣氛濃度,以保證產(chǎn)品中物理-化學(xué)過(guò)程的進(jìn)行。 窯需要合理的壓力制度來(lái)確保溫度制度和氣氛制度的實(shí)現(xiàn)。
影響還原焙燒的主要因素之一是燃燒器的性能和燃燒狀況; 二是壓力制度是否合理,窯道內(nèi)預(yù)熱升溫區(qū)、燒成還原區(qū)、冷卻區(qū)、某一分區(qū)的壓力變化會(huì)引起其他分區(qū)的壓力變化,各分區(qū)的窯壓平衡與穩(wěn)定是控制還原氣氛的關(guān)鍵,窯內(nèi)壓力變化會(huì)使氣氛發(fā)生變化,各區(qū)段窯壓平衡和穩(wěn)定是控制還原氣氛的關(guān)鍵所在,窯內(nèi)壓力的變化都會(huì)使氣氛發(fā)生波動(dòng),同時(shí)導(dǎo)致溫度也不穩(wěn)定。
從開發(fā)青磚隧道的實(shí)踐表明,青磚的還原焙燒效果主要與還原溫度、氣氛濃度及還原時(shí)間有關(guān),一定溫度下的氣氛濃度越高、還原時(shí)間越長(zhǎng)、還原效果越高,產(chǎn)品顏色越藍(lán)、越藍(lán)。
無(wú)氧冷卻在陶瓷磚隧道窯中還是一個(gè)新課題,國(guó)外先進(jìn)的青磚隧道窯通過(guò)將氮?dú)庵苯哟迪蚶鋮s帶來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)氧冷卻,但氮?dú)庵圃旌透綄僭O(shè)備的投入費(fèi)用及后期生產(chǎn)成本較高。 因此,這項(xiàng)技術(shù)不太能經(jīng)受一些磚瓦企業(yè)。
如何在隧道窯中實(shí)現(xiàn)無(wú)氧冷卻,筆者借鑒了磚窯余熱利用的技術(shù),開發(fā)的青磚隧道窯中采用了余熱鍋爐的換熱間接冷卻和蒸汽再循環(huán)系統(tǒng),生產(chǎn)實(shí)踐取得了較為理想的效果。
鍋爐換熱的主要特點(diǎn):
a? )鍋爐水管外側(cè)與窯內(nèi)產(chǎn)品的輻射換熱由于產(chǎn)品溫度和水管間的溫差較大,傳熱快,鋼制水管熱阻小。 鍋爐水管內(nèi)側(cè)與水的換熱為沸騰換熱,換熱系數(shù)比一般空氣換熱系數(shù)大幾十倍至百倍,因此總傳熱系數(shù)大,換熱效率高。
? ? ? b? .由于是間接冷卻,所以冷卻帶壓力制度平衡,燒成還原區(qū)的溫度和對(duì)環(huán)境的干擾小。
c? .余熱鍋爐產(chǎn)生的高壓蒸汽再次打入窯內(nèi),起到平衡窯內(nèi)壓力的作用。
筆者開發(fā)的青磚隧道窯,產(chǎn)品經(jīng)還原焙燒后約1000℃,通過(guò)余熱鍋爐的換熱間接冷卻,產(chǎn)品降至約500℃,使用余熱鍋爐產(chǎn)生的蒸汽將窯內(nèi)壓力維持在約180℃。
磚頭生產(chǎn)技術(shù)中原料是基本的。 近年來(lái),隨著一系列政策的制定和環(huán)境保護(hù)法執(zhí)行力的日益嚴(yán)格,磚瓦原材料成為磚瓦企業(yè)生存和發(fā)展的巨大制約。 青磚長(zhǎng)期以來(lái)以粘土為原料,大量浪費(fèi)土壤資源,破壞生態(tài)環(huán)境。 現(xiàn)在,政府禁止用粘土制作磚頭,用粘土制作磚頭已成為歷史,磚瓦企業(yè)的原材料改革不可或缺。 對(duì)于習(xí)慣使用粘土原料的磚制造商來(lái)說(shuō),原料的變更會(huì)帶來(lái)新的技術(shù)問(wèn)題。 因?yàn)樵系牡V物組成和物理性能決定了磚制品的原料制造、干燥、焙燒的工藝要求。 這也是青磚制造商重視的問(wèn)題。
四、結(jié)論
如上所述,青磚生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新之路經(jīng)過(guò)不斷探索和突破的歷史,在無(wú)數(shù)磚瓦行業(yè)工作者的努力下取得了一系列突破性的成果。 青磚是傳統(tǒng)建筑文化的標(biāo)志,也是地方性仿古建筑材料,生產(chǎn)工藝受到諸多地域因素的制約,青磚現(xiàn)代生產(chǎn)工藝在研發(fā)和推廣上仍存在一些差異化的技術(shù)問(wèn)題,有待探討和突破。
在我國(guó)磚瓦行業(yè)進(jìn)入轉(zhuǎn)型期,傳統(tǒng)建筑文化不斷恢復(fù)的情況下,青磚行業(yè)面臨著考驗(yàn)和機(jī)遇。 磚業(yè)內(nèi)人士要抓住機(jī)遇,迎接挑戰(zhàn),加快青磚生產(chǎn)技術(shù)研究,融合現(xiàn)代工藝設(shè)備的設(shè)計(jì)理念和技術(shù)手段,開發(fā)符合我國(guó)國(guó)情的、科學(xué)先進(jìn)的青磚生產(chǎn)技術(shù),實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)技藝的傳承,推動(dòng)青磚行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
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