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    燒結磚時,多高燒成溫度為最佳?

    作者:燒結磚人氣:發表時間:2019-01-23

      多高燒成溫度為最佳?

      燒成溫度、最高允許燒成溫度及燒成溫度范圍、保溫時間是燒成階段的極為重要的工藝參數,而最佳燒成溫度指標是綜合以上因素的綜合參數。

      燒成溫度——燒成溫度高低取決于原料礦物組成的種類、顆粒度組成以及助熔料的含量。絕大多數磚瓦原料的燒成溫度在900℃~1150℃之間,在高石英含量粘土制磚時,采用較高的燒成溫度;當粘土礦物組成以高嶺石為主,而其中助熔料一一特別是鐵和鈉的化合物含量較少時,也采用較高的燒成溫度。
     


     

      摻加約15% ~18%的碳酸鹽可以促使燒成溫度超過1100℃的高石英含量的粘土燒結,然而碳酸鹽通常又可使早期燒結的粘土允許最高溫度升高。
     

      而石英含量低,富含助熔劑的原料,其中粘土礦物以水云母(伊利石)為主,屬于早期燒結的原料,它們在較低溫度下燒成。蒙脫石也促使坯體較早強化,然而在磚瓦原料中這種粘土礦物不太常見。

      實驗證明燒結反應能通過材料的細化而大大加速,燒成溫度的高低與原料顆粒組成有關。這不僅與粘土礦物<2 μm的粒度范圍內顆粒的比例有關,而且與非塑性原料組分的細度有關。一種材料、顆粒愈細,比表面積愈大,原料顆粒的緊密堆積,而促使固相反應強化。

      干壓坯體有著較粗的顆粒結構,固相反應起的作用較小,必須更大程度地依靠玻璃相使坯體強化,因而壓制成型坯體需要較高的燒成溫度。

      類似的情況還可見于硬質粘土巖擠出成型的工藝中,原料制備得愈粗糙,也就是泥料的粒度愈粗,燒成一定的密度和強度的坯體需要的溫度愈高。因為粗顆粒結構的坯體,有著疏松的坯體組織,其抗燒結變形性小于細粒、致密的坯體,所以增加了焙燒的困難。

      可以用飽和系數值來初步判斷燒成溫度的選取合適與否:

      飽和系數的物理意義是容易充滿的孔隙對總的可充滿孔隙的比值。飽和系數的理論在于如果僅僅總孔隙空間的一部分被水所占據,那么有余地使濕膨脹式凍結發展而不破壞材料。如果一塊受到過量濕度作用的磚,其中充滿的孔隙空間不超過總孔隙空間的80%,那么剩下的空間將能消除由于膨脹式凍結而產生的壓力。故可以說飽和系數為0. 80時是一界限值。飽和系數愈小,說明制品致密、耐久性好,飽和系數愈大,說明制品不“成熟”,耐久性差。實驗證明,優質磚的飽和系數都小。

      在同樣長保溫時間的前提下,比較樣品在不同燒成溫度焙燒后的飽和系數可提供選擇燒成溫度的根據。最高允許燒成溫度一一對于某種原料,要根據礦物的組成,存在著標志其工藝性能的最高允許燒成溫度和燒結極限。焙燒的任務在于盡可能接近這一極限而不損壞燒結制品一一即在荷重下變形。短時間而有較高燒成溫度和長時間但在略低的溫度下進行焙燒都能達到幾乎相同的燒成質量。雖然焙燒溫度愈高,質點擴散和材料燒結愈強烈,但是,在生產中最高溫度被窯內及制品內的溫度不均勻分布所限制。

      在0.5 kg/cm2的荷重下產生0.5%變形軟化溫度為最高允許燒成溫度。

      如果窯中磚的坯垛為2m,其底層磚坯承受的荷重約為0.5 kg/cm2因此,最高允許燒成溫度是基于原料的抗焙燒變形能力。

      不同種類粘土的荷重下的變形曲線見圖1。

      粘土G900℃收縮值同1050℃,實標線即為其燒成范圍。粘土S它有長的穩定收縮范圍,而在1100℃~1200℃,它的收縮又有著減小的趨勢,它的荷重變形曲線滿足生產良好燒結高強磚的要求。粘土K在1100℃之前它僅有輕微收縮,當1100℃以上時,收縮和變形量的增加又如此急劇,在這個階段進行工業燒成過于危險。

      燒成范圍一一在燒成階段中,不會造成燒成產品的質量性能(尺寸與強度等)下降的燒成溫度波動范圍。對于不同磚瓦原料來說,燒結反應進程是千差萬別的,在一般情況下,原料的可用燒結范圍取決于氧化鋁同助熔料的含量。通常,Al203含量越多,助熔料含量越少,使坯體不發生荷重變形的危險而達到致密化的溫度范圍也越大。

      保溫時間一一在燒成階段的最高溫度下,制品焙燒時間稱之為保溫時間。焙燒工藝措施的最重要的尺度是制成產品的質量性能,很少通過提高焙燒溫度來達到一定產品要求的燒結程度,因為存在著軟化變形的危險。

      坯體燒結不僅取決于燒成溫度的高低,還取決于高溫作用的時間,因此,用較低的燒成溫度和較長的保溫時間可以達到同等程度的燒結,低溫長燒的工藝優點在于,低溫下坯體燒結反應較緩慢,因此容易控制,用較高燒成溫度,進行較短時間的焙燒,易造成許多制品缺陷。

      因此最佳燒成溫度,根據原料本身的燒成溫度、最高允許燒成溫度及燒成溫度范圍、保溫時間及生產線設計工藝、設備、窯爐的配置水平來確定,不能一概而論。一般對燒結范圍較寬的頁巖、煤矸石,且配置較先進隧道窯燒成系統可選擇燒成范圍的中上限作為生產控制的燒成溫度,而對粘土等原料盡量選擇燒成范圍的中下限和適當保溫時間以保證產品質量。

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