專利名稱：粘土類燒成制品低耗節(jié)水快速制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬以粘土為主要原料的制品制作技術(shù)，主要涉及磚瓦類建材，和以粘土為原料的燒成制品，焙燒的氧化分解期前的制作技術(shù)。
粘土磚瓦制作已有悠久的歷史，是很成熟的傳統(tǒng)工藝，經(jīng)多年改進(jìn)已解決了許多技術(shù)問題，為生活和生產(chǎn)提供了最基本的建筑型材;但其制作中多要消耗大量的成型用水和燒結(jié)用熱、使其成本難于進(jìn)一步降低，而且生產(chǎn)過(guò)程的勞動(dòng)強(qiáng)度也比較大，使用亦因此受限。其它粘土類燒成制品也大都存在著相似的情況。
本發(fā)明目的是提出粘土類燒成制品低耗快速制作技術(shù)，它將顯著降低消耗和勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)產(chǎn)品質(zhì)量也有所提高。
本發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，粘土類燒成制品的制作方法包括備料、坯件成型、干燥、焙燒等連續(xù)工序。其中干燥和焙燒中所涉及坯件集放是按如下方法進(jìn)行的，坯件磁體在水平方向采取疏密不一成行有序的碼放方式，即在行內(nèi)單個(gè)坯體間以較密的間距均布，各行走向與群體內(nèi)氣氛濕度或溫度梯度方向一致，即與群體環(huán)境中氣流流向一致，各行以較大的間距均布;各行在豎直方向?qū)娱g坯件累疊相連，鄰層的單體在方位上相錯(cuò)。這種集放方法降低了妨礙濕度或溫度梯度趨于減小的阻力，有較暢通的氣流主通道，有利于環(huán)境整體指標(biāo)趨于一致。這正是干燥或焙燒工藝的目標(biāo)之一;行內(nèi)的密集均布，則可在較小的梯度范圍內(nèi)盡量利用空間，從而可提高生產(chǎn)率，降低消耗。
干燥后欲焙燒坯件的含水量應(yīng)保證在3%(重量)以下。焙燒階段因制品不同而異，對(duì)加熱至氧化分解期終止階段的升溫過(guò)程，按如下要求進(jìn)行在窯內(nèi)達(dá)150℃時(shí)升溫速度控制在25-100℃/小時(shí)，150-570℃階段的升溫速度為150-250℃/小時(shí)，570-575℃時(shí)為5-10℃/10分鐘，575-870℃時(shí)速度為150-250℃/小時(shí)，870-875℃時(shí)為5-10℃/10分鐘，875-950℃時(shí)升溫速度應(yīng)控制在150-250℃/小時(shí)。這種升溫過(guò)程所要求的初始含水量限制了坯件在初升溫過(guò)程中水份氣化的影響程度，為提高升溫速度創(chuàng)造了基礎(chǔ)前提，集放的有序方式又制造了坯件快速均勻升溫的環(huán)境流通條件。在升溫過(guò)程中150℃以下的速度較緩，尤其在初始階段，仍是考慮了為避免坯件所含水氣化的影響，以后較大幅度地提高了升溫速度，是基于經(jīng)過(guò)初始階段坯件含水已大部汽化;在570℃、870℃附近時(shí)為坯件體膨脹最大處，故以較緩的速度控制溫升。集放方式提高了坯件群體均衡升溫的能力，加快速度則減少了無(wú)謂的加熱時(shí)間。因此本升溫規(guī)范是在充分考慮粘土類坯件限制升溫速度的因素，并采取針對(duì)性措施后，著眼于挖掘受熱變化過(guò)程所允許的潛力，從而縮短了所用時(shí)間，減少了熱能的消耗，還由于坯件單體環(huán)境條件差別減小，使群體變化趨于一，提高了本部分加工成品的合格率。
本發(fā)明方案從坯件集放、水分控制、升溫規(guī)范等方面著手，制定了合理的工藝，為實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的提供了可行技術(shù)。
