烧结砖焙烧与干燥过程中的问题分析

孟贺

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原料焙烧性能与隧道窑结构的关系
目前市场上隧道窑的型号各不相同。差异很大。设计建设也不规范。对隧道窑的要求。有的投资者既想投资少，又要产量大，这对窑炉设计者来说是很大的挑战。笔者认为还应回归到热工原理上进行分析．只有掌握窑炉的性能与结构符合科学规律．才能使热工设备进入正常生产状态，否则就是异想天开。


砖坯在热工设备焙烧过程中产生一系列的变化，主要有：坯体中的各种组分发生分解、化合、再结晶生成新矿物。坯体的颜色、密度、吸水率发生变化：最后变成具有一定颜色、致密坚硬、力学强度的制品。当坯体被加热时。首先排除原料矿物中的水分，在200℃以前。坯体中残余的自由水及大气吸附水被排除出去。在400℃～600℃时。

黏土失去结构水，黏土矿物结构受到破坏。此阶段坯体强度有所下降，升温至573℃于，坯体中的β一石英转化成仪α一石英，体积增加0.82％，此时如升温过快，坯体易产生裂纹。600℃以后固相反应开始进衍。在650 ℃~800℃有少量易熔物存在，坯体开始烧结，产生收缩。在600℃-900℃如果原料中含有较多的可燃物质。

这些物质需要较长氧化时间c过程中在930℃～970℃，CaCO3，分解生成CaO和CO2,，在焙烧原料中黏土颗粒发生硅酸盐化合作用，发生不可逆的变化过程。窑体内的冷空气通过冷却带的砖垛。与砖发生热交换过程。最后制品被冷却到20℃～40℃。砖坯冷却速度因原料而定，尤其冷却到573℃于，游离石英由α型转变为β型，体积急剧收缩0.82％，使坯体中产生很大的内应力。此时应缓慢冷却，否则易使制品开裂。
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制品的干燥与烧成的关系
干燥好的砖坯在进焙烧窑前要达到含水率小于2％的要求，这项技术参数对烧成来说非常重要。如果坯体残余含水率大于2％，这种情况将直接影响后面的烧成。如何控制好干燥这一环节，首先要掌握干燥窑的干燥过程，了解影响干燥的因素：
①坯体原料的性质和坯体的形状大小、厚度、孔洞率；
②坯体的成型含水率，残余含水率；
③坯体本身的温度越高则干燥速度越快，因此，坯体在成型时加热可以提高干燥速度；
④干燥介质的温度越高则干燥速度越快。但温度过高会使坯体开裂；
⑤干燥介质的相对湿度越低，则干燥速度越快。在等速干燥阶段此影响最明显。干燥介质的流动速度越大，干燥速度越快；
⑥干燥介质与坯体的接触面积越大，则干燥速度越快，接触面积大小主要决定于坯体的码坯形式；
⑦干燥窑的结构、送排风的形式及风机的选型；
⑧干燥窑的结构上要注重4个方面的结构处理．如加热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段、平衡阶段；
⑨干燥倒坯是常见的最头痛的问题．尤其是春季南方地区的生产厂家，最为普遍；
⑩干燥进车速度不均匀。干燥曲线变化无常，送热与热分布、排潮与风速与原料的性能不适应。如何处理好这些因素将与烧成质量有直接的关系。
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窑炉操作过程中应注意的环节

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是干燥窑的性能与干燥过程。无论干燥风量风速过大亦或是干燥风温过高、周期较短．都不利于干燥，极易造成砖坯裂纹。
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是造成砖坯裂纹的根本原因是干燥工艺不当，即干燥制度不合理造成的。一定要按照砖坯干燥的四个阶段，即砖坯加热干燥段、等速干燥段、降速干燥段、平衡干燥段的特征及其工艺操作方法进行操作。砖坯加热阶段是坯体随温度升高而干燥速度加快．坯体开始产生干燥收缩。在干燥过程中，砖坯水分的外扩散速度与内扩散速度相等时，即干燥进入等速阶段，这时，干燥进行最为强烈。如果外扩散速度远远大于内扩散速度，则坯体内外形成很大的水分梯度，导致坯体表面收缩很大，当收缩产生的应力大于坯体强度时，坯体表面就形成裂纹。干燥过程中，当坯体表面上的水分等于大气吸附水分时，蒸发面随着水分的减少而逐渐缩向坯体内部的毛细孔道中，干燥速度逐渐降低。即干燥进入降速阶段。

在降速阶段坯体内只是相应增加气孔，并不发生体积收缩，所以，坯体在降速阶段不会产生干燥裂纹。在等速干燥阶段与降速干燥阶段之间有一个分界点，即干燥临界点。此时因固体颗粒失去周围的水分而相互靠近，直到它们互相接触并靠拢在一起，因此，砖坯水分达到临界含水率以后，坯体即停止收缩。就是使用大风量、高温的热介质，坯体脱水速度再快．也不会产生干燥收缩。

所以，在临界点以前，要严格控制送人干燥窑的热风温度与风量，在保证坯体不产生裂纹的情况下，提高干燥速度。临界点以后．由于干燥过程已不会使坯体产生破坏性裂纹，所以，应该用最大的通风量和最高的热介质温度，快速地脱去坯体中的水分，提高干燥速度。由此可见，准确地确定隧道窑干燥临界点的位置，对于隧道干燥窑的设计与生产操作都十分重要。临界点在隧道干燥窑中的准确位置，操作者无法直接确定，只能通过调试各送风口的风量、风温以及砖坯的干燥质量和干燥速度来摸索出一个较小的范围，如果干燥过程中窑内经常发生塌坯现象，尤其是季节交替时，这种塌坯现象最为严重。

此时必须加强干燥窑体和顶部的保温措施和窑炉进出端的密封措施，防止冷风进入排潮口而降低排潮温度，根据天气降温的变化情况提高入窑的风温与风量，发现塌坯车位时，加大高温热风的输入量，可在窑的两侧及窑车台面以上部位增设进风口，采取一些其他必要措施。提高排潮口的温度，使其必须大于50℃，这样才能有效的控制塌坯现象的出现。
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是必须要掌握窑炉在焙烧过程中的环节和注意事项。根据原料性能的不同确定最高烧成温度、开始烧结温度、最终烧结温度、烧成温度范围、烧成曲线等参数。要有合理的升温时间、保温时间、冷却时间。注意焙烧气氛的压力制度和窑炉送入供风量。在焙烧过程中通常会出现产品的缺陷有：欠火或过火砖、制品裂纹、黑心和压花、面包砖、烧焦起泡砖、制品石灰爆裂、制品泛霜、制品表面印纹、制品色差等一系列的缺陷。