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袁东海
应根据烧结砖的特点和在焙烧过程中发生的一系列物理化学反应，制定出合理的焙烧热工制度。焙烧热工制度包括温度制度、压力制度、燃烧气氛和码坯等。 温度制度 温度是热量的积蓄。温度制度以温度曲线表示，它表明在焙烧过程中温度随时间的变化关系。温度曲线一般分四个阶段，即由预热升温、最高焙烧温度、保温时间和冷却曲线所组成。温度曲线应根据制品在焙烧过程中的物理化学特性、原料质量、泥料成分、窑炉结构和窑内温度分布的均匀性等各方面因素综合确定。
1、 预热带缓慢升温砖坯慢速脱水 应根据砖坯的干燥情况，确定隧道焙烧窑第一个车位（非预备室）的温度。因为隧道干燥窑的热风入口温度控制在105～120℃，因此，第一个车位的温度应严格控制，不超过100～105℃，而以后5～6个车位的温度就要缓慢升温。砖坯在300℃以前的低温阶段的升温是关键，在此温度范围内主要是排除坯体内的残余水分。如果在此阶段升温过快，坯体内的水分急剧蒸发，产生过热蒸汽体积很大，其蒸汽压力会造成坯体开裂。一般会造成坯体表面裂纹，严重时还会造成坯体开裂，甚至发生砖坯塌车事故。
例如，1克水在常温下由0℃突然升到200℃所产生的体积为： T 22.4 273+200 V200℃＝V0（1+——）＝————(——————)=2.15(升) 273 18 273
式中：V200℃——200℃时的蒸汽体积，升； V0——0℃时，1克水形成的蒸汽体积，升。 如果坯体中含有2%的水分，体积密度γ＝2.3克／cm3，则每立方厘米坯体内所含的水分在200℃时所产生的蒸汽体积为：2.3×2%×2.15×10000＝98.9 cm3。 计算结果证明：砖坯中的水所产生的蒸汽体积是砖坯体中水的体积的99倍。由此可见，砖坯在预热带中缓慢升温是十分必要的。 另外，缓慢升温，慢速脱水，有利于大量水汽随烟气及时排出，否则坯体表面很容易因产生水蒸汽凝聚而出现裂纹。这种情况，在窑炉刚投产时，由于焙烧窑中余热不足，坯体干燥不良而很容易发生。 按窑炉内温度的划分，低于600℃属于预热带，当坯体水分排除后，在500℃前可以较快升温，一般升温速度可控制在80℃／h左右，但在573℃时，由于β－石英→← α－石英，同时产生0.8%的体积膨胀，所以，在此阶段要特别注意缓慢慢升温，以防止制品产生裂纹。 2、 焙烧温度与保温 煤矸石砖的焙烧温度一般定为1050℃，但是，在较低温度下，较长时间的保温也可以完成对烧成的要求。最高焙烧温度适当低些，高温车位多些，保温时间长些，使焙烧的热量能够得到充分的利用，制品烧成比较均匀，这种烧成方法叫做“低温长烧”，也可叫做“小火分散烧法”。 焙烧温度较高时，容易发生砖坯软化，特别是砖垛下层数列的制品可能变形和熔结。砖坯中的细粉微粒在800℃以后开始发生液相，随着温度的升高，液相增多，出现可塑变形现象，在900℃以后反应则剧烈进行。因此，在高温阶段升温速度也应缓慢，以利于化学反应进行得比较均匀充分。 为了使砖坯中化学反应能够得到充分的进行，以及保证制品内部和外部都有获得一致的烧结，当焙烧到最高温度或略低于最高温度时，根据砖坯的烧结性、窑炉温度的均匀性和高温阶段的升温速度等，保温4～8小时。 3、冷却控温防止冷裂 烧结砖伴随着制品的冷却而产生正常的收缩现象。当温度在800℃左右时，坯体中约有50%的粘性很大的高温熔液冷却成玻璃态，因不均匀或过快冷却产生一定的应力会被制品的可塑变形作用而抵消。就产生裂纹而言，这时的应力对制品并无危害。但制品进入冷却带后，温度低于800℃，可采取的冷却速度，完全取决于制品的弹性性质和机械强度，因此，在中温阶段到红热温度阶段，应缓慢冷却，以防止出现冷却裂纹（炸纹或哑音裂纹）。而在红热温度以下的低温阶段，因砖体与气体的温度差逐渐缩小，冷却速度很慢，可以加快冷却。 制品在冷却阶段要特别注意两点：一是制品从焙烧带进入冷却带之后，冷却的速度很快，当制品在573℃时，在α－石英→←β－石英的同时，产生体积收缩，所以，在此阶段必须缓慢冷却，以避免制品产主裂纹；二是在400℃以下时，虽然可以快速降温，但是，在230℃时，因为方石英产生快速体积收缩，所以，这时冷却过快，制品也会产生裂纹。 隧道窑的焙烧热工制度——压力制度 压力制度是指隧道焙烧窑沿长度方向的压力分布规律。将各车位的压力连成曲线，即为压力曲线。压力制度决定着窑内气体流动的运动状态，从而影响着热量的交换；影响着砖坯燃烧所需要的空气量的供应及所产生的烟气量的排出；影响着窑内温度分布的均匀性。所以说压力制度是保证气氛性质和焙烧温度实现的重要条件，必须适量、正确的调控窑内压力，使其合理稳定。 窑内压力小于外界大气压时，为负压（－），反之，则为正压（+）。各个不同燃烧阶段，窑内压力也不相同，因为预热带和焙烧带前端的低温和中温阶段采用较大的抽力，窑内的负压就较大；进入焙烧带后，即窑温在800℃以后，则采用中小抽力，高温阶段采用小抽力，因而形成微负压或微正压状态；冷却阶段因有窑尾鼓风而形成正压状态。 由于气体在流动过程中能量的不断损失，因此，在负压向正压过渡时，必然有一个点的前后压力相等，其值为零压，故称该点为零压（“0压”）点，“0压”点就压力曲线而言是一个点，而在窑内实际是一个面，即存在一个“0压”面。“0压”点所在的车位称为“0压”车位。“0压”点的移动，标志着窑内气流和温度的变化。例如，增大排烟机的抽力，则“0压”点向后移动，预热带温度将会升高。 煤矸石砖是内燃烧成，一般“0压”点应处于焙烧带的后半部。因此，煤矸石烧结砖隧道焙烧窑一般采用负压烧成或是微正压烧成，即烧成带的前面大半段是负压，而后面的一小段为正压，也叫正负压烧成。 在窑炉操作时，一般压力制度主要是监控烧成带中部及其两端的压力和稳定“0压”点的位置。 隧道窑的热工焙烧制度——气氛性质 焙烧过程必须控制一定的气氛性质，它决定着燃烧程度的强度。 气体性质分为三种：氧化气氛、还原气氛和中性气氛。这些气氛的形成，主要取决于燃烧时空气量的充足如否。 空气量适当时，则形成中性气氛；空气量充足（有过剩的空气量）时，则形成氧化气氛；空气量不足时，燃烧不够充分，则形成还原气氛。还原气氛燃烧速度慢；氧化气氛燃烧较强，升温快。因为煤矸石烧结砖是内燃焙烧，所以，整个焙烧带的气氛应处于氧化气氛，以提高燃烧强度，其空气过剩系数为1.3左右为宜，以利于预热带后部砖坯的缓慢升温燃烧，预防出现黑心砖制品。千万不能使预热带后半部和焙烧带形成原还气氛。 |
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