一种隧道窑炉的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种隧道窑炉，由窑室、燃烧设备、通风设备、输送设备组成，所述窑室从进砖口到出砖口，依次包括加热段和冷却段，所述加热段依次包括预热段、烧成段，所述加热段越远离进砖口的位置，其温度越高，在预热段的瓷砖运输面的上方安装有冷风管，所述冷风管上设置吹风孔，所述吹风孔的出风方向为向下吹风；且所述冷风管能够振动。本发明利用窑炉废气的窑变得到闪光釉的晶体，变废为宝，解决了窑炉废气污染环境的问题，降低了处理窑炉废气的成本，并且操作简单易控，制备得到的闪光釉面瓷砖的性能稳定，效果独特。
【专利说明】一种隧道宮炉
[0001]本专利申请是分案申请，原案的申请号201210555621.7，申请日2012年12月19日，发明名称是:“一种制备闪光釉面瓷砖的方法”
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种隧道窑炉及用其制备闪光釉面瓷砖的方法，具体涉及一种预热段具有冷风管的隧道窑炉，以及用所述隧道窑炉制备闪光釉面瓷砖的方法，属于建材领域。
【背景技术】
[0003]瓷砖是由粘土和其他无机非金属原料，经成型、烧结等工艺生产的板状或块状陶瓷制品，用于装饰与保护建筑物、建筑物的墙面和地面。
[0004]普通粘土质陶瓷制品在隧道窑中烧成的方法，可分成几个过程:(1)在预热段20?200°C阶段排除残余水分；(2)在预热段200?500°C阶段排除结构水；(3)在预热段500?600°C，石英晶型转化；(4)在600?1050°C阶段，属氧化阶段；(5)在1050?1200°C是制品进入烧成段的还原阶段，燃烧产物中含2?4%的一氧化碳，能将制品中的氧化铁还原成氧化亚铁，使坏体白里泛青；(6)1200?1300°C为烧成段的烧结阶段，坯体中出现了玻璃相，达到密实化而烧结；(7)1300?700°C属冷却段的急冷阶段，此时产品处于塑性阶段，可以急冷而不开裂；(8)700?400°C为冷却段的缓冷阶段，产品中石英晶型转化；有体积收缩；此时须注意窑内温度均匀，使产品冷却均匀，才不会开裂；(9)400?80°C阶段可以直接鼓风冷却。
[0005]瓷砖可以分为釉面砖和无釉面砖。而具有闪光的瓷砖具有高贵淡雅的艺术风格，深受人们的喜爱。具有闪光瓷砖的烧制过程一般是先将坯料成型，然后在坯料表面施一层底釉，然后再施一层闪光釉，两层釉一次烧成，即得到闪光瓷砖。李晓云在“闪光釉闪光机理的研究”一文中认为闪光釉的特征是对入射光有金属镜面般的反射，且这种反射是由釉中以(200)晶面平行于釉面的CeO2晶粒造成的(闪光釉闪光机理的研究，李晓云等，中国陶瓷，2001年2月，第37卷第I期:14-16)。
[0006]对于闪光釉的研制，本领域技术人员做了大量的工作:
[0007]梁爱民在其硕士学位论文“闪光釉的研制”(闪光釉的研制，梁爱民，武汉理工大学说是学位论文)中，对闪光釉的配方组成、制备工艺、闪光釉中CeO2晶体的析晶过程及闪光机理作了比较系统的试验和研究。
[0008]CNl113899 (
【公开日】1995年12月27日)公开了一种闪光陶瓷砖，所述闪光陶瓷砖的构成分三层:(I)陶瓷砖基础坯；(2)瓷砖闪光漆膜；(3)瓷砖罩光漆膜。该产品的优点:颜色种类多，有闪光效应，有幻彩效果，立体感强，成本低，制作简单，制作工艺条件要求低。
