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陶瓷烧窑燃料的５种性能及４种要求

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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 。
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 。
【陶瓷烧窑燃料的５种性能及４种要求】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% 。

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