III. Quá trình nung và tạo thành Clanhke(clinker)
Quá trình tạo thành lớp Coating (lớp bám dính) trong zôn nung
Một lớp bám dính tốt trong zôn nung có tác dụng bảo vệ và kéo dài tuổi thọ lớp lót gạch chịu lửa (gọi là lớp lót lò). Việc thay thế thờng xuyên lớp gạch chịu lửa zôn nung sẽ tiêu tốn một lợng tiền lớn và còn làm giảm năng suất của lò. Do vậy việc thay thế lớp lót lò là một điều không mong muốn. Mặc dù lớp lót lò theo thời gian vẫn phải thay, tuy nhiên một ngời vận hành phải cố gắng hết sức làm tăng tuổi thọ của gạch bằng cách tạo ra lớp coating tốt trong zôn nung.
3.7. Tính tự nhiên của lớp Coating.
Lớp coating là một lợng clanhke hoặc các hạt bụi mà dính lên bề mặt lớp gạch chịu lửa(tờng lò), bị thay đổi từ lỏng hoặc bán lỏng đến thể rắn. Các hạt rắn dính vào bề mặt lớp coating(CS) (hoặc bề mặt lớp lót gạch chịu lửa khi lớp coating cha hình thành) khi nhiệt độ bề mặt của lớp coating nhỏ hơn nhiệt độ của các hạt. Lớp coating tiếp tục đợc hình thành cho đến khi bề mặt của nó đạt tới nhiệt độ đóng rắn này. Khi lò vận hành ở điều kiện cân bằng thì lớp coating sẽ tự nó duy trì. Khi nhiệt độ tăng cao vợt quá mức cho phép, lớp coating bắt đầu chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng, lớp coating mỏng dần, thông thờng chiều dày lớp coating từ 20 – 30 cm. Một lớp coating quá dày hay quá mỏng đều có ảnh hởng không tốt tới vận hành lò. Có sự chênh lệch nhiệt độ giữa bề mặt lớp coating và vỏ lò. Nhiệt độ truyền theo h- ớng mũi tên. Nhiệt đợc truyền chủ yếu là dẫn nhiệt của gạch chịu lửa và lớp coating. Sự dẫn nhiệt tốt hơn của gạch chịu lửa sẽ giúp cho cơ hội tạo lớp coating tốt hơn. Bởi vì coating bao gồm các hạt mà có sự thay đổi từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn. Phối liệu có hàm lợng pha lỏng cao tức là có hàm lợng ô xít sắt, nhôm, ma giê, kiềm cao sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình tạo lớp coating. Nhiệt độ bề mặt là yếu tố quan trọng trong qua trình tạo coating, hiển nhiên rằng ngọn lửa có ảnh hởng lớn tới quá trình tạo lớp coating bởi vì hớng và hình dáng ngọn lửa quyết định nhiệt độ ở bề mặt của bất kỳ điểm nào đó trong zôn nung. Một ngọn lửa quá ngắn, mạnh và rộng sẽ làm xói mòn lớp coating là nguyên nhân gây ra sự quá nhiệt cục bộ trong một vùng dễ dẫn tới hiện tợng đỏ vỏ lò. Một ngọn lửa dài là điều kiện thuận lợi cho việc tạo lớp coating. Trong chơng 2 khi nghiên cứu ngọn lửa đã chỉ ra rằng phải vận hành với ngọn lửa ngắn nhng ngắn ở đây có nghĩa là không quá ngắn, mà phải đảm bảo nhiệt độ zôn nung trong giới hạn không ảnh hởng tới lớp coating và lớp lót. Khi tất cả các yếu tố đợc quan tâm đúng mức và nền tảng bảo vệ lớp coating đợc thiết lập, khi đó
ngời vận hành phải có trách nhiệm điều khiển lớp coating trong quá trình vận hành, tạo và duy trì một lớp coating bền vững trong zôn nung.
3.8. Các tình trạng vận hành.
Nói chung, lò đợc vận hành từ tình trạng nhiệt độ này sang một tình trạng khác, nh là lạnh, bình thờng và quá nhiệt. Với thành phần phối liệu nh nhau đợc nung ở ba tình trạng trên, nhiệt hoá rắn là 13150C và hàm lợng pha lỏng là 24%.
Đầu tiên, xem hình 3.4 A, trong trờng hợp này hầu nh không có coating đợc tạo ra. Nhiệt độ bề mặt lớp coating tơng đơng với nhiệt độ của vật liệu là quá thấp để tạo ra lợng pha lỏng cần thiết mà thúc đẩy quá trình tạo coating. Trong ví dụ này chúng ta có tình trạng mà vận hành lò thờng gọi là lò ở trạng thái “lỗ”. Ví dụ này cũng cho chúng ta biết thêm là không tạo coating mới khi lò ở trạng thái lạnh (nhiệt độ zôn nung thấp).
Trong tình trạng lò vận hành bình thờng, hình 3.4 B Hàm lợng chất lỏng để để tạo một lớp coating(24%). Nhiệt độ coating khi nó bị liệu phủ lên cũng nh khi tiếp xúc với liệu, nhỏ hơn nhiệt độ đóng rắn của các hạt. Các hạt sẽ dính vào thành và rắn lại, và quá trình này tiếp tục xảy ra khi nhiệt độ bề mặt của lớp coating nhỏ hơn nhiệt độ đóng rắn 13150C. Khi nhiệt độ tờng đạt tới nhiệt độ này thì coating mới không đợc tạo ra nữa. Lớp coating ở trạng thái cân bằng.
Trong tình trạng lò quá nóng, hình 3.4 C Do vật liệu và lớp coating bị quá nhiệt dẫn tới lợng pha lỏng tạo ra quá lớn. Khi đó tất cả các nhiệt độ đều cao hơn nnhiệt độ đóng rắn, lớp coating chuyển từ trạng thái rắn sang trạng thái lỏng. Trong trờng hợp này lớp coating sẽ bị mất dần (mỏng dần), và clanhke sẽ tạo thành những hòn to. Cần phải nói rằng, tình trạng này ảnh hởng xấu nghiêm trọng đến lò và lớp lót nh bào mòn gạch chịu lửa, gây hiện tợng đỏ vỏ lò.
Tổng kết lại, các yếu tố quyết định tới sự tạo thành và mất đi lớp coating nh sau: a. Thành phần hoá học của phối liệu nạp vào lò.
b. Độ dẫn nhiệt của gạch chịu lửa và lớp coating. c. Nhiệt độ của vật liệu khi tiếp xúc với lớp coating.
d. Nhiệt độ bề mặt lớp coating khi nó tiếp xúc với lớp liệu. e. Hình dạng và nhiệt độ của ngọn lửa.