陶瓷烧窑燃料的5种性能及4种要求

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根据煤的生成年代和矿化程度,可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤。其中以无烟煤矿化程度最高,含碳量高达70—90%,燃烧时间长,火力强,因挥发分少,着火温度高(600—700℃),燃烧时火苗很短,所以直接用来烧窑有困难。烟煤的含碳量虽然比无烟煤低,但挥发分较无烟煤多,燃烧时火焰长,发热量比泥煤、褐煤高,着火温度较低(400—500℃),烧结性好,所以在陶瓷工业中普遍采用烟煤烧成。

陶瓷烧窑燃料的5种性能及4种要求

根据煤的生成年代和矿化程度,可分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤。其中以无烟煤矿化程度最高,含碳量高达70—90%,燃烧时间长,火力强,因挥发分少,着火温度高(600—700℃),燃烧时火苗很短,所以直接用来烧窑有困难。烟煤的含碳量虽然比无烟煤低,但挥发分较无烟煤多,燃烧时火焰长,发热量比泥煤、褐煤高,着火温度较低(400—500℃),烧结性好,所以在陶瓷工业中普遍采用烟煤烧成。

煤的主要成分是:水分(W)、挥发分(V)、固定碳(C)、灰分(A)。此外,还含有少量的硫(s)。

(一)水分:煤中的水分有表面水和结构水。表面水又叫外在水分,存在于煤粒的表面,随着气候的变化而变动。结构水存在于煤的矿物结构中,在空气中不能失去,必须加热才能挥发,一般到500℃左右挥发完毕。在燃烧时,煤中的表面水分过多会降低有效热能,但烧粉煤或结渣性较强的煤,宜加入少量的水,以利于烧成操作。这是因为少量的水能把粉煤粘结成团,以兔从炉栅漏下来,并可防止煤粉被烟囱抽走。于对粘结性较强的煤,其水分被蒸发后便在煤中留下空隙,可加强燃烧时的通风。在炉温较高时,由于煤中少量的水和热的焦碳作用,能产生少量煤气,可使火焰增长。

(二)灰分:灰分是煤燃烧后剩下的废渣。主要成份是无机矿物质,其化学组成为氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化钙、氧化镁以及微量的稀有元素。

灰分的含量是衡量煤质优劣的一项重要指标。灰分多,则煤中的可燃成份少,发热量低,同时由于排灰量增加,不仅要带走一部分热量,而且加重了操作工人的劳动强度。煤的结渣性能取决于灰分的熔点。灰分的熔点低,结渣严重,烧成操作困难;灰分的熔点高,不易结渣,燃烧层易漏风,窑内温度不稳定,特别是用粉煤作燃料烧成时,由于漏煤更难控制。

灰分的熔点一般可分为四类,即熔点在1200℃以下的为易熔;在1200—1350℃之间的为可熔;在1350—1500℃之间为难熔;在1500℃以上的为不熔。按照灰分熔点的高低,可说明结渣性能的强弱。

灰分熔点的高低取决于灰分的组成,同时也与灰分所处的气氛条件有关。一般来说,氧化铝和氧化硅多的灰分则溶点较高,含氧化铁、氧化钙、氧化镁较多的灰分则熔点较低。在还原气氛中,高价铁被还原成低价铁,与二氧化硅形成低共熔物而使熔点降低;在氧化气氛中,低价铁被氧化成高价铁(Fe2O3、Fe3O4),与二氧化硅反应则形成高溶点的渣。

(三)挥发分:挥发分是煤中容易挥发物质的总称,它包含H2、H2S,CO、CO2、CmHn等。挥发吻含量多少和挥发开始的温度高低都与煤的矿化程度密切有关。矿化程度较高的煤,挥发分含量少,挥发开始的温度高;反之,舍量多,挥发开始温度低。泥煤、褐煤挥发分较多,烟煤较少,无烟煤最少。

为了正确反映煤的矿化程度,挥发分的含量一般都以“可燃体挥发分”表示。所谓可燃体挥发分,即挥发分占挥发分与固定碳总和的百分数。据测定,无烟煤的可燃体挥发分含量均在10%以下,挥发开始温度在400℃左右。而烟煤的可燃体挥发分较无烟煤高,一般为15—30%,也有超过40%的,挥发开始的温度在300℃左右。

挥发分是在气态下进行燃烧的,挥发分高的煤较易燃烧,而且火焰较长。但在烧还原焰的隧道窑中,第一对大火炉不宜烧挥发分过高的煤,以兔影响气氛转换。

(四)固定碳:固定碳又称碳素,是煤中主要的可燃物质。煤的发热量主要是由固定碳燃烧产生的,所以含碳量高的煤发热量也较高。

煤中的固定碳和挥发分二者的含量是相辅相成的。煤中的固定碳多,则挥发分少;相反,固定碳少,其挥发分多。由于固定碳是在固定状态下进行燃烧的,因此,固定碳多的煤燃烧时间较长,火焰较短。而挥发分多的煤,则燃烧时间较短,但火焰较长。

(五)硫分:硫是煤中的有害杂质,常以黄铁矿(FeS2)、有机硫化物和硫酸盐三种形态存在。黄铁矿和有机硫参加燃烧过程,称为可燃硫。硫酸盐不能燃烧,所以叫不可燃硫。可燃硫虽在燃烧时放出热量,但容易引起制品发生冲泡、斑点(硫斑)等缺陷,而且易腐蚀金属设备,更严重的是污染大气有害人身健康。因此,要求煤的含硫量愈少愈好。

为保证日用瓷烧成质量,便于烧成操作,所用烟煤应符合下列要求:

1、固定碳含量高,发热量宜在5500千卡/公斤以上(烧小火的煤要求在5000千卡/公斤左右)。

2、挥发分含量宜在20%以上,燃烧火焰长。

3、灰分含量宜在20%以下,钙、镁、铁等熔剂氧化物含量应小于4师,灰分熔点高,不易结渣。

4、含硫量在2%以下,最好小于1%。(作者:东方玺 ,来源: 瓷博士,图来源:南茗佳人)

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