CN104193294B - 一种用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法 - Google Patents
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Abstract
一种用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法，该方法是将石英原料单独预粉碎至10微米以下，与其他原料配料后球磨4小时，料浆经过筛、除铁后压滤，练泥后真空挤制为所需尺寸的湿坯，干燥后得生坯。将生坯置于再结晶碳化硅承烧板上，在宽体隧道窑中烧成，烧成温度为1280℃~1320℃，烧成时间为8~10小时，单位耐酸瓷砖产品的烧成能耗为0.26-0.28吨标准煤/吨瓷。该方法能显著缩短耐酸瓷砖的烧成时间，大幅降低烧成过程的燃料消耗，并能有效提高耐酸瓷砖产品的规整度和烧成合格率，从而显著降低其生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及瓷砖制备技术，进一步是指用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法。
背景技术
耐酸瓷砖是以二氧化硅和氧化铝为主要成分的具有很强耐酸能力的陶瓷材料，以石英、粘土、瓷土等天然矿物为主要原料，经科学配料、球磨、过筛、除铁、压滤、练泥、真空挤出成形、干燥、烧成等工序制备而成，是化工、冶金等行业耐酸设备中必不可少的关键材料。
目前国内生产的耐酸瓷产品主要是SiO2-Al2O3体系，SiO2含量为60%~85%。由于SiO2含量高，在烧成过程中存在石英的晶型转变和高温下的液相形成，易导致耐酸瓷产品在烧成过程产生开裂和变形等缺陷。此外，由于耐酸瓷产品胎体厚，一般厚度大于20mm，部分产品厚度达80mm，且致密化程度高，产品吸水率要求小于0.2%，因此，比通常的建筑陶瓷砖或耐火砖具有更大的烧结难度。目前耐酸瓷砖的烧结温度在1250~1350℃之间，烧成时间通常为20~25小时，生产耐酸瓷砖的烧成能耗达0.35-0.4吨标准煤/吨瓷。随着陶瓷行业对节能减排要求的不断提高，如何实现耐酸瓷砖的快速烧成，降低生产能耗，一直是困扰耐酸瓷砖生产企业的一个难题。国家标准对耐酸瓷砖规整度的要求为±0.5mm，采用常规隧道窑的烧成合格率一般为90-95%。
在建筑陶瓷行业，采用宽体辊道窑实现了陶瓷墙地砖的快速烧成，使烧成时间从十多个小时缩短到数小时甚至数十分钟，大大节约了烧成能耗，降低了生产成本，且产品质量也有显著提高。然而，耐酸瓷砖由于其厚重，且尺寸也比墙地砖小，除少数较薄的产品外，多数无法用辊道窑烧成，传统的烧成工艺多采用窑体高度不低于1m的隧道窑或间歇式的抽屉窑烧成。较高的窑体尺寸是导致窑内上下温差大的重要原因。为了缩小窑内上下温差，需通过降低升温速度或延长保温时间来实现，这样势必延长了产品的烧成时间，增加了烧成能耗，且由于上下温差大，易造成产品的均匀性较差。
因此，开发一种适用于耐酸瓷砖快速烧成的方法，不仅可显著降低耐酸瓷砖的烧成能耗，节约生产成本，而且也是节能减排、低碳经济发展的必然要求。
申请人公开了一种新型宽体节能快烧隧道窑，如专利CN203534157U所述。所述新型宽体节能快烧隧道窑包括燃气系统、温控系统、长方形的窑体和可在窑体内移动的窑车，所述窑体由预热带、预烧带、烧成带和冷却带组成，所述冷却带依次设置有过渡带、急冷带、缓冷带和自冷带，所述预热带两侧上部和下部分别设置有搅拌风幕和排烟口，所述预烧带两则设置有与燃气系统相连的呈平行布置的喷枪，在预烧带顶部和侧部设置有调节气幕，所述烧成带两侧间隔交错设置有与燃气系统相连的喷枪，所述急冷带两侧设置有冷风口，所述缓冷带上间隔设置有抽热风口，所述自冷带两侧设置有通风口。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有耐酸瓷砖烧成能耗高、产品烧成合格率低等不足，提出一种用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖产品的方法，该方法在确保耐酸瓷砖产品性能要求的前提下，能通过快速烧成工艺，最大限度地降低烧成能耗，促进耐酸瓷砖烧成过程中的节能减排和清洁生产，有效提高耐酸瓷砖产品的烧成合格率，降低生产成本。
