国际陶瓷业新型耐火材料技术现状
烧成是陶瓷工业中重要的工序,耐火材料则是保证提高陶瓷烧成效率的重要辅助材料。国际建筑卫生陶瓷工业发展的同时,亦非常注重烧成节能技术的提高与创新。由于陶瓷用耐火材料与陶瓷制品节能企业的经济效益密切相关,故为世界各国陶瓷企业极度重视。欧洲建筑卫生陶瓷企业将陶瓷用耐火材料产品的标准看作与高档陶瓷制品生产一样重要,有时耐火材料的技术标准规定得更高、更严格。日本建筑卫生陶瓷企业多年来致力于采用高科技改进与研制高技术含量的耐火材料制品,从而有力地促进了整个陶瓷工业的发展。在开发新型耐火材料产品时,世界发达国家重视从技术理论和新型材料研究方面展开科研工作,由于研究工作起点高、收效快,取得了一系列的成果。现在,世界范围内能源供应日趋紧张,使陶瓷工业的发展速度受制于节能技术提高的因素加大。几十年来,国际建筑卫生陶瓷业的每次进步,都伴随着耐火材料节能效果的提升,其中各种新型耐火材料一直发挥着领头作用。
1、先进工艺技术与质量控制。
从外观看,欧洲陶瓷用耐火材料制品外形光洁整齐、规整度高,显示了良好的制造工艺机能。此外,这类耐火材料产品的理化性能优良,使用寿命长。在间歇窑炉中,由于使用了优质纤维耐火材料,极大地提高了间歇窑的烧成效率。另外在窑车中使用耐火材料纤维后,减轻了窑车的重量,提高了隔热效果,增强了窑炉的利用率,节约了大量的能源,同时也大大消除了环境污染。早在十几年前,英国的间歇窑已大量采用陶瓷纤维做窑炉内衬,使节能效果达到30%-35%左右。隧道窑内则采用硬质材料作为隔热层,其他为同一材质不同密度的轻质砖砌筑。其膨胀系数基本上相同,由棚板蛭石粒、纤维构成的装配式轻型窑车,预计节能效果可达到10%以上,成为比较理想的窑车。目前英国与德国的陶瓷窑具(其中包括匣钵)使用的材质有两种:一种是适用于
日本建筑卫生陶瓷企业使用的耐火材料制品,其生产工艺与生产高档瓷器一样要求非常严格,特别是对进厂原料中的关键成分如铁以及其他有害杂质的控制非常严格。由于原料的供应采取了专业化、标准化生产方式,始终保证了耐火材料原料成分的一致性。由于加工精度的提高,原料的颗粒度比较细,在采用油压机进行干压或半干压成型,产品的尺寸精度高,棚板类板状耐火材料制品,其中心弯曲度允许值为千分之二至四左右。产品出厂前,对每块板必须经过严格的专项检验,如果变形达到十分之一时,则要及时矫正模型。成型好的半成品,经过吸坯器,摆放在平框架上干燥。由于采用了旋转式干燥方式,干燥变形率很低。欧洲耐火材料制品烧成时间比我国长很多,因此产品烧结程度好,内外一致且变形少。严格的生产工艺控制技术与质量管理制度,是欧洲耐火材料制品性能高、节能效果好、反复使用次数多、不易破损的原因。
2、新型窑墙用耐火材料。
目前,世界上许多国家隧道窑用耐火材料使用了轻质材料与硬质材料两种。其中硬质耐火材料分为粘土耐火砖、高铝耐火砖、硅砖、半硅砖及其它部分。粘土耐火砖含三氧化二铝35%,高铝耐火砖中三氧化二铝含量为43%-96%,其中莫来石中三氧化二铝含量为75.65%;硅线石内三氧化二铝含量为60%;硅砖中以二氧化硅为主,含量达到95.6%。英国某公司设计建造的烧制卫生陶瓷的隧道窑炉,烧成温度为
新式间歇窑由于大量采用陶瓷纤维作窑墙材料,技术含量与技术地位发生明显的变化。目前全部采用陶瓷纤维的间歇窑日益增多 内衬全部采用氧化铝含量98%陶瓷纤维的间歇窑,其使用温度可高达
陶瓷纤维的使用寿命与窑炉内的烧成气氛密切相关,在氧化焰气氛下,仅作高温素烧时,其寿命可达10年左右。而在还原焰时,由于窑炉中碳和硫的沉淀作用,有可能缩短纤维的使用寿命。如果适当提高氧化铝的含量,可以增加纤维表面的抗腐蚀能力。利用在陶瓷纤维的表面喷施一层1
3、新型窑具与匣钵材料及使用。
欧洲建筑卫生陶瓷企业,过去也采用匣钵类窑具用于烧成。后来由于烧成燃料的改变,窑具与匣钵的使用发生很大的变化。尤其在采用城市煤气、液化气或天然气后,窑内气体对产品影响减少,因此耐火材料中窑具的形状发生改变,如沉重的匣钵减少,而体积轻薄的棚板、支架、支柱及挂钉增加。由于体积大的匣钵被薄而轻的棚板支柱顶替,窑炉内的产品装载量增加,大大提高了烧成效率。新型窑具具有许多优点,如高温蠕变性、抗热震性、常温机械强度与高温荷重强度方面都有了大的提高。新型窑具制品还具有精度高、能够防止高温窑炉中不洁窑具对产品污染。另外,从使用寿命看,新型窑具使用成本低,可以节省生产费用支出。
新型窑具中的耐火材料,在
4、新型节能低蓄热窑车。
新型节能低蓄热窑车由于采用了大量的高科技新型材料,大大提高了其各种理化性能。和传统窑车作比较,低蓄热窑车有许多优点,在目前发挥了最好的经济效益。概述如下:(1)烧成燃料消耗大幅度降低。由于采用新材料与新结构,新型窑车的蓄热能力大量减少,这样造成窑车本身的热损耗减小,因此提高了节能效果;(2)增加了烧成的产量。由于整个窑炉与窑车自身蓄热少,因此,产品的加热与冷却时间缩短,可以缩短烧成周期,实现快速烧成,故而增加了产量;(3)采用新型窑车,可以减少设备安装投资。如可以采用较宽的窑车,缩短窑炉的长度,因此节省了设备投资。而且由于设备结构简单,维修也很方便;(4)烧成温度更加均匀。由于窑车热容小,比较容易使窑内产品在烧成中达到温度均匀一致。尤其在预热带,窑车下部透过的热量小,因此流动气体的温差小,这对于窑温的一致十分有利;(5)新型窑车可以实现自动化装窑卸窑,为陶瓷生产的全自动化生产线奠定了基础;(6)窑车的组装与配件更换更加方便,企业组装窑车不再需要专门的技术工。这是由于台面是精确制成的预制件,只需在现场组装即可,而不再需瓦工用料浆砌筑。因此更换部件非常方便。现在装配式低蓄热窑车作为有明显节能效果的烧成设施,已经大量减少了产品与耐火材料的比值,成为重要的节能手段,今后将被大量推广。
总之,新型耐火材料与建筑卫生陶瓷业的发展,关系非常密切。陶瓷产品的节能要依靠先进的耐火材料的技术支持。我国陶瓷行业应该密切关注国际新型耐火材料发展的新动向,不断加大利用新型耐火材料的力度,使烧成阶段的节能工作登上新台阶,达到新水平。
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