矿渣质黑砖干燥过程中产生的缺陷剖析及其解决思路

程　鹏

摘要本文根据矿渣黑砖干燥过程中产生的缺陷,分析了其原因并提出了相关的解决思路。

关键词矿渣黑砖,干燥缺陷,前边裂,中心裂,“棒钉”

1前 言

随着纯黑抛光砖、仿古砖的应用面越来越广,目前国内、国际上纯黑砖的销售市场越来越兴旺,但相对来说,起初生产的企业并不多,因此现在转型生产此类砖的企业已越来越多。目前转型做纯黑砖生产的厂家基本上采用黑矿渣作为着色剂,这类黑砖生产成本较普遍以色料着色的黑砖来看,成本大大降低,且在工艺参数控制上也存在很多的不同,因为黑矿渣的比重大于常规的陶瓷原料。相对来说,矿渣黑砖的生产难度比普通的渗花抛光砖、色料式纯黑砖的生产难度大,例如泥浆的流速控制、压机成形、干燥控制、烧成控制、抛光刮平等均有所不同。本文从热工角度出发,重点剖析矿渣黑砖在干燥过程中常见的缺陷,并相应分析在干燥窑上有效保证干燥效果的思路。

2矿渣黑砖的配方成份与干燥特点

笔者通过在某矿渣黑色抛光砖生产企业内的技术服务过程,在本文将针对性地分析矿渣黑砖的干燥控制特点。

矿渣黑抛光砖,是用一种含钛、铁成分的黑矿渣作为主要着色原料(也是配方中的主要着色原料),配以一定比例的低温粘土、长石、石英、减水剂,经过球磨、喷雾制粉、压机成形、干燥与烧成、抛光等工艺生产出来的。矿渣质黑砖的配方中瘠性原料较多(因为矿渣本身就属于瘠性原料),压制成形时的生坯强度差,对低温塑性原料的选择难以掌握;而对于干燥过程来说,因为配方中含大量的矿渣原料,其坯体在干燥时排水比较顺畅和快速。因此在干燥过程中,供热、抽湿的控制尤其重要,如果控制不合理,容易造成干燥边裂、开边砖、前边裂以及中心裂等缺陷;尤其是中心裂,由于裂纹细小,在干燥窑出口无法发现,一般经窑炉烧成过后才能在窑炉出口被发现。

矿渣质黑砖,根据黑度不同,通常可分为“普黑”、“中黑”、“特黑”三种,当然,对应这三种黑度,矿渣的加入量也不断递增,生产难度也一步步增大,“特黑”砖最难保证生产高效并稳定,生产线上最直接的反映就是干燥窑出口烂砖情况严重。所以,做矿渣黑砖时,对干燥窑的供热系统、抽湿系统的调节要求也相对要高些。下面,笔者将在生产厂家的现场跟踪及对干燥缺陷的处理方式进行总结并加以分析,供大家参考。

3矿渣黑砖在干燥过程中出现的缺陷及其原因

3.1 边裂

矿渣黑砖在干燥过程中出现的边裂有两种情况,分别为低温边裂和高温边裂。

3.1.1低温边裂

由于干燥窑的供热控制不合理,造成干燥窑温度过低,砖坯难以排水,砖坯强度差,在干燥窑辊棒的传送过程中承受不了机械破坏力,造成低温边裂。通常最靠近干燥窑窑墙的那条边最容易开裂。

3.1.2高温边裂

由于干燥窑中后段的介质温度太高、湿度小,气流速度又快,直接冲击到窑墙壁或靠近窑墙壁的砖坯时,会产生热冲击裂(这跟供热分风器的结构也有相当大的关系)。这类边裂以前边裂为主。

3.2 开边砖

矿渣黑砖在干燥过程中出现开边砖有两种情况,分别为机械性开边砖和热应力开边砖。

3.2.1机械性开边砖

由于矿渣制黑砖生坯强度差,在输送中须特别注意传送的平稳性:如压机出口辊台的水平度、釉线的水平度及宽度、带轮交界处的高低、干燥入口辊台的水平度、干燥窑内辊棒的干净程度及平直度、干燥出口辊棒与出口辊台的水平度等,以及注意干燥入口辊台排砖过密时,是否会造成顶砖现象,这都跟机械性开边砖有密切的关联。

3.2.2 热应力开边砖

热应力开边砖是指由于干燥介质温度过高或局部温度偏高所造成的干燥应力开边砖。例如某厂由瓷片素烧窑改成干燥窑,原窑上配有喷枪,由于厂家操作不合理,采用点烧喷枪加热,导致烧嘴砖处局部温度严重偏高,高温热冲击干燥窑内的生坯,从而产生大量的热应力开边砖。

3.3 前边裂

前边裂通常发生在干燥窑的中后段,由于干燥窑的中后段属高温低湿状态干燥,供热控制不合理,就会造成供热分风器的热风对砖坯前面的边冲击过大的现象,引起前边裂。这里需要分析的是,干燥排湿是设置在干燥窑头的,干燥窑内的气流则从窑尾往窑头方向流动,这样对砖坯前面边的冲击最大,排水速度也就最快,因此会造成热冲击性前边裂。由于矿渣黑砖的排水速度较快,所以在干燥过程中,砖坯内自由水的排除可能在干燥窑的前段就已经完成,那么在干燥窑的中段也就很容易会造成砖坯的高温前边裂。