本发明的技术方案为：
一种用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法，具体工艺步骤为：
（1）耐酸瓷砖配方原料由重量百分数为15%-30%石英、20%-35%粘土和40%-60%瓷土组成，将配方中的石英原料选用已粉碎至10微米以下的石英粉，将所述石英粉与其他原料配料后球磨4小时，得浆料；
（2）将浆料过筛、除铁、压滤、练泥，真空挤制为所需尺寸的湿坯，干燥后得生坯；
（3）将生坯置于再结晶碳化硅承烧板上，在宽体隧道窑中烧成，烧成温度为1280~1320℃，烧成时间为8~10小时；然后冷却，冷却时间为7~10小时，出窑得耐酸瓷砖产品；所述宽体隧道窑窑高为450~600mm，且宽高比为3.5~4.5。
优选方案：步骤（2）中所述湿坯尺寸的长度为200~300mm，宽度为100~150mm，厚度为20-80mm。
优选方案：步骤（3）中所述宽体隧道窑，它包括内部设有窑车（6）的窑体（1），所述窑体（1）的顶部为吊挂式平顶（2），所述窑车（6）上有用于放置耐酸瓷砖（3）的再结晶碳化硅承烧板（5），在再结晶碳化硅承烧板（5）两侧的烧成带窑体侧壁上分别设有上下交错分布的高速等温烧嘴（4）。
优选方案：步骤（3）中所述再结晶碳化硅承烧板的厚度为10mm。
进一步优选方案：步骤（3）中所述烧成制度为：室温~900℃，180℃-200℃/小时，900℃~1000℃，100℃-120℃/小时，1000℃~1300℃，140℃-150℃/小时，1280℃-1300℃，保温1.5-2小时。
进一步优选方案：步骤（3）中所述的冷却降温制度为：1300℃~1000℃，1-1.5小时，1000℃~100℃，100-120℃/小时。
本发明的方法单位产品的烧成能耗为0.26-0.28吨标准煤/吨瓷，与现有技术相比有显著的节能效果。
以下对本发明做出进一步说明。
所述宽体隧道窑是现有技术的产品，可以用背景技术中CN203534157U所述结构的宽体隧道窑，本发明在CN203534157U的基础上进一步改进，如图1所示，所述宽体隧道窑，它包括内部设有窑车的窑体，所述窑体的顶部为吊挂式平顶，所述窑车上有用于放置耐酸瓷砖的再结晶碳化硅承烧板，在再结晶碳化硅承烧板两侧的烧成带窑体侧壁上分别设有上下交错分布的高速等温烧嘴。所用燃料可以是以天然气、液化石油气和发生炉煤气等。所述宽体隧道窑需要控制窑宽为1800~2400mm，窑高为450~600mm，且宽高比为3.5~4.5，这是因为窑高是造成窑内上下温差的主要原因，将窑的高度降低自然可减少窑内上下温差，但会影响窑的产量，因此需增加窑的宽度，但过宽又会产生窑内的水平温差，同样影响到窑内截面上的温度均匀性，因此，以宽高比为3.5~4.5为宜；在窑车台面使用再结晶碳化硅承烧板，其厚度仅为10mm，与传统的30mm厚的氧化物结合碳化硅承烧板比，其厚度减少了20mm，一方面减少了窑具蓄热，有利于降低烧成能耗，另一方面，再结晶碳化硅承烧板的高温强度好，使用寿命长，不易变形和开裂，提高了产品的规整度和烧成合格率。
