[发明专利]用隧道窑生产青砖瓦的新方法及设备

说明书

本发明涉及粘土砖瓦的生产方法及设备，尤其涉及一种生产青砖瓦的方法及所用的隧道窑。

由于青砖瓦强度高，吸水率低，耐寒性能比红砖瓦优异，且色彩不同，使青砖瓦的市场价格较高。目前，一般都采用土窑来生产青砖瓦，这种土窑虽然工艺简单、造阶低，但由于不能连续生产，且能耗很高，污染严重，故不能产生规模效应。现有的青砖瓦一般制造工艺过程为：码坯→封窑→预热→氧化焙烧→还原焙烧→熏烧→喷水冷却→自然冷却→出窑，其中还原焙烧、喷水冷却是砖瓦变青的控制环节。还原焙烧及捻烟之后变青了的砖瓦，为防止砖瓦内部粘土中的低价氧化铁及沉积附着在砖瓦表面上的石墨化了的碳素薄膜，因重新氧化而变红，还原焙烧及捻烟(熏烧)之后的变了青的砖瓦，必须在缺氧的气氛中进行冷却，达到安全温度(300～400℃)之后，才用空气直接冷却至出窑温度。而一般的隧道窑由于不能在缺氧环境下进行还原焙烧和冷却，因而只能烧红砖瓦。

为了低能耗、低成本、高生产率、大规模地生产青砖瓦，许多工业发达国家都尝试用隧道窑来烧制青砖瓦，但大多未获成功，据认为主要原因是在砖瓦变青的过程中，窑车之间不能相互隔绝的缘故。

GB1308937揭示了一种用隧道窑烧青砖瓦的方法，主要特点是在原料中渗入0.5～1.0％(重量)的锰化物；焙烧过程中加热到950℃～1150℃，部分冷却时(1150℃～800℃)保持还原性气氛，这样，即使温度在800℃以下是氧化气氛冷却，砖瓦仍可在锰着色剂的作用下保持青色。这种用金属氧化物作为着色剂的青砖工艺，与本发明的工艺具有实质的区别，锰原料的使用也会使生产成本提高。

一些日本专利中，熏瓦(青瓦)的连续烧成装置一般是经过预热带(950℃)、烧成带(950℃-1050℃)，在氧化性气氛中把瓦坯烧结后，降温至适合于熏烧的900℃-950℃，在此温度下用薪材捻烟或熏烧剂(一般用丁烷气体、液化煤气等熏化)，熏化剂热分解产生的炭素沉积在砖的表面上形成石墨化的炭素薄膜变成青瓦，然后进入冷却带在隔绝空气的条件下或用自然冷却或用水蒸气加水急冷措施及其他方法冷却至300℃-400℃，此后用空气冷却至出窑温度。这些专利虽然解决了窑车之间隔绝的问题，但其构造复杂，操作繁琐，生产规模也较小。(参见，特开昭51-B9809，特开昭53-78214，特开昭54-11112，特开昭56-113981，特开昭58-41764等)。

本发明的目的是用现代化的隧道窑为高生产率，低成本地大规模生产青砖瓦提供一种方法。

本发明的另一目的是提供一种可大规模生产青砖瓦的隧道窑。

本发明的目的是这样来实现的：在隧道窑中，使砖瓦坯经过预热、焙烧(烧成)、熏烧、缺氧冷却、空气直接冷却过程，其中，缺氧冷却的冷却气体是从预热带抽出经处理的无氧循环气体。同时，为了达到此目的，在隧道窑预热带正压处与缺氧冷却带尾部之间设置气体通道，使缺氧气体能从预热带抽出并进入缺氧冷却带形成循环。另外，焙烧是在950～1100℃的温度、还原性气氛下烧成。

通过本发明的改进，解决了隧道窑的还原焙烧和无氧冷却问题，同时，由于可以基本利用现有的隧道窑在大修期间进行本发明的技术改造，避免了上述专利中设备的复杂结构，因而操作较方便、投资也可大为减少。由于循环气体鼓入窑内，使通过焙烧带与部分预热带的气体流量显著增加，能均匀烧成码得较密的砖瓦垛，窑车推进速度也可加快，所以生产率可大大提高；如果不对循环气体进行脱氧处理，仍可以用本发明的隧道窑工艺来生产红砖瓦，这样，对于同一隧道窑来说，便可以根据市场订货要求，在一段时间内生产青砖瓦，在另一段时间内生产红砖瓦，经济效益因而也可得到提高。

本发明的特点是在约950℃-1100℃的温度下，在还原性气氛中焙烧，使粘土中的红色高铁氧化物Fe₂O₃被还原成青色的低铁氧化物(FeO)，这样使砖瓦内部断面也变青，产品强度较高，同时在900℃-950℃捻烟，(即用燃料在过量空气系数0.6-0.7下燃烧产生半煤气)使气体中的CO与H₂反应产生炭素沉积在砖表面上形成石墨化的炭素薄膜，随后在缺氧的气氛中冷却至300℃-400℃，然后用空气直接冷却至出窑温度约100℃。该过程中，在熏烧捻烟后至300℃-400℃的缺氧气氛的冷却方法是独特的。此方法是从预热带正压处，抽出平均温度约600℃的过量空气系数约为1.1-1.2的废气，通过脱氧处理及温度调节装置，把废气变成300℃-400℃的循环气体，往缺氧冷却带与空气直接冷却带的交界处鼓入，以加快安全冷却。