[0009]CN201809293U提供了一种具有闪光效果的陶瓷釉面砖，包括坯体层和面釉层，面釉层上固定有透明颗粒。本实用新型所提供的陶瓷釉面砖的面釉层上固定的透明颗粒经过反光、折射、透射而熠熠生辉，具有闪光效果，装饰性较好，也使釉面砖表面凹凸不平而使釉面砖具有持久的防滑性。[0010]但是，目前瓷砖的闪光装饰都需要用平板印闪光粉，这样就很死板，千篇一律，工人劳动强度也大，物耗也高。用闪光粉装饰的瓷砖在窑炉里高温煅烧时，闪光粉很不稳定，对窑炉气氛很敏感，造成闪光粉有的亮，有的不亮，生产控制难度大。对于闪光粉本身，由于含有稀有金属元素(如Ce)才能闪光，其价格比较高，制造难度大，其使用制造对资源消耗比较大。且现有的闪光粉一般都是浮凸闪光，不能熔蚀闪光。
[0011]窑炉生产过程中，需要消耗大量的能源，由于陶瓷原料中，多数含有硫元素，如黄铁矿(FeS2)、硫酸铁、硫酸钙、硫酸钠等，在烧成过程中，容易导致二氧化硫的产生，SO2气体不仅污染环境、破坏生态，而且直接影响产品的生产质量，腐蚀生产设备。窑炉废气的处理导致生产成本的增加，如若处理不好，很容易造成严重的环境污染。
[0012]因此，如何开发一种性能稳定的，能够熔融闪光，且能源消耗小，尽量不使用稀有金属元素，生产易于控制的闪光釉面瓷砖的制备方法，是本领域一个亟待解决的问题。
【发明内容】
[0013]针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种窑炉，所述窑炉能够简单易控的生产出具有闪光釉面的瓷砖，且性能稳定，能源消耗小，不使用稀有技术元素，同时可以降低窑炉废气中二氧化硫的含量，降低窑炉废气的处理成本。
[0014]本发明是通过如下技术方案实现的:
[0015]一种闪光釉面瓷砖由如下所示的隧道窑炉制备得到:
[0016]与现有技术相通，本发明所述辊道窑炉的基本结构由窑室、燃烧设备、通风设备、输送设备组成，所述窑室从进砖口到出砖口，依次包括加热段和冷却段，所述加热段依次包括预热段、烧成段，所述加热段的温度越远离进砖口的位置，其温度越高。
[0017]当瓷砖坯料在窑炉中高温烧成过程中，大部分有害组分和部分碱、锌组分挥发，以气态形式存在于窑气中，当窑气在向预热段运动时，随着温度的降低(大约在900°C以下)，窑炉废气中的碱、锌、硫等转化为液态的盐类，并很快吸附于窑墙、窑壁，或一些温度变化较大的部位。随着窑炉的窑墙、窑壁等部位吸附的盐类的增多，窑炉的寿命受到严重的影响，甚至于在制备瓷砖时，容易形成釉面落脏，在釉面的表面形成不规则的小点，非常影响美观。落脏形成的关键因素有:
[0018](I)窑炉系统中的有害组分(如硫、锌等)的循环富集，是落脏形成的重要条件。从原料、燃料的组分引入窑炉系统的有害组分，在通过烧成带时，挥发出来，并在抽湿风机的作用下随着窑炉烟气向预热段移动，在到达预热段时，温度下降(大约在900°C以下)，便会以液态的形式冷凝下来，一方面这些熔体易于受窑炉中有缺陷的地方的吸力作用而沉积，另一方面他们又在这些地方铺展形成粘结剂，越结越多；
[0019](2)窑炉系统的局部温度过高，是落脏形成的关键因素。系统中局部温度过高，一方面促进冷凝循环，并使内循环发生的区域进一步扩大；另一方面也可以使液相出现，生成粘结物。如果窑炉内局部温度偏高，则使熔体的表面张力下降，导致接触角减小，则液相易于在固体表面铺展开来，就更容易粘附在窑墙、窑顶上形成落脏物；