为了实现耐酸瓷砖的快速烧成，首先在原料的颗粒组成上进行了创造性调整，即降低石英颗粒的粒度，适当增大粘土颗粒的粒度。为减少石英晶型转变对烧成的影响，应设法降低原料中石英颗粒的尺寸，通常的做法是通过延长球磨时间来降低原料的细度。这样做带来的问题是：所有原料的细度都在降低，且粘土类软质原料的细度降低比硬质的石英颗粒降低更快，这一方面延长球磨时间对降低石英颗粒尺寸的效率低，另一方面，过细的粘土颗粒降低了压滤时的过滤效益，同时还易造成成形后坯体在干燥过程中的开裂。本发明采用其他研磨设备（如雷蒙磨或气流磨）高效地将石英原料单独粉碎至平均粒径小于10微米，与粘土类原料配料后，只需球磨4小时，与采用200目石英粉需球磨10小时比，缩短球磨时间60%。由于粘土颗粒的细度适中，缩短了浆料的压滤时间，减少了坯体干燥时的变形和开裂。而石英颗粒的粒度由原来的5~30微米改变为3~10微米，不仅粒径变小，颗粒分布也更窄，特别是消除了10微米以上的粗颗粒，为产品的快速烧成奠定了良好基础。
在本发明方法的步骤（3）中，因产品规格尺寸和厚度不同，烧成温度和烧成时间也有所不同。一般而言，对于规格尺寸较小且较薄的产品，如200mm×100mm×20mm的产品，采用相对较快的速度（8小时）和较高的温度（1320℃）烧成，而对于尺寸较大且厚的产品，如230mm×115mm×65mm的标准砖，则需采用较慢（10小时）和相对较低的温度（1280℃）烧成，以防止产品变形和开裂。
步骤（3）中升温和降温的控制程序主要是根据产品的烧成特性来确定的，为实现快速烧成，应最大限度地提高升温和降温速率，而在一般隧道窑中因窑内温差较大，不能采用本发明所述的快速升温和降温速率，该升温和降温速率可以节约烧成能耗。
与现有技术相比，本发明的优势在于：
（1）通过对石英原料单独预粉碎，缩短了球磨时间60%，因原料中的颗粒尺寸分布更科学合理，提高了浆料的压滤效率，减少了坯体干燥时的变形和开裂，为耐酸瓷砖的快速烧成奠定了基础；
（2）在烧成过程中，采用宽体隧道窑和高速等温烧嘴，增强了窑内的对流传热，缩小了窑内截面上的温差，使耐酸瓷砖产品的烧成时间比一般隧道窑缩短40%以上，节约烧成能耗25~30%。
（3）采用再结晶碳化硅承烧板，使承烧板厚度减少2/3，进一步节约了烧成能耗，同时因该承烧板不易变形和开裂，使产品的尺寸偏差由原来的±0.5mm缩小到±0.2mm以内，烧成合格率由原来的90~92%提高到97~98%。
由以上可知，本发明为一种用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法，该方法能显著缩短耐酸瓷砖的烧成时间，大幅降低烧成过程的燃料消耗，并能有效提高耐酸瓷砖产品的规整度和烧成合格率，从而显著降低其生产成本。
附图说明
图1为本申请所述宽体隧道窑烧成带部分的截面结构示意图，其中1-窑体，2-吊挂式平顶，3-耐酸瓷砖（产品），4-高速等温烧嘴，5-再结晶碳化硅承烧板，6-窑车。
具体实施方式
实施例1：所述用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法，具体是：
（1）由重量百分数为25%石英、30%粘土和45%瓷土组成耐酸瓷砖配方，将配方中的石英原料选用已粉碎至10微米以下的石英粉，与其他原料配料后球磨4小时，得浆料。
（2）将浆料过筛、除铁、压滤、练泥，真空挤制为265mm×132mm×75mm的湿坯，干燥后得生坯。
（3）将生坯置于再结晶碳化硅承烧板上，在宽体隧道窑中烧成，所述宽体隧道窑窑高为600mm，且宽高比为4。具体升温制度为：室温~900℃，180℃/小时，900~1000℃，100℃/小时，1000~1280℃，140℃/小时，1280℃，保温2小时，共10小时。降温制度为：1280~1000℃，1小时，1000~100℃，100℃/小时。出窑得耐酸瓷砖产品，其尺寸偏差小于±0.2mm，烧成合格率为97~98%。单位产品的烧成能耗为0.28吨标准煤/吨瓷。
实施例2：所述用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法，具体是：
（1）由重量百分数为18%石英、35%粘土和47%瓷土组成耐酸瓷砖配方，将配方中的石英原料选用已粉碎至10微米以下的石英粉，与其他原料配料后球磨4小时，得浆料。
（2）将浆料过筛、除铁、压滤、练泥，真空挤制为230mm×115mm×23mm的湿坯，干燥后得生坯。