為加速焙燒前坯件干燥的速度，本發(fā)明利用焙燒工序完成后焙燒設(shè)備內(nèi)的余熱作熱源，將坯件移入并按上述集放方法碼放，或利用焙燒過(guò)程中的余熱，將其引至坯件干燥室，對(duì)按上述方法碼放的坯件進(jìn)行干燥。這已是傳統(tǒng)的成功方法，可以降低消耗，提高效率。
為減少制坯時(shí)配料用水和提高坯件密實(shí)度，本發(fā)明采用粘土類燒成制品的配料，其含水量控制在重量的3-5%，并按欲制件密實(shí)度及形狀要求制作成型模具，將所選配原料按用量裝入模內(nèi)，施以成型壓力，直接壓制成坯、出模待用。這種制坯方法也是一種成功技術(shù)，加工時(shí)一般自然粘土即可滿足成型的含水要求，無(wú)需或僅少許加入成型用水，顯然較傳統(tǒng)濕法無(wú)壓成型制坯節(jié)省用水，還可提高坯件密實(shí)度，同時(shí)也減少了其后干燥的用時(shí)與耗能。
為提供僅用于氧化分解期即可完成制品燒成的焙燒設(shè)備，本發(fā)明沿用公知倒焰窯的基本結(jié)構(gòu)承放坯件的窯炕，窯炕四周的窯壁，與窯炕窯壁形成封閉窯室的窯頂，設(shè)在窯壁外側(cè)的燃燒室，窯門，設(shè)在窯炕下與窯室和窯外煙囪相通的煙道，和煙囪。因氧化分解期的最高溫度為1000℃，故窯壁采用普通建材磚、壁厚為24cm，即可滿足加熱升溫要求，并相應(yīng)降低建窯成本和加溫時(shí)的熱能消耗。
本發(fā)明限制焙燒坯件始燒時(shí)的含水量，利用坯件干燥和焙燒時(shí)群體內(nèi)的有序排列、有限提高升溫速度、和低含水量的壓力坯件成型等措施的有機(jī)組合，并考慮了加工中的余熱利用，較大幅度地降低了熱能消耗，節(jié)省加工用時(shí)，用工和用水，同時(shí)還相應(yīng)提高了成品質(zhì)量。
附圖給出了本發(fā)明實(shí)施中坯件集放方法的示意圖。


圖1為磚坯橫順累疊碼放示圖;
圖2為圖1的側(cè)視圖;
圖3為磚坯錯(cuò)位累疊示圖;
圖4為磚坯方向相錯(cuò)累疊示圖;
圖5為磚坯橫斜累疊示圖;
圖6為圖5側(cè)視圖;
圖7為大缸集放視圖;
圖8為圖7的頂視圖;
圖9為圓窯磚坯碼放示圖;
圖10為圓窯瓦坯碼放示圖。
現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例及附圖對(duì)本發(fā)明方案作進(jìn)一步說(shuō)明。
第一實(shí)施例為制作普通建材用磚的情況。所用設(shè)備為模壓制坯壓磚機(jī)，其模高為80mm，其它尺寸如磚坯的長(zhǎng)寬數(shù)值，終止壓力可達(dá)150Kg/cm2，按常規(guī)取土、備料、去雜、然后壓制成坯。其含水量為4%(重量)，略高亦可。
出坯后將坯體碼放在尚有50℃余溫的間歇式倒焰窯中，窯體為55m3長(zhǎng)方形拱頂或平頂，壁厚24cm，由普通磚建成，窯室可裝燒2萬(wàn)磚坯。磚坯在窯內(nèi)按行碼放，各行與窯門平行。窯門設(shè)在窯體寬邊的兩側(cè)壁上，在長(zhǎng)邊的兩側(cè)壁均布設(shè)有8個(gè)燃燒室，囪有煙道通入窯室內(nèi)，底面窯炕內(nèi)設(shè)網(wǎng)狀煙道，將窯室及窯外煙相聯(lián);煙囪高15m，截面可圓可方，底面積2.5m2，排煙口截面1.5m2。坯件各行間留有6cm間距，彼此平行，每行垛高20層，與窯頂相距20-30cm，與窯壁留有6-8cm的間隙。行內(nèi)每層按坯件長(zhǎng)邊、厚邊水平、寬邊豎直放置，坯體間距為0.5cm，平行均布;各層長(zhǎng)邊方向不同，可橫順相間、斜順相隔。碼放完成后封閉窯門8-12小時(shí)，即可完成干燥過(guò)程。干燥后的坯內(nèi)含水為2%左右。
若無(wú)可拱使用的有余熱的空窯，則可移至另設(shè)的干燥室內(nèi)，干燥室配有熱源，并有通道與燒成窯相聯(lián)，以便利用焙燒時(shí)的余熱。在干燥室內(nèi)坯件碼放形式與上相同，保持各行的走向與空氣流通方向一致即可。
