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对于青砖现代生产工艺的研究

来源:s  发表时间:2021/12/31 8:29:16  点击次数:【440】

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  从青砖的整个传统制造过程来说,主要有原料制造、坯体成形、湿坯干燥和成品烧成四部分,原料是基本,成形是基础,干燥是保证,烧成是关键。 这四个部分是相互依存关系。 青砖生产技术创新突破的瓶颈是烧成。 由于蓝砖独特的生产工艺中有还原焙烧和无氧冷却,在国内现代连续式窑炉中同时实现还原焙烧和无氧冷却是一个新的课题。


  现代陶瓷砖瓦窑炉主要有梭式窑、辊道窑和隧道窑。 梭式窑作为一种间歇窑,具有生产配置灵活、占地面积小、投资少等特点。 但适用于产量有限、生产周期长、能耗高、厚度大、批量小、附加值高的产品。


  辊道窑在建筑陶瓷行业应用广泛,具有高效节能、自动化程度高等特点; 由于烧成迅速,原料成型处理要求严格,坯窑水分和烧成制度比较单一。 近来,一些厂家采用干制成型技术,辊道窑烧制的青瓦在抗冻性方面不符合要求,因此辊道窑适合于大量、薄而小型、品种单一的产品。


  隧道窑广泛应用于陶瓷砖行业,除了高效节能、自动化度高等连续窑的特点外,窑车的装载方式可以多层装载,适用产品范围广,烧成周期合适,特别适合青砖较厚类型的产品。 与传统的隧道窑不同,现代隧道窑主要由窑体、窑车(窑具)、燃烧系统、排烟系统、冷却系统、测控系统和附属设备组成。 现代隧道窑作业系统的特点:


  a  .将不使用冷却带直接流入燃烧带的窑道风作为助燃空气。 由于使用的是高速燃烧器,助燃空气完全进入燃烧器,与燃料混合燃烧后,火焰气体喷出到窑内,无需另外供给补充空气。


  b  .在烧成带设置多个小功率燃烧器,在两侧垂直和水平交替排列,有利于窑温均匀,调节烧成曲线和气氛浓度。 在预热带的下部两侧设置水平交替排列的小功率高速燃烧器和调温搅拌喷嘴,便于带截面温度的均匀化和升温曲线的调节。


  c  .排烟孔比较集中、分散地配置在窑头上,有利于充分利用排烟的热量。


  d  .冷却带一般分为三级骤冷段、慢冷却段和低温冷却带。 多采用直接冷却方式,从两侧垂直和水平交替配置冷却风喷出口,喷出高波段冷却风,引起强横向气流循环,使产品均匀冷却。 热风侧从窑顶分散提取。 因此冷却以横向循环气流为主。 纵向气流少。


  无论是设计操作隧道窑,窑炉作业人员都要充分了解产品的烧成工艺和要求,并根据这一工艺和要求制定合理的烧成制度,切实满足烧成工艺的要求。根据青砖传统生产工艺的特点,整个烧成工艺的关键环节是还原烧成和无氧冷却,这也是隧道窑烧成青砖要解决的问题。


  还原焙烧众所周知,南方地区大多数日用陶瓷隧道窑采用还原焰焙烧。 青砖的还原反应机理与日用陶瓷相同,还原性气体与三氧化二铁反应生成氧化亚铁。 日用陶瓷还原烧成制度有温度制度、气氛制度、压力制度。


  温度制度:各阶段需要一定的升温速度,防止产品内部温度分布不均匀,其膨胀和收缩程度不同,产生应力导致产品变形和开裂; 在适当的温度下确保一定的保温时间,产品内外温度一致,均达到烧成温度,保证产品内外整体的烧结。


  气氛制度:指窑中含有游离氧或一氧化碳和氢的情况,需要在氧化和还原阶段维持一定的气氛浓度,以保证产品中物理-化学过程的进行。 窑需要合理的压力制度来确保温度制度和气氛制度的实现。


  影响还原焙烧的主要因素之一是燃烧器的性能和燃烧状况; 二是压力制度是否合理,窑道内预热升温区、烧成还原区、冷却区、某一分区的压力变化会引起其他分区的压力变化,各分区的窑压平衡与稳定是控制还原气氛的关键,窑内压力变化会使气氛发生变化,各区段窑压平衡和稳定是控制还原气氛的关键所在,窑内压力的变化都会使气氛发生波动,同时导致温度也不稳定。

  从开发青砖隧道的实践表明,青砖的还原焙烧效果主要与还原温度、气氛浓度及还原时间有关,一定温度下的气氛浓度越高、还原时间越长、还原效果越高,产品颜色越蓝、越蓝。

  无氧冷却在陶瓷砖隧道窑中还是一个新课题,国外先进的青砖隧道窑通过将氮气直接吹向冷却带来实现无氧冷却,但氮气制造和附属设备的投入费用及后期生产成本较高。 因此,这项技术不太能经受一些砖瓦企业。


  如何在隧道窑中实现无氧冷却,笔者借鉴了砖窑余热利用的技术,开发的青砖隧道窑中采用了余热锅炉的换热间接冷却和蒸汽再循环系统,生产实践取得了较为理想的效果。


  锅炉换热的主要特点:

  a  )锅炉水管外侧与窑内产品的辐射换热由于产品温度和水管间的温差较大,传热快,钢制水管热阻小。 锅炉水管内侧与水的换热为沸腾换热,换热系数比一般空气换热系数大几十倍至百倍,因此总传热系数大,换热效率高。


      b  .由于是间接冷却,所以冷却带压力制度平衡,烧成还原区的温度和对环境的干扰小。


  c  .余热锅炉产生的高压蒸汽再次打入窑内,起到平衡窑内压力的作用。


  笔者开发的青砖隧道窑,产品经还原焙烧后约1000℃,通过余热锅炉的换热间接冷却,产品降至约500℃,使用余热锅炉产生的蒸汽将窑内压力维持在约180℃。


  砖头生产技术中原料是基本的。 近年来,随着一系列政策的制定和环境保护法执行力的日益严格,砖瓦原材料成为砖瓦企业生存和发展的巨大制约。 青砖长期以来以粘土为原料,大量浪费土壤资源,破坏生态环境。 现在,政府禁止用粘土制作砖头,用粘土制作砖头已成为历史,砖瓦企业的原材料改革不可或缺。 对于习惯使用粘土原料的砖制造商来说,原料的变更会带来新的技术问题。 因为原料的矿物组成和物理性能决定了砖制品的原料制造、干燥、焙烧的工艺要求。 这也是青砖制造商重视的问题。


  四、结论

  如上所述,青砖生产技术创新之路经过不断探索和突破的历史,在无数砖瓦行业工作者的努力下取得了一系列突破性的成果。 青砖是传统建筑文化的标志,也是地方性仿古建筑材料,生产工艺受到诸多地域因素的制约,青砖现代生产工艺在研发和推广上仍存在一些差异化的技术问题,有待探讨和突破。


  在我国砖瓦行业进入转型期,传统建筑文化不断恢复的情况下,青砖行业面临着考验和机遇。 砖业内人士要抓住机遇,迎接挑战,加快青砖生产技术研究,融合现代工艺设备的设计理念和技术手段,开发符合我国国情的、科学先进的青砖生产技术,实现传统技艺的传承,推动青砖行业的可持续发展。

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