專利名稱：一種生產(chǎn)青磚瓦的工藝及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到粘土磚瓦的生產(chǎn)工藝及設(shè)備，具體地講，涉及到一種生產(chǎn) 青磚瓦的工藝及設(shè)備。
技術(shù)背景由于青磚瓦強(qiáng)度高，吸水率低，耐寒性能比紅磚瓦優(yōu)異，且色彩不同， 使青磚瓦的市場(chǎng)價(jià)格較高。目前， 一般都采用馬蹄窯和筒子窯來(lái)生產(chǎn)青磚瓦， 這些窯雖然工藝簡(jiǎn)單、造價(jià)低，但存在污染嚴(yán)重、能源消耗高、產(chǎn)品合格率 低、生產(chǎn)效率低的問(wèn)題。污染嚴(yán)重是由于使用煤炭作燃料，在燃燒過(guò)程中會(huì) 產(chǎn)生大量的煙氣和粉塵，特別是在還原過(guò)程中，由于煤炭不充分燃燒會(huì)產(chǎn)生 高濃度的煙氣，煙氣中含有大量的二氧化硫，會(huì)對(duì)大氣產(chǎn)生嚴(yán)重污染；能源 消耗高，傳統(tǒng)窯爐保溫性差，余熱無(wú)法收集利用，使能耗加大，單位制品能 耗高達(dá)1800 2000kcal/kg;產(chǎn)品合格率低是由于工藝過(guò)程完全人工操作，可 控性差，制品質(zhì)量不穩(wěn)定，合格率僅為60%左右；傳統(tǒng)工藝為間歇生產(chǎn)，燒成 周期長(zhǎng)，從裝窯到出窯需要兩周時(shí)間，生產(chǎn)效率低?，F(xiàn)有的青磚瓦工藝過(guò)程為碼坯一封窯一預(yù)熱一氧化焙燒一還原焙燒一 噴水冷卻一自然冷卻一出窯，其中還原焙燒、噴水冷卻是磚瓦變青的控制環(huán) 節(jié)。還原焙燒之后變青了的磚瓦，為防止重新氧化變紅，必須在無(wú)氧的氣氛 中進(jìn)行冷卻，窯內(nèi)溫度到安全溫度300 40(TC之后，才可以用空氣直接冷卻 至出窯溫度。而一般的隧道窯由于不能在無(wú)氧環(huán)境下進(jìn)行還原焙燒和冷卻， 因而只能燒紅磚瓦。為了減少環(huán)境污染、降低能耗、提高合格率、提高生產(chǎn)效率、實(shí)現(xiàn)大規(guī) 模地生產(chǎn)青磚瓦，許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都嘗試用隧道窯來(lái)燒制青磚瓦，但大多未獲成功，據(jù)認(rèn)為主要原因是在磚瓦變青的過(guò)程中，窯車(chē)之間不能相互隔絕 的緣故。有相關(guān)資料提出了一種用隧道窯燒青磚瓦的方法，主要特點(diǎn)是在原料中摻入0.5 0. 1%重量的錳化物；焙燒過(guò)程中加熱到950 1150"C，在 1150 80(TC的冷卻段保持還原性氣氛，這樣，即使溫度在800。C以下是氧化 氣氛冷卻，磚瓦仍可在錳著色劑的作用下保持青色。這種用金屬氧化物作為 著色劑的青磚工藝，由于使用錳原料生產(chǎn)成本很高。專利號(hào)93109410. O的文獻(xiàn)提供了另一種用隧道窯燒青磚瓦的方法，主要 特點(diǎn)是在隧道窯中，使磚瓦坯體經(jīng)過(guò)預(yù)熱、焙燒、熏燒、缺氧冷卻、空氣直 接冷卻過(guò)程，其中，缺氧冷卻的冷卻氣體是從預(yù)熱帶抽出經(jīng)處理的無(wú)氧循環(huán) 氣體。