（3）将生坯置于再结晶碳化硅承烧板上，在宽体隧道窑中烧成，所述宽体隧道窑窑高为450mm，且宽高比为4。具体升温制度为：室温~900℃，220℃/小时，900~1000℃，100℃/小时，1000~1320℃，160℃/小时，1320℃，保温1小时，共8小时。降温制度为：1320~1000℃，1小时，1000~100℃，150℃/小时。出窑得耐酸瓷砖产品，其尺寸偏差小于±0.15mm，烧成合格率为97~98%。单位产品的烧成能耗为0.26吨标准煤/吨瓷。
实施例3：所述用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法，具体是：
（1）由重量百分数为22%石英、32%粘土和46%瓷土组成耐酸瓷砖配方，将配方中的石英原料选用已粉碎至10微米以下的石英粉，与其他原料配料后球磨4小时，得浆料。
（2）将浆料过筛、除铁、压滤、练泥，真空挤制为265mm×132mm×35mm的湿坯，干燥后得生坯。
（3）将生坯置于再结晶碳化硅承烧板上，在宽体隧道窑中烧成，所述宽体隧道窑窑高为600mm，且宽高比为4。具体升温制度为：室温~900℃，200℃/小时，900~1000℃，100℃/小时，1000~1300℃，150℃/小时，1300℃，保温1.5小时，共8.5小时。降温制度为：1300~1000℃，1小时，1000~100℃，120℃/小时。出窑得耐酸瓷砖产品，其尺寸偏差小于±0.2mm，烧成合格率为97~98%。单位产品的烧成能耗为0.27吨标准煤/吨瓷。
Claims (5)
1.一种用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法，其特征是，具体工艺步骤为：
(1)耐酸瓷砖配方原料由重量百分数为15％-30％石英、20％-35％粘土和40％-60％瓷土组成，将配方中的石英原料选用已粉碎至10微米以下的石英粉，将所述石英粉与其他原料配料后球磨4小时，得浆料；
(2)将浆料过筛、除铁、压滤、练泥，真空挤制为所需尺寸的湿坯，干燥后得生坯；
(3)将生坯置于再结晶碳化硅承烧板上，在宽体隧道窑中烧成，烧成温度为1280℃～1320℃，烧成时间为8～10小时；然后冷却，冷却时间为7～10小时，出窑得耐酸瓷砖产品；所述宽体隧道窑窑高为450mm～600mm，且宽高比为3.5～4.5，所述再结晶碳化硅承烧板的厚度为10mm。
2.根据权利要求1所述用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法，其特征是，步骤(2)中所述湿坯尺寸的长度为200mm～300mm，宽度为100mm～150mm，厚度为20mm-80mm。
3.根据权利要求1所述用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法，其特征是，步骤(3)中所述宽体隧道窑，它包括内部设有窑车(6)的窑体(1)，所述窑体(1)的顶部为吊挂式平顶(2)，所述窑车(6)上有用于放置耐酸瓷砖(3)的再结晶碳化硅承烧板(5)，在再结晶碳化硅承烧板(5)两侧的烧成带窑体侧壁上分别设有上下交错分布的高速等温烧嘴(4)。
4.根据权利要求1-3之一所述用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法，其特征是，步骤(3)中所述烧成制度为：室温～900℃，180℃-200℃/小时；900℃～1000℃，100℃-120℃/小时；1000℃～1300℃，140℃-150℃/小时；1280℃-1300℃，保温1.5-2小时。
5.根据权利要求1-3之一所述用宽体隧道窑快速烧成耐酸瓷砖的方法，其特征是，步骤(3)中所述的冷却降温制度为：1300℃～1000℃，1-1.5小时；1000℃～100℃，100-120℃/小时。
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