陶粒砂烧成工艺实验研究

赵爽，王菊侠，刘 挺，王 超

（陕西省石油化工研究设计院，陕西710000）

1 前言

回转窑烧成工艺在窑尺寸一定的情况下，烧成效率由下料量和烧成温度两方面决定。而下料量受倾斜坡度、转速影响。回转窑内物料稳定运行，能保证窑内烧成气氛稳定。满负荷下料量运行，使回转窑烧成效率达到最大。因此本部分研究窑倾斜坡度、转速及烧成温度三个方面对烧成工艺的影响。转速以回转窑电机频率来表示。

2 材料与方法

2.1 物料

生产线常规成熟配方的陶粒砂半成品。

2.2 实验设备

洛阳谱瑞康达公司回转式电阻炉RH16-Φ60-20Y

浙江托普仪器公司横格式分样器HGT-I

上海华龙公司伺服压力机WHY-300

新乡市同心机械公司拍击筛BSJ-200

2.3 方法

先采用成熟配方对影响烧成的工艺因素水平进行筛选，再对中、低密各一个配方进行正交实验。

3 实验与讨论

3.1 因素水平筛选实验

回转窑的倾角、转速让物料在烧成段的时间不低于1小时的情况下，以下料量不溢料时的出料多少来确定其实验的因素水平。

图1 倾斜坡度与出料量的关系图

图1为倾斜坡度与出料量的关系图，从图中数据可以看出，坡度接近3.5%时，投料量不足20 g，过少；坡度在5.5%以上时，投料量接近35 g，有溢料。

从上图得出，坡度的因素水平范围4.2～5.5%之间。

图2 转速（电机频率）与出料量的关系图

图2为转速（电机频率）与出料量的关系图，根据图中数据可知，电机频率低于16 Hz时，投料量不足25 g，较少；电机频率高于24 Hz时，投料量近40 g，有溢料。

从图中可以得出，转速以电机频率表示的因素水平范围为16～25 Hz。

3.2 正交实验

根据单因素的实验结果，进行三因素四水平正交实验，选用试烧强度合格的中低密配方各一个进行实验。

表1 因素水平表

3.2.1 因素水平如下表：

表2 低密配方的正交实验数据表

3.2.2 低密配方实验

由此可见，影响低密配方的三个因素中，破碎率极差大小顺序为：温度>转速>坡度，因此温度对烧成强度影响最大，安装坡度影响最小，且差异较大。在设备安装完成后，可忽略坡度对烧成工艺的影响。由数据分析结果可得，低密配方的最佳烧成参数分别为1220℃、22 Hz、5.3%。3.2.3中密配方实验

由表3可见，影响中密配方的三个因素中，破碎率极差大小顺序为：温度>转速>坡度，因此温度对烧成强度影响最大，安装坡度影响最小，且差异较大。在设备安装完成后，可忽略坡度对烧成工艺的影响。由数据分析结果可得，中密配方的最佳烧成参数分别为1280℃、22 Hz、5.3%。

表3 中密配方的正交实验数据表

4 结论

由低密配方与中密配方的实验结果可见，在实验条件下，回转窑的安装坡度与转速对陶粒砂破碎率相对影响较小，烧成温度影响较大。在回转窑安装完成后，坡度无法改变，选定烧成温度后，可调节转速以达到最佳烧成效果。

在实验条件下，最佳烧成工艺参数：回转窑的角度5.3%、转速（电机频率表示）22 Hz。

参考文献

[1]李家驹.陶瓷工艺学[M].中国轻工业出版社,2008.

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[3]曹义平.浅析影响石油压裂支撑剂--陶粒砂质量的主要因素[J].内蒙古石油化工,2015,25(10)：49-51.

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