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青砖为啥青?红砖为啥红?

烧结砖和瓷砖的颜色是由原材料中的铁化合物引起的。原料中的铁化合物在氧化火焰中焙烧成高价氧化铁。例如:

Fe304至Fe203

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也就是说,它转化成氧化铁,变成红色。现在砖瓦厂一般生产青砖和红瓦。

蓝砖呈蓝蓝色的主要原因是在焙烧还原阶段,铁还原为氧化亚铁,产物颗粒表面形成碳膜。不过,酒窑的制作过程与色彩渲染无关。其作用是加速窑内冷却,并在窑内产生大于外界风压的蒸汽压力,防止空气进入窑内,从而保证形成的低成本铁碳膜不会氧化燃烧。

还原阶段之前,窑处于氧化气氛中。当温度升高到100o℃左右时,氧化铁和氧化钙形成硅酸复盐,但这种作用只能发生在颗粒表面,大部分铁仍存在于红色Fe203中。

在还原阶段,Fe203还原为Fe0,红色消失。由于还原状态和窑内空气不足,燃料产生的烃类气体不能燃烧,在高温下分解生成炭黑,在产品颗粒表面形成碳膜(渗碳)。由于碳膜的存在,它具有很强的抗水化腐蚀能力,提高了青砖的耐久性。

所谓炭黑是含碳燃料不完全燃烧产生的黑色细石墨粉,不溶于水、酸、碱,其主要物质是碳元素。

几千年来,青砖的烧制一直在土窑(马蹄窑)中进行。这种窑型虽然容易密封,但由于间歇运行,余热和烟气热量无法利用(焙烧后期排出的烟气达到900℃左右),烧一块普通砖需要在窑内喝一公斤左右的水。当水变成蒸汽时,它将吸收2500~3000kj/片的热量。因此,该窑的热耗是隧道窑的三倍以上。

作者曾参加四川省雅安市某砖窑(马蹄窑)的试验统计。结果表明,普通实心青砖的平均烧成总热量约为13167kj。其中,饮用窑炉水加热蒸发热耗2671kj,占总热耗的20.3%;烟气带走热量5810kj,占总热耗的44.1%;其他项目热耗4686kj,占总热耗的35.6%。

清华大学和北京西六里屯砖厂在燃煤隧道窑上进行了青砖试生产。在国外,氮被注入回转窑燃烧蓝砖。

值得一提的是,燃油隧道窑是威尔砖业公司用来烧青砖的。毛坯堆采用较高比例的平码,防止青砖粘在一起。窑内共有窑车44辆。有17台预热风机,在8-14停车场设置2台循环风机,将方坯堆底部的废气流引入窑顶孔内。18-21号车位采用“热式”燃烧器,创造良好的氧化条件,使截面内热量分布均匀。18个停车场的温度为875℃,21个停车场的温度为1000℃,28个停车场的温度继续上升到1140℃。为了获得和控制还原反应,该区采用了顶燃式脉冲燃烧器。方法是改变喷油量和喷油频率。在这些燃烧器中,有一个粗糙的喷雾侧燃烧器,用于在小范围内控制温度和控制还原反应。在这些侧燃烧器中,一次风的使用量可以改变,二次风的使用量可以调整。如果使用过量空气,可将其降至最低,以获得高还原条件,同时保持窑平衡。”热燃烧器和侧燃烧器通过控制热电偶进行调节(随高压油和低压油的变化而变化)。

从28〜44车位,砖被出口处的冷空气流冷却至可取温度。这样有双重作用:①冷却砖制品;②在窑的尾端创造正压条件,促使该区段横断面温度趋于均勻。采用在适当位置抽气以控制窑的平衡,测压记录仪和一具携带式的压力和真空记录仪用来经常复核窑内任何部位的技术数据。

在窑处于还原条下,最困难的是在一辆窑车进窑后,就需要保持恒定不变的条件。在每一次进车时温度变了,还原条件也变了,解决的办法是:①依靠变化空气和油的用量;② 操作人员的观察,以调整出现的变动。因此需要恒常的高标准的检查,控制水平也要比通常的隧道窑精确得多。



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