3.4 中心裂

矿渣黑砖在干燥过程中产生中心裂有两种情况,分别为机械性中心裂和热应力中心裂。

3.4.1 机械性中心裂

由于矿渣制黑抛光砖生坯强度差,在输送中就要特别注意传送的平稳性:如压机出口辊台的水平度及辊棒的干净程度、带轮交界处的高低、干燥入口辊台的水平度和干净度、干燥窑内辊棒的干净程度和平直度等,这都跟机械性中心裂有密切的关系,尤其需要注意的是,干燥窑前段的辊棒干净程度。因为矿渣黑砖的塑性料少,砖坯的弹性差,所以抵抗机械破坏力就很差,一点点的辊棒“结钉”就可能造成砖坯的中心裂。

3.4.2 热应力中心裂

在干燥过程中,由于供热、抽湿控制不合理,会造成砖坯无法排水,同时,砖坯排水太过剧烈也会引起砖坯热应力中心裂。事实上,对于矿渣质黑砖来说,干燥过程中产生热应力中心裂的可能性相当小。通过调整供热与抽湿来解决中心裂,也是为了避开辊棒上的“棒钉”对砖坯的破坏,一方面是避免过早排水,让砖坯保持有较好的弹性;另一方面,让砖坯尽早排水,让砖坯提早具有较高的干坯强度,以抵抗“棒钉”的破坏。

4解决矿渣黑砖干燥过程产生缺陷的方法

4.1 边 裂

边裂的产生存在两种不同的原因,针对各种原因采用相应的解决办法。

(1) 低温边裂:可适当加大干燥窑前段的供热分风器,提高前段的介质温度,相应把干燥窑前段的抽湿关小点(不要关得过小,否则坯体难以排水),延长排水区域,有效提高干燥窑前段的热利用率来增强坯体强度。干燥窑入口进砖时,砖坯在不发生碰撞的情况下,可以把两边靠近干燥窑墙的砖坯尽量向中间靠,避免砖坯由于太过靠近干燥窑墙而引起低温边裂,并且要把干燥窑两侧的辊棒处、事故处理口处、供热闸阀、抽湿闸阀等处的石棉塞好,保证不会有漏冷风的现象。

(2) 高温边裂:可适当减小干燥窑中后段的热风温度和风速,减小热风对砖坯的冲刷。尽量采用分风器调节热风进干燥窑内的位置(当然,分风器的结构也有相当大的关系),减少热风的供给量。

4.2 开边砖

开边砖产生的原因有两方面,针对各种原因采用相应的解决办法:

(1) 机械性开边砖:由于矿渣质黑砖生坯强度差,相应地对其输送过程中的平稳度要求较高。相关的一些环节有:压机出口辊台要求水平度好,不可出现砖坯行走时的波浪式行走;釉线水平度要好,避免皮带高低不平;釉线宽度要够宽,避免支撑宽度不够;带轮交界处水平高度要统一,避免高低不平;干燥窑入砖辊台的水平度要好。干燥窑前辊台排砖时,须保证砖坯之间不存在“顶砖”现象。干燥窑内的辊棒干净度和平直度要好,杜绝“棒钉”和弯辊棒的存在。干燥窑出砖辊棒和出砖平台辊棒的水平度要好,避免棒与棒之间出现高低不平的现象。

(2) 热应力开边砖:可适当减小中后段的供热介质温度,避免温度过高或由于局部分风器开得过大而引起的局部高温;可关小余热的总抽量,也可以在保证总抽量不变的情况下,关小或者关掉靠近急冷处的抽斗,开大尾部抽斗来降低介质温度。若有开喷枪的原因导致局部高温开边砖,可适当关小喷枪或关掉喷枪,然后靠调节余热抽斗来增大供热主管的温度,再相应地对供热分风器作调整。这样可以避免局部高温,也相应地降低了燃耗。

4.3 前边裂

前边裂通常发生在干燥窑的中后段,找出中后段温度偏高的区域,对高温处的分风器作适当的调整,关小一点供热分风器,减少在高温状态下热气体对砖坯前面边的冲刷,或者在干燥窑后段多开几处供热分风器,以分散式的供热来减少热气体对砖坯前边的冲刷。解决前边裂最重要的手段就是控制好干燥介质温度及流速。

4.4 中心裂

中心裂产生的原因有两方面,针对各种原因采用相应的解决办法:

(1) 机械性中心裂:与控制机械性开边砖的方法相同,尤其是要重点检查辊棒的干净度。

(2) 热应力中心裂:在干燥过程中,矿渣制黑抛光砖坯的排水比较顺畅,干燥窑前段的供热分风器可适当地开大点,提高干燥窑前段的烟气介质温度,加快砖坯的排水。防止水分在前段没有排除,到后面由于余热风的介质温度高(高温湿度小),遇到水分大的砖坯时,会出现砖坯剧烈排水的现象,此时由于热应力的关系,导致砖坯的表面结构遭到破坏,引起热应力中心裂。

5结 论

在生产矿渣制黑抛光砖的工艺配方中,瘠性原料的比例较多,在干燥窑的干燥过程时,对干燥窑内气流、温度的要求较严格;温度偏低会出现裂纹砖,温度偏高也会出现裂纹砖,对干燥的热敏感度高,介质温度波动大一点就会出现裂砖缺陷,所以对干燥窑供热系统和抽湿系统的控制要求比较严格,只有合理地控制好干燥窑的供热及抽湿,才能保证生产的正常运行。值得重申的是,干燥窑内的分风器结构与供热方式,对矿渣黑砖的干燥控制效果也有相当关键的影响。