干燥后坯件含水應(yīng)降至3%(重量)以下，此時(shí)即可進(jìn)行點(diǎn)火焙燒，坯件在焙燒窯中的碼放形式與干燥時(shí)相同。點(diǎn)火后的溫升速度開始應(yīng)緩控制在2小時(shí)時(shí)窯內(nèi)溫度達(dá)150℃，然后用急火猛燒，窯內(nèi)為還原氣氛，在滿第4.5小時(shí)時(shí)使溫度達(dá)570℃，在第4時(shí)40分時(shí)窯內(nèi)溫度達(dá)575℃;然后用氧化氣氛繼續(xù)猛燒;在第6時(shí)10分時(shí)溫度達(dá)870℃，在第6小時(shí)20分時(shí)窯內(nèi)溫度為875℃，再用半小時(shí)燒至970℃，以后保溫1小時(shí)后住火，完成焙燒，待冷卻后即可開窯出磚。
本例每窯用煤1.6-2T，電144KW。可明顯節(jié)能省水少用工時(shí)，且磚成品可達(dá)100-150＃標(biāo)號(hào)。
第二實(shí)施例仍使用上述窯爐，瓦坯按常規(guī)擠制方法制作，入窯瓦坯含水控制在3%(重量)左右，碼放形式同上例。點(diǎn)火后在第1小時(shí)45分時(shí)窯達(dá)內(nèi)150℃，在第3小時(shí)25分時(shí)達(dá)570°，在第3小時(shí)30分達(dá)575℃，在第4小時(shí)40分時(shí)達(dá)870℃，在第4小時(shí)45分時(shí)達(dá)875℃，第5小時(shí)10分達(dá)975℃，住火保溫1小時(shí)后冷卻出窯。
第三例為耐火磚燒制。
耐火磚在制作前先將耐火粘土粉碎，顆粒細(xì)度為0.5-5mm(如系特殊要求的耐火磚，則按規(guī)定添加原料并攪拌均勻)，含水量要求在3-8%，將粉碎過(guò)的耐火粘土用簸箕加入上述制磚機(jī)的相應(yīng)框模內(nèi)，將高出框模的余土刮掉，經(jīng)過(guò)兩次加壓然后出模，干燥及碼垛同建材磚。
耐火磚的燒制工藝為0-1小時(shí)內(nèi)，升溫速度25-50℃/小時(shí)，至窯溫達(dá)到75℃，在1-2小時(shí)內(nèi)速度為50-100℃/小時(shí)，至窯溫達(dá)到150℃，在2-3小時(shí)內(nèi)，100-150℃/小時(shí)，至窯溫達(dá)到300℃，在3-4小時(shí)30分，升溫150-180℃/小時(shí)，至窯溫達(dá)到570℃，在430-440時(shí)內(nèi)，升溫5-10℃/10分鐘，至窯溫達(dá)到575℃，在440-610內(nèi)，升溫180-200℃/小時(shí)，至窯溫達(dá)到570℃，在610-620時(shí)內(nèi)，升溫5-10℃/10分鐘，至窯溫達(dá)到875℃，在620-650，升溫150-200℃/小時(shí)，此時(shí)窯內(nèi)溫度達(dá)到970℃左右。以后的升溫速度及升溫曲線按耐火磚的后期要求控制，本發(fā)明不涉及。
第四實(shí)施例炻器(即大缸類產(chǎn)品)、精陶類產(chǎn)品在制作前先將礦物原料粉碎，控制水分在3-5%(重量)，利用等靜壓成型法制得坯件后，即行上釉，上釉可用蘸釉法，亦可用澆釉法，上釉后的坯件入烘干室干燥，待水份達(dá)到3%以下即可裝入窯內(nèi)焙燒。
炻器，精陶類產(chǎn)品，干燥和焙燒時(shí)為柱形碼法，最下邊的一套口向上，第二套跟第一套口對(duì)口，第三套跟第二套底對(duì)底，第四套跟第三套口對(duì)口，從底層到頂成一柱體，柱與柱緊挨，形成最小空隙，造成既暢通又有一定的阻力的通道(見圖7、8)。
炻器，精陶制品的升溫速度及窯內(nèi)溫度為0-1小時(shí)內(nèi)，窯內(nèi)溫度控制在75℃-100℃，升溫速度為25-50℃/小時(shí)，1-2小時(shí)內(nèi)，窯內(nèi)溫度控制在150℃，升溫速度為50-75°/小時(shí);150-570℃階段的升溫速度為2-3小時(shí)，150-200℃/小時(shí);3-4小時(shí)為200-250℃/小時(shí);570-575℃時(shí)為5-10°分鐘;4小時(shí)10分-6小時(shí)10分溫度由575-870℃時(shí)，升溫速度為150-200℃/小時(shí)，6小時(shí)10分至6小時(shí)20分，溫度由870-875℃，875-975℃時(shí)，升溫速度控制在175°-200°/小時(shí)，950℃以上，按炻器及精陶制品的后期要求去燒制，本發(fā)明不去涉及。
