黏土结砖普遍是在氧化气氛下烧成，但在氧化气下难以烧出具有特异风调的砖，因此，为了获得具有特异风格的砖，往往采用还原烧成，这里还原气分是指燃烧空气比在1以下，存在C0和H还原性气氛。

陶瓷制品的素坯中含有的Fe2O3被还原为Fe0是主要目的，Fe2O3含量多时，呈红色，少时呈黄色，F0含量多时，呈黑色，少时呈蓝白色。此外，Fe2O3不易受素坯中SiO2成分的影响。但FeO具有降低SiO2熔点的作用。因此，用含有较多有机物的低质黏土作为窑业制品如红烧结砖的坯体原料，坯体急剧升温，或由低区还原气氛烧成时，有机物分解，残留在素坯内部的碳分不能充分氧化，其内部处于非常强的还原状，FeO含量增大，熔点降低，坯体内部先烧结，外周部和组织产生变化，导致变形和开裂。窑炉

原用普通连续式烧成窑如隧道窑还原烧成时，同样在客内依次设置预热带、烧成带和冷却带，而烧成带由氧化带、还原带和中性带构成。然而，原还原烧成具有以下缺陷：还原在一处进行，像红黏土砖这样制厚型烧结制品，其内部不能充分烧成，表面呈还原砖相互熔融在一起或产生开裂变形。

为了提高烧成效率，虽有使窑内断面大型化的趋向，但这样一来，窑内还原气氛浓度更出现波动，砖烧成也易出现波动。就氧化烧成用隧道窑而言，由窑出口供入冷却空气，在冷却带与坯体热交换，变为高温气体，流入烧成带，与该带的燃烧气体混合，流入预热带，因此，流入预热带的空气量大，预热带上下部温差小，预热均匀。而还原烧成时，冷却空气由冷却带大量流入烧成带，由于不能控制还原气氛，来自冷却带的冷却空气流入量极小，反而往往是由烧成带流入冷却带。因此，预热带气体不足，预热带上下部温差大，导致坯体产生软点和裂纹，或因欠烧，有机物不能充分氧化，产生气泡和变形。为了解决