[0020](3)窑炉系统的排风不畅，涡流、漏风等也是落脏形成的因素之一。排风不畅、涡流使有害组分浓度提高并富集，为落脏提供了物质保证，而漏风会使废气量加大，循环负荷加大，导致废气急冷而粘附在窑墙内壁。[0021]本发明利用窑炉废气中含有的大量挥发组分(主要是锌、碱、硫，其次是铅、钙、硅、铝、等组分)，在预热段控制好窑炉气场和参数，这些有害组分就能相互反应形成硫酸盐，控制风向使硫酸盐飘落到砖面上在高温烧成后就能形成独特的釉面闪光效果。同时，由于预热段中氧化钾、氧化锌的冷凝率较高，窑炉中排除的窑炉废气的锌、碱、硫等有害组分大大降低，从而降低了窑炉废气处理的成本，减小了窑炉废气对环境的污染。
[0022]为了达到上述效果，本发明在隧道窑炉预热段瓷砖运输面的上方安装有可震动的冷风管，所述冷风管上设置吹风孔，所述吹风孔的出风方向为斜向下30-60°C吹风。所述吹风孔的出风方向可以是 32°C、35°C、38°C、41°C、47°C、52°C、56°C、59°C等。
[0023]隧道窑炉预热段的瓷砖运输面的上方安装有可震动的冷风管的作用就是控制预热段窑炉气场和温度，具体过程为:冷风管吹送冷气，将硫酸盐(尤其是硫酸锌)凝结成晶体，凝结得到的硫酸盐(尤其是硫酸锌)晶体直接散落在经过预热段的瓷砖上，或者凝结在冷风管的周围；而后，可震动的冷风管通过不断的震动，将凝结在冷风管周围的硫Ife盐(尤其是硫酸锌)晶体散落在瓷砖上。
[0024]其中，碱主要来自原料，瓷砖产品中坯料中20%左右的原料是粘土，80%的原料是长石，整个坯体中碱含量达到5%左右，而釉料中50%左右为长石，30%左右是熔块，其碱含量也达到了 5%左右。另外在燃料中也含有少量的碱成分如苛性碱(R0H)，氯化碱(RCl )，硫酸碱(R2SO4)及碳酸碱(R2CO3)等(其中R的化合价以+1价计)。
[0025]其中，锌主要来自于釉中，面釉中含锌量在3%?8%左右。
[0026]其中，硫的来源主要是燃料和原料，水煤气里面含有大量的有机硫，粘土原料中的硫化物如黄铁矿(FeS)，硫酸盐如石膏CaSO4，有机硫在燃烧时可以直接生成S02、S03存在于窑炉废气中，而硫酸盐、硫化物不具有可燃性，但其在高温下会分解，同窑炉废气中的碱、锌等其他组分化合生成新的含硫的化合物。
[0027]本发明所述的釉面闪光的形成主要是窑炉废气中的二氧化硫和瓷砖中在烧成段挥发的锌结合得到硫酸锌盐的晶体，散落在预热段的坯料上，再次进入烧成段，烧成得到闪光釉面瓷砖的过程，所述的釉面闪光形成的主要化学反应式为:
[0028]S02+H20 — H2S04+H20
[0029]H2S04+K20 — K2S04+H20
[0030]H2S04+Zn0 — ZnSO4+H2O[0031 ] H2SO4+Na2O — Na2SO4+H2O
[0032]H2S04+Ca0 — CaS04+H20
[0033]优选地，本发明所述冷风管的安装位置为预热段温度在450_550°C的位置。典型但非限制性的实例为，所述冷风管的安装位置在预热段的位置的温度为451 °C、455°C、463°C、475°C、482°C、491t:、496t:、505t:、512t:、52(rC、523t:、536t:、542t:、548t:等。
[0034]优选地，所述烧成段的温度为1180_1250 °C，例如1181 °C、1189 °C、1225 °C、1230 °C、1236 °C、1245 °C 等，优选 1220-1230 °C。
[0035]优选地，所述冷风管的铺设方向与砖的输送方向在水平面上的夹角为30-90°，例如 33。、39。、45。、49。、54。、58。、62。、67。、71。、79。、82。、87。等，优选 60-90。，最优选90°。