第五實(shí)施例琉璃瓦素?zé)暗某尚汀⒏稍锕に囃突鸫u，碼垛時(shí)要立榪，以防下面的坯體破碎，燒成工藝及升溫曲線同上方法，至于釉燒工藝，本發(fā)明不涉及。
第六實(shí)施例琉璃制品如系盆類產(chǎn)品，碼法同炻器、精陶制品，燒成工藝為，窯內(nèi)溫度在150℃以下時(shí)，升溫速度控制在50-100℃/小時(shí)，焙燒2小時(shí);窯內(nèi)溫度在570℃以下時(shí)，升溫速度控制在150-225℃/小時(shí)，焙燒2小時(shí)10分;570-575°之間升溫速度仍控制在10分鐘內(nèi);575-870℃時(shí)，升溫速度控制在160-200℃/小時(shí)，焙燒1小時(shí)50分;870-875℃時(shí)，升溫時(shí)間為10分鐘;875-975℃時(shí)，升溫速度為200-250℃/小時(shí)，當(dāng)溫度達(dá)到950℃以上后，保溫一小時(shí)，待冷卻后出窯進(jìn)行下一道工序。
權(quán)利要求
1.粘土類燒成制品低耗節(jié)水快速制作方法包括備料、制坯、干燥、焙燒的連續(xù)工序、其特征在于干燥和焙燒時(shí)坯件集放是按如下方法進(jìn)行坯件群體在水平方向采取疏密不一成行有序的方式，即在行內(nèi)單個(gè)坯件間以較密的間距均布、各行以較大的間距均布、每行的走向與群體內(nèi)氣氛濕度或溫度梯度方向一致；各行在豎直方向?qū)娱g坯件累疊相連、鄰層相連單體的方位相錯(cuò)；對(duì)于因坯件形體輪廓所限，在水平方向區(qū)分疏密間距會(huì)造成過(guò)大流通空間的坯件，如缸盆類、空心磚等，則仍應(yīng)采取密集的集放方式；坯件的焙燒初始或干燥終了含水量為3%(重量)以下；焙燒中氧化分解期以前的坯件群體升溫方法是在150℃以下時(shí)升溫速度為25-100℃/小時(shí)，150-570℃時(shí)升溫速度控制在150-250℃/小時(shí)，570-575℃時(shí)為5-10℃/10分鐘，575-870℃時(shí)速度為150-250℃/小時(shí)，870-875℃時(shí)為5-10℃/10分鐘，875-950℃時(shí)升溫速度是150-250℃/小時(shí)。
2.如權(quán)利要求1所述方法，其特征在于干燥坯件主要利用焙燒余熱作熱源，可在完成焙燒的設(shè)備內(nèi)進(jìn)行，亦可另辟干燥室。
3.如權(quán)利要求1或2所述方法，其特征在于按制件密實(shí)度及形狀要求制作成型壓模，將含水量≮3-5%的制品配料，按用量在模內(nèi)加壓成坯，出模待用。
4.如權(quán)利要求1所述方法其特征是在氧化分解期結(jié)束即完成制品燒成全過(guò)程的燒成設(shè)備可沿用間歇式倒煙窯，其窯壁主體厚度為24cm、窯體由普通建材磚砌制。
全文摘要
粘土類燒成制品低耗節(jié)水快速制作方法，限制焙燒坯件始燒含水量≯3％，利用干燥和焙燒時(shí)坯件群體內(nèi)的疏密有序排列、有限提高氧化分解期末以前的升溫速度、低含水量的壓力坯件成型等措施的有機(jī)組合，并考慮了加工的余熱利用，較大幅度地降低了熱源消耗，節(jié)省用時(shí)用水，并提高了產(chǎn)品質(zhì)量。對(duì)在氧化分解期末即可完成制品燒成全過(guò)程的燒成設(shè)備，可沿用間歇式倒焰窯，其窯壁主體厚24cm，全部由普通建材磚砌制。
文檔編號(hào)C04B33/32GK1052651SQ90110380
公開日1991年7月3日 申請(qǐng)日期1990年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月31日
發(fā)明者崔永福, 頊進(jìn)孝, 張俊 申請(qǐng)人:崔永福