同時(shí)，為了達(dá)到此目的，在隧道窯預(yù)熱帶正壓處與缺氧冷卻帶尾部之 間設(shè)置氣體通道，使缺氧氣體能從預(yù)熱帶抽出并進(jìn)入缺氧冷卻帶形成循環(huán)。 此方法的還原與冷卻方式存在冷卻氣體中的殘余氧不易完全除去，易造成坯 體二次氧化的缺點(diǎn)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種利用現(xiàn)代化的隧道窯和鐘罩相結(jié)合的方式，可 大規(guī)模、連續(xù)化生產(chǎn)青磚瓦的工藝及設(shè)備，從而降低能耗，并提高產(chǎn)品合格本發(fā)明的具體工藝方案是采用隧道窯焙燒和鐘罩還原冷卻相結(jié)合的工 藝，使用天然氣等清潔能源燒制青磚瓦。工藝過(guò)程是干坯一裝車(chē)入隧道窯一預(yù)熱一氧化焙燒一高溫出窯一罩上 鐘罩一還原焙燒一無(wú)氧冷卻一自然冷卻一卸罩一出窯。磚瓦坯首先用窯車(chē)1 裝載進(jìn)入隧道窯9預(yù)熱帶A中，經(jīng)過(guò)預(yù)熱后進(jìn)入氧化燒成帶B，并按照設(shè)定的燒成曲線進(jìn)行焙燒，當(dāng)溫度達(dá)到最高的燒結(jié)溫度100(TC后維持1 2小時(shí)，此 過(guò)程為氧化焙燒，完成氧化焙燒后打開(kāi)氧化燒成帶B的高溫升降窯門(mén)2將窯 車(chē)1拉出進(jìn)入上罩區(qū)C，上罩區(qū)上方設(shè)有鐘罩升降器6，并立即用預(yù)先停在上罩區(qū)C上方的鐘罩3將窯車(chē)1和制品10罩上，然后打開(kāi)低溫升降窯門(mén)4將其拉出，用拖車(chē)擺渡到還原帶D。當(dāng)鐘罩3內(nèi)的溫度降至900 98(TC時(shí)，通過(guò) 與鐘罩3上方還原與保護(hù)氣管路5連接的耐熱鋼制小噴嘴7向罩內(nèi)通入天然 氣與空氣比為2:7的混合氣體進(jìn)行還原，還原完成后，用拖車(chē)將其擺渡到缺 氧冷卻帶E，向罩內(nèi)通入氮?dú)馀c天然氣比為9:1的混合氣進(jìn)行無(wú)氧冷卻，同時(shí) 開(kāi)啟冷卻風(fēng)機(jī)向鐘罩內(nèi)頂壁的U型管8內(nèi)通入冷風(fēng)進(jìn)行間接冷卻。罩內(nèi)溫度 降到400 50(TC后，停止通入混合氣，打開(kāi)鐘罩上的通風(fēng)孔直接通入冷卻風(fēng) 讓其降到室溫，最后卸罩出窯完成生產(chǎn)青磚瓦的工藝流程。本發(fā)明的特點(diǎn)是在冷卻過(guò)程中進(jìn)行還原，利用天然氣不完全燃燒產(chǎn)生的 一氧化碳與制品中的三氧化二鐵進(jìn)行還原反應(yīng)生成氧化亞鐵而顯古建青色。 還原過(guò)程中，一氧化碳在線監(jiān)控，由電腦控制使其濃度維持在5 8%的范圍內(nèi)， 并持續(xù)20分鐘。這樣減少了人為操作的不確定性，產(chǎn)品合格率提升至95%以上， 并且使用清潔能源，不僅易于控制，還降低了能耗，更徹底杜絕了傳統(tǒng)燒煤造 成的煙氣污染；本方法使用氮?dú)夂吞烊粴獾幕旌蠚膺M(jìn)行無(wú)氧冷卻是獨(dú)特的， 既維持了鐘罩3內(nèi)的正壓防止空氣的進(jìn)入又可以保持CO的濃度，同時(shí)減少了 噴水冷卻對(duì)制品和耐火材料造成的損害；使用鐘罩內(nèi)的U型管8進(jìn)行間接冷 卻方式，即避免了直接冷卻對(duì)制品的氧化又可以加快冷卻速度；對(duì)還原冷卻 時(shí)產(chǎn)生的廢氣通過(guò)焚燒爐進(jìn)行焚燒，產(chǎn)生的熱氣可以用于濕坯的干燥。