[0036]优选地，所述冷风管为直管和/或S型管。[0037]优选地，所述冷风管的数量> I个，例如2个、3个、4个等，优选1-3个，最优选I个。
[0038]优选地，所述冷风管吹风孔的出风方向为斜向下或垂直向下。所述向下、斜向下或垂直向下，其对照物为水平面或地面，意指出风方向与水平面或地面相交、斜向相交或垂直。优选冷风管吹风孔的出风方向斜向下，进一步优选，所述冷风管吹风孔的出风方向与水平成45-60°角，例如冷风管吹风孔的出风方向与水平形成的夹角为46°、49.2°、55°、57.3。、59.5。等。
[0039]优选地，所述冷风管吹风孔的出风方向一致。
[0040]优选地，所述冷风管吹风孔均匀分布在冷风管上，且出风方向一致。
[0041]优选地，所述冷风管吹风孔的孔径为3-10mm,例如3.2mm、3.9mm、4.3mm、4.9mm、
5.lmm>5.9mm>6.5mm>7.3mm>8.3mm>9.5mm 等，优选 5-8mm。
[0042]优选地，所述冷风管中输送冷风，所述冷风的温度为15_35°C，例如15.3°C、16.2°C>17.6°C>19oC>20oC>22°C>27.4°C>32°C>33.5°C>34.2°C>34.8°C等，优选 20-30°C,进一步优选25 °C。
[0043]冷风管的作用是向预热段吹送低温气体，使硫酸盐结晶凝华成固体，直接散落或通过振动散落在瓷砖表面形成闪光釉面。本发明对冷风管的材质和冷风管吹风孔的外形不做具体限定。所述冷风管的材质可以是不锈钢、铁等；所述吹风孔的外形可以是圆形、椭圆形、三角形、矩形中的任意I种或至少2种的组合。
[0044]本发明的目的之二在于提供一种闪光釉面瓷砖的制备方法，所述闪光釉面瓷砖的制备采用本发明目的之一所述的隧道窑炉。
[0045]优选地，本发明所述闪光釉面瓷砖的制备方法，包括如下步骤:
[0046]( I)将瓷砖坯料成型后施釉得到施釉坯料；
[0047](2)将施釉坯料送入本发明所述的隧道窑炉进行烧制，所述施釉坯料在输送设备的带动下依次进入预热段、烧成段；
[0048](3)当进入隧道窑炉的第一批施釉坯料进入到烧成段时，其中的易挥发组分得以挥发为气态，并在抽湿风机的作用下，气态的易挥发组分被抽至预热段，在此过程中，气态的易挥发组分(如气态金属氧化物)与窑室中的挥发组分(如二氧化硫、三氧化硫，或其它含硫化合物)反应生成气态的闪光粉前驱体；
[0049](4)在抽湿风机的作用下，气态的闪光粉前驱体被抽至预热段，开启冷风管，使冷风管可以向预热段吹送冷风，在冷风管吹送的冷风的作用下，气态的闪光粉前驱体被凝华为固态的闪光粉前驱体，并凝结在冷风管周围或直接散落在冷风管下方的施釉坯料上；而凝结在冷风管周围的闪光粉前驱体在冷风管的震动下飘落在施釉坯料上；
[0050](5)散落有闪光粉施釉坯料继续进入烧成段进行高温烧制；
[0051](6)进入冷却段冷却出砖。
[0052]优选地，步骤(3)所述窑炉的易挥发组分中含有600-800mg/m3的SO2，例如步骤
(3)所述窑炉的挥发组分中 SO2 的含量为 602mg/m3、609mg/m3、625mg/m3、643mg/m3、655mg/m3、680mg/m3、712mg/m3、726mg/m3、758mg/m3、779mg/m3、784mg/m3、795mg/m3 等，优选 600-700mg/m3 的 SO2，进一步优选 630-680mg/m3 的 SO2，特别优选 645mg/m3 的 S02。
