疏解是制备均匀化的前提。泥料被水润湿时发生膨胀。泥料膨胀得越充分,其原有的颗粒构造就破坏得越充分,促使泥料疏解,为改善坯体的性能创造条件。热制备是疏解泥料的一个重要手段。
蒸汽是一种良好的热湿载体,能快速、均匀地将每一个原料颗粒形成水膜。
搅拌过程中,通蒸汽加热比加冷水的湿化、均化、增塑作用显著得多。与未经热处理的原料相比,加热处理的优点是:①可降低成型水分1%~3.5%;②降低动力消耗20%一30%;③可增加干燥过程中内扩散速度,从而可缩短坯体干燥周期15%左右;④提高坯体抗弯曲强度40%左右;⑤显著提高挤出机的生产效率,在成型水分降低的情况下,泥料的颗粒之间有着极强的结合能力,泥条的抗压和抗剪强度提高,在挤出泥条时,因速度梯度而形成的剪切力不能使泥条内部形成滑移面,阻碍了螺旋纹的形成,减少了废品率。蒸汽产生于锅炉。锅炉的参数是指锅炉所产生的蒸汽压力和温度。工业锅炉有的不带过热器,有的带过热器。不带过热器的锅炉生产的蒸汽是饱和蒸汽;带过热器的锅炉生产的蒸汽是过热蒸汽,过热蒸汽温度高于相同压力下饱和温度的蒸汽,它与同压力下饱和蒸汽的温度差值称为“过热度”。由于饱和蒸汽的压力与温度有一个对应的关系,只要知道其压力,就可以知道它的温度。饱和蒸汽的压力与温度的关系如表2-29所示。通常将高于8表压力的蒸汽称为高压蒸汽。
△表2-29 压力与温度的关系
△ 续 表 过热蒸汽需用压力和温度两个参数决定它的性质。国内工业锅炉的蒸汽参数有5表压力(5kg/cm2)、8表压力、13表压力和15表压力等。5和8表压力的锅炉,一般不带过热器;13和15表压力的锅炉,有带过热器的,也有不带过热器的。
如通5表压力饱和蒸汽加热约提高原料含水率3%,通蒸汽前的原料含水率应比成型水分低3%。因随温度的提高,水的黏度有所降低,故经热处理后的成型水分略可降低。就低压饱和蒸汽、高压饱和蒸汽和过热蒸汽三者相比:低压蒸汽每千克所含的热量最少,过热蒸汽每千克所含的热量最多,但相差不大。低压蒸汽的流速小,不易浸入塑性高的原料中。高压蒸汽的流动能量大,可以深入原料内部与之混合。过热蒸汽与原料混合时在短时间内保持它的气体状态,在冷凝前渗透速度极快,但由于其不能很快地冷凝,设备密闭不好时容易外溢。总之,蒸汽是一种良好的热、湿载体,它能快速、均匀地使每一黏土颗粒形成水膜,使黏土物质的潜在可塑性得以充分发挥。一般配人工干燥室时,常采用2.5-3表压力饱和蒸汽,加热后原料温度45-55℃(使成型砖坯温度与干燥室进口温度相当)。
蒸汽和水的渗透能力如表2-30所示。 △表2-30 蒸汽和水的渗透能力
北京南湖渠砖厂采用小断面隧道窑一次码烧工艺,通饱和蒸汽后原料的自然含水率提高3%,成型坯体过软。于是该厂在5表压力的锅炉上设置了过热器,使进到搅拌机内的蒸汽温度由151℃(蒸汽在锅炉中的饱和温度为158.08℃)提高到340℃,效果较好,坯体成型水分仅约增加1%。
加热1000块普通砖坯的原料,需130~150kg蒸汽。
如无条件加蒸汽,可加热水。如使泥料加热至40~70℃可取得较好效果,这是因为热水的黏度比冷水小,对提高原料的塑性、成型性能、加速原料的湿化亦有好处,不同温度的水的运动黏度(y)是: 5℃ 时为5.5(mm2/s)(或厘泊)
20℃时为3.5(mm2/s)(或厘泊) 30℃时为2.8(mm2/s)(或厘泊)40℃时为2.4(mm2/s)(或厘泊)50℃时为2.0(mm2/s)(或厘泊)
日本某砖厂为了防止泥料在加热过程中增湿,用热风代替了蒸汽和热水。采用30kW的电加热器将空气加热到100-120℃,吹入双轴搅拌机,使用于成型的泥料保持40~50℃。 |