通過(guò)本發(fā)明的改進(jìn)，解決了生產(chǎn)青磚瓦的氧化焙燒、還原和無(wú)氧冷卻問(wèn) 題，實(shí)現(xiàn)了青磚瓦的連續(xù)、穩(wěn)定生產(chǎn)。生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝可靠，整個(gè) 生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，減少了因人工操作造成的質(zhì)量波動(dòng)。產(chǎn)品轉(zhuǎn)化快捷， 既可以生產(chǎn)青磚瓦也可以生產(chǎn)紅磚瓦。本發(fā)明使用隧道窯和鐘罩相結(jié)合方式生產(chǎn)青磚瓦的工藝流程參見(jiàn)圖l。 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的一種生產(chǎn)青磚瓦的工藝及設(shè)備進(jìn)行描述-使用在粘土中摻入10%黑頁(yè)巖的坯體，首先將坯體用窯車(chē)1裝載入隧道窯9預(yù)熱帶A升溫至70(TC，去除坯體中的殘余含水，再進(jìn)入高溫氧化燒成帶B按正 常燒成曲線升至100(TC并保持2小時(shí)，使坯體氧化燒成并形成強(qiáng)度，此時(shí)，提升 開(kāi)啟高溫升降窯門(mén)2，同時(shí)將窯車(chē)1牽引至上罩區(qū)C，上罩區(qū)上方設(shè)有鐘罩升降 器6，鐘罩3上方設(shè)有還原與保護(hù)氣管路5，鐘罩上設(shè)置耐熱鋼制小噴嘴7和U型 管8，耐熱鋼制小噴嘴7設(shè)置在鐘罩上面，U型管8設(shè)置在鐘罩內(nèi)頂壁。通過(guò)鐘 罩升降器6將鐘罩3緩緩降下，罩于窯車(chē)l之上。高溫升降窯門(mén)2在窯車(chē)牽引出時(shí) 及時(shí)下降關(guān)閉，防止熱量損失過(guò)大引起氧化燒成帶B溫度波動(dòng)。然后打開(kāi)低溫 升降窯門(mén)4將其拉出，動(dòng)力系統(tǒng)將罩上鐘罩3的窯車(chē)1牽引到還原帶D,自動(dòng)接上 還原與保護(hù)氣管路5。待鐘罩3內(nèi)的溫度降到900 98(TC時(shí)，通過(guò)還原與保護(hù)氣 管路5從罩頂?shù)哪蜔徜撝菩娮?通入天然氣與空氣比為2:7的還原氣體，使天 然氣不完全燃燒生成濃度為5 8%的一氧化碳，將坯體中的三氧化二鐵還原為 氧化亞鐵，氧化亞鐵再與熔融的二氧化硅反應(yīng)生成硅酸亞鐵而顯青色。具體反 應(yīng)方程式如下2CH4 + 302 — 2C0 + 4H20 CO + Fe203 — 2FeO + C02FeO + Si02 — FeSi03 還原氣體通入時(shí)間持續(xù)20分鐘,還原廢氣通過(guò)焚燒爐焚燒后用于干燥坯體。還 原完成后，動(dòng)力系統(tǒng)將窯車(chē)牽引至冷卻帶E，再接上還原與保護(hù)氣管路5通入天 然氣和氮?dú)獗葹?:9的保護(hù)氣，維持罩內(nèi)30—50Pa的正壓，防止空氣進(jìn)入二次 氧化坯體變紅。同時(shí)，開(kāi)啟冷卻風(fēng)機(jī)向鐘罩內(nèi)頂壁的U型管8通入冷風(fēng)進(jìn)行間接 冷卻。待冷卻至安全溫度，即不會(huì)發(fā)生二次氧化變紅的溫度40(TC時(shí)，停止通 入保護(hù)氣，同時(shí)打開(kāi)罩子上的通風(fēng)孔直接通入冷卻風(fēng)讓其降到室溫。最后，提 升鐘罩卸下產(chǎn)品。