[0053]优选地，步骤(3)所述气态易挥发组分中含有锌，气态挥发分占面釉的重量百分比为 5-8% ；
[0054] 优选地，所述抽湿风机的抽风速率为湿烟气流量33500 — 34500m3/h。
[0055]优选地，步骤(4)所述冷风管的送风速率为30 - 45m3/h。
[0056]优选地，步骤(4)所述冷风管的振动频率为80-100次/分钟。
[0057]优选地，步骤(2)所述的施釉砖坯的传送速率为35 — 45片/分钟。
[0058]本发明的目的之三是提供一种本发明目的之二提供的闪光釉面瓷砖的制备方法制备得到的闪光釉面瓷砖，所述闪光釉面瓷砖的闪光由硫酸盐与釉面发生熔融得到，优选为硫酸锌与釉面发生熔融得到。
[0059]利用本发明所提供的隧道窑炉制备闪光釉面瓷砖的实例的操作步骤如下:
[0060](1)配制瓷砖坯料、底釉和面釉；
[0061](2)将坯料压制成型，得到成型坯料；
[0062](3)将成型坯料进行干燥，得到干燥坯料；
[0063](3)在干燥坯料上依次喷水、施底釉、面釉，得到施釉砖坯；
[0064](4)将施釉砖坯从进砖口输送入辊道窑炉，同时开启窑炉开关，控制窑炉参数；
[0065](5)开启冷风管的送风开关和震动开关，保持冷风管中通入15_35°C的冷风，同时
[0066]保持冷风管的震动频率80-100次/分钟。
[0067](6)出砖；其中，步骤(4)所述窑炉参数典型但非限制性的实例如下:
[0068]A、窑炉烧成温度与时间的对应关系如表1所示:
[0069]表1窑炉烧成温度与时间的对应关系表
[0070]
【权利要求】
1.一种隧道窑炉，由窑室、燃烧设备、通风设备、输送设备组成，所述窑室从进砖口到出砖口，依次包括加热段和冷却段，所述加热段依次包括预热段、烧成段，所述加热段越远离进砖口的位置，其温度越高，其特征在于，在预热段的瓷砖运输面的上方安装有可震动的冷风管，所述冷风管上设置吹风孔，所述吹风孔的出风方向为向下吹风。
2.如权利要求1所述的隧道窑炉，其特征在于，所述冷风管的安装位置为预热段温度在450-550°C的位置。
3.如权利要求1或2所述的隧道窑炉，其特征在于，所述冷风管的铺设方向与砖的输送方向在水平面上的夹角为30-90°，优选60-90°，最优选90° ; 优选地，所述冷风管为直管和/或S型管； 优选地，所述冷风管的数量> I个，优选1-3个，最优选I个。
4.如权利要求1-3之一所述的隧道窑炉，其特征在于，所述冷风管吹风孔的出风方向为斜向下或垂直向下，优选冷风管吹风孔的出风方向斜向下，进一步优选，所述冷风管吹风孔的出风方向与水平成45-60°角； 优选地，所述冷风管吹风孔的出风方向一致； 优选地，所述冷风管吹风孔均匀分布在冷风管上，且出风方向一致； 优选地，所述冷风管吹风孔的孔径为3-10mm，优选5_8mm。
5.如权利要求1-4之一所述的隧道窑炉，其特征在于，所述冷风管中输送冷风，所述冷风的温度为15-35°C，优选20-30°C，进一步优选25°C。
【文档编号】F27B9/02GK103940223SQ201410134431
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2012年12月19日 优先权日:2012年12月19日
【发明者】钟保民, 祁国亮 申请人:广东东鹏陶瓷股份有限公司, 广东东鹏控股股份有限公司, 淄博卡普尔陶瓷有限公司, 佛山市东鹏陶瓷有限公司, 清远纳福娜陶瓷有限公司