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烧结砖时,多高烧成温度为最佳?

作者:烧结砖人气:发表时间:2019-01-23

  多高烧成温度为最佳?

  烧成温度、最高允许烧成温度及烧成温度范围、保温时间是烧成阶段的极为重要的工艺参数,而最佳烧成温度指标是综合以上因素的综合参数。

  烧成温度——烧成温度高低取决于原料矿物组成的种类、颗粒度组成以及助熔料的含量。绝大多数砖瓦原料的烧成温度在900℃~1150℃之间,在高石英含量粘土制砖时,采用较高的烧成温度;当粘土矿物组成以高岭石为主,而其中助熔料一一特别是铁和钠的化合物含量较少时,也采用较高的烧成温度。
 


 

  掺加约15% ~18%的碳酸盐可以促使烧成温度超过1100℃的高石英含量的粘土烧结,然而碳酸盐通常又可使早期烧结的粘土允许最高温度升高。
 

  而石英含量低,富含助熔剂的原料,其中粘土矿物以水云母(伊利石)为主,属于早期烧结的原料,它们在较低温度下烧成。蒙脱石也促使坯体较早强化,然而在砖瓦原料中这种粘土矿物不太常见。

  实验证明烧结反应能通过材料的细化而大大加速,烧成温度的高低与原料颗粒组成有关。这不仅与粘土矿物<2 μm的粒度范围内颗粒的比例有关,而且与非塑性原料组分的细度有关。一种材料、颗粒愈细,比表面积愈大,原料颗粒的紧密堆积,而促使固相反应强化。

  干压坯体有着较粗的颗粒结构,固相反应起的作用较小,必须更大程度地依靠玻璃相使坯体强化,因而压制成型坯体需要较高的烧成温度。

  类似的情况还可见于硬质粘土岩挤出成型的工艺中,原料制备得愈粗糙,也就是泥料的粒度愈粗,烧成一定的密度和强度的坯体需要的温度愈高。因为粗颗粒结构的坯体,有着疏松的坯体组织,其抗烧结变形性小于细粒、致密的坯体,所以增加了焙烧的困难。

  可以用饱和系数值来初步判断烧成温度的选取合适与否:

  饱和系数的物理意义是容易充满的孔隙对总的可充满孔隙的比值。饱和系数的理论在于如果仅仅总孔隙空间的一部分被水所占据,那么有余地使湿膨胀式冻结发展而不破坏材料。如果一块受到过量湿度作用的砖,其中充满的孔隙空间不超过总孔隙空间的80%,那么剩下的空间将能消除由于膨胀式冻结而产生的压力。故可以说饱和系数为0. 80时是一界限值。饱和系数愈小,说明制品致密、耐久性好,饱和系数愈大,说明制品不“成熟”,耐久性差。实验证明,优质砖的饱和系数都小。

  在同样长保温时间的前提下,比较样品在不同烧成温度焙烧后的饱和系数可提供选择烧成温度的根据。最高允许烧成温度一一对于某种原料,要根据矿物的组成,存在着标志其工艺性能的最高允许烧成温度和烧结极限。焙烧的任务在于尽可能接近这一极限而不损坏烧结制品一一即在荷重下变形。短时间而有较高烧成温度和长时间但在略低的温度下进行焙烧都能达到几乎相同的烧成质量。虽然焙烧温度愈高,质点扩散和材料烧结愈强烈,但是,在生产中最高温度被窑内及制品内的温度不均匀分布所限制。

  在0。5 kg/cm2的荷重下产生0。5%变形软化温度为最高允许烧成温度。

  如果窑中砖的坯垛为2m,其底层砖坯承受的荷重约为0.5 kg/cm2因此,最高允许烧成温度是基于原料的抗焙烧变形能力。

  不同种类粘土的荷重下的变形曲线见图1。

  粘土G900℃收缩值同1050℃,实标线即为其烧成范围。粘土S它有长的稳定收缩范围,而在1100℃~1200℃,它的收缩又有着减小的趋势,它的荷重变形曲线满足生产良好烧结高强砖的要求。粘土K在1100℃之前它仅有轻微收缩,当1100℃以上时,收缩和变形量的增加又如此急剧,在这个阶段进行工业烧成过于危险。

  烧成范围一一在烧成阶段中,不会造成烧成产品的质量性能(尺寸与强度等)下降的烧成温度波动范围。对于不同砖瓦原料来说,烧结反应进程是千差万别的,在一般情况下,原料的可用烧结范围取决于氧化铝同助熔料的含量。通常,Al203含量越多,助熔料含量越少,使坯体不发生荷重变形的危险而达到致密化的温度范围也越大。

  保温时间一一在烧成阶段的最高温度下,制品焙烧时间称之为保温时间。焙烧工艺措施的最重要的尺度是制成产品的质量性能,很少通过提高焙烧温度来达到一定产品要求的烧结程度,因为存在着软化变形的危险。

  坯体烧结不仅取决于烧成温度的高低,还取决于高温作用的时间,因此,用较低的烧成温度和较长的保温时间可以达到同等程度的烧结,低温长烧的工艺优点在于,低温下坯体烧结反应较缓慢,因此容易控制,用较高烧成温度,进行较短时间的焙烧,易造成许多制品缺陷。

  因此最佳烧成温度,根据原料本身的烧成温度、最高允许烧成温度及烧成温度范围、保温时间及生产线设计工艺、设备、窑炉的配置水平来确定,不能一概而论。一般对烧结范围较宽的页岩、煤矸石,且配置较先进隧道窑烧成系统可选择烧成范围的中上限作为生产控制的烧成温度,而对粘土等原料尽量选择烧成范围的中下限和适当保温时间以保证产品质量。


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