圖l為隧道窯和鐘罩的側(cè)面示意圖； 圖2為鐘罩結(jié)構(gòu)側(cè)視剖面圖；圖3鐘罩結(jié)構(gòu)正視剖面圖；圖4鐘罩結(jié)構(gòu)俯視圖。附圖中:A—預(yù)熱帶；B—氧化燒成帶；C一上罩區(qū)；D—還原帶；E—缺氧 冷卻帶；l一窯車(chē)；2—高溫升降窯門(mén)；3—鐘罩；4—低溫升降窯門(mén)；5— 還原與保護(hù)氣管路；6—鐘罩升降器；7—耐熱鋼制小噴嘴；8—U型管；9 一隧道窯；10—制品。
具體實(shí)施方式
使用在粘土中摻入10%黑頁(yè)巖的坯體，首先將磚瓦坯體用窯車(chē)1裝載入 隧道窯9預(yù)熱帶A升溫至70(TC，去除坯體中的殘余含水，再進(jìn)入高溫氧化燒成 帶B按正常燒成曲線升至100(TC并保持2小時(shí)，完成氧化焙燒后打開(kāi)氧化燒 成帶B的高溫升降窯門(mén)2將窯車(chē)1拉出進(jìn)入上罩區(qū)C，上罩區(qū)上方設(shè)有鐘罩升 降器6，鐘罩3上方設(shè)有還原與保護(hù)氣管路5，鐘罩上設(shè)置耐熱鋼制小噴嘴7 和U型管8，耐熱鋼制小噴嘴7設(shè)置在鐘罩上面，U型管8設(shè)置在鐘罩內(nèi)頂壁。 通過(guò)鐘罩升降器6將鐘罩3緩緩降下，罩于窯車(chē)1之上，然后打開(kāi)低溫升降窯 門(mén)4將其拉出，用拖車(chē)擺渡到還原帶D。當(dāng)鐘罩3內(nèi)的溫度降至900 980°C 時(shí)，通過(guò)與鐘罩3上耐熱鋼制小噴嘴7與還原與保護(hù)氣管路5連接向罩內(nèi)通 入天然氣與空氣比為2:7的混合氣體進(jìn)行還原，還原過(guò)程中， 一氧化碳濃度維 持在5 8%的范圍內(nèi)，并持續(xù)20分鐘。還原完成后，用拖車(chē)將其擺渡到缺氧冷 卻帶E，再接上還原與保護(hù)氣管路5向罩內(nèi)通入氮?dú)馀c天然氣比為9:1的混合 氣進(jìn)行無(wú)氧冷卻，維持罩內(nèi)30-50Pa的正壓，同時(shí)開(kāi)啟冷卻風(fēng)機(jī)向鐘罩內(nèi)頂壁 的U型管8內(nèi)通入冷風(fēng)進(jìn)行間接冷卻。罩內(nèi)溫度降到400 50(TC后，停止通 入混合氣，打開(kāi)鐘罩上的通風(fēng)孔直接通入冷卻風(fēng)讓其降到室溫，最后卸罩出 窯完成生產(chǎn)青磚瓦的工藝流程。
權(quán)利要求
1、一種生產(chǎn)青磚瓦的工藝及設(shè)備，其特征在于工藝流程是干坯→裝車(chē)入隧道窯→預(yù)熱→氧化焙燒→高溫出窯→罩上鐘罩→還原焙燒→無(wú)氧冷卻→自然冷卻→卸罩→出窯，首先將磚瓦坯體用窯車(chē)1裝載入隧道窯9預(yù)熱帶A升溫至700℃，去除坯體中的殘余含水，再進(jìn)入高溫氧化燒成帶B按正常燒成曲線升至1000℃并保持2小時(shí)，完成氧化焙燒后打開(kāi)氧化燒成帶B的高溫升降窯門(mén)2將窯車(chē)1拉出進(jìn)入上罩區(qū)C，通過(guò)鐘罩升降器6將鐘罩3緩緩降下，罩于窯車(chē)1之上，然后打開(kāi)低溫升降窯門(mén)4將其拉出，用拖車(chē)擺渡到還原帶D，當(dāng)鐘罩3內(nèi)的溫度降至900～980℃時(shí)，通過(guò)與鐘罩3上耐熱鋼制小噴嘴7與還原與保護(hù)氣管路5連接向罩內(nèi)通入天然氣與空氣的混合氣體進(jìn)行還原，還原完成后，用拖車(chē)將其擺渡到缺氧冷卻帶E，再接上還原與保護(hù)氣管路5向罩內(nèi)通入氮?dú)馀c天然氣的混合氣進(jìn)行無(wú)氧冷卻，同時(shí)開(kāi)啟冷卻風(fēng)機(jī)向鐘罩內(nèi)頂壁的U型管8內(nèi)通入冷風(fēng)進(jìn)行間接冷卻，罩內(nèi)溫度降到400～500℃后，停止通入混合氣，打開(kāi)鐘罩上的通風(fēng)孔直接通入冷卻風(fēng)讓其降到室溫，最后卸罩出窯完成生產(chǎn)青磚瓦的工藝流程。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)青磚瓦的工藝及設(shè)備，其特征在于 上罩區(qū)上方設(shè)有鐘罩升降器6，鐘罩3上方設(shè)有還原與保護(hù)氣管路5，鐘罩 上設(shè)置耐熱鋼制小噴嘴7和U型管8，耐熱鋼制小噴嘴7設(shè)置在鐘罩上面， U型管8設(shè)置在鐘罩內(nèi)頂壁。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)青磚瓦的工藝及設(shè)備，其特征在于 在還原帶D向罩內(nèi)通入天然氣與空氣比為2:7的混合氣體進(jìn)行還原，還原 過(guò)程中， 一氧化碳濃度維持在5 8%的范圍內(nèi)，并持續(xù)20分鐘。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生產(chǎn)青磚瓦的工藝及設(shè)備，其特征在于在缺氧冷卻帶E，向罩內(nèi)通入氮?dú)馀c天然氣比為9: 1的混合氣進(jìn)行無(wú)氧冷卻，維持罩內(nèi)30-50Pa的正壓。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種生產(chǎn)青磚瓦的工藝及設(shè)備，采用這種工藝及設(shè)備可大規(guī)模、連續(xù)化生產(chǎn)，從而降低能耗，并提高產(chǎn)品合格率。工藝過(guò)程是首先將磚瓦坯體用窯車(chē)1裝載入隧道窯9預(yù)熱帶A，再進(jìn)入高溫氧化燒成帶B，完成氧化焙燒后打開(kāi)氧化燒成帶B的高溫升降窯門(mén)2將窯車(chē)1拉出進(jìn)入上罩區(qū)C，上罩區(qū)上方設(shè)有鐘罩升降器6，鐘罩3上方設(shè)有還原與保護(hù)氣管路5，鐘罩上設(shè)置耐熱鋼制小噴嘴7和U型管8，耐熱鋼制小噴嘴7設(shè)置在鐘罩上面，U型管8設(shè)置在鐘罩內(nèi)頂壁。通過(guò)鐘罩升降器6將鐘罩3緩緩降下，罩于窯車(chē)1之上，然后打開(kāi)低溫升降窯門(mén)4將其拉出，用拖車(chē)擺渡到還原帶D。還原完成后，到缺氧冷卻帶E進(jìn)行無(wú)氧冷卻，然后打開(kāi)鐘罩上的通風(fēng)孔直接通入冷卻風(fēng)讓其降到室溫，最后卸罩出窯完成生產(chǎn)青磚瓦的工藝流程。
文檔編號(hào)C04B33/32GK101328056SQ20071011125
公開(kāi)日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者蒲文軍, 偉 陳, 陳升利 申請(qǐng)人:北京市西六建材有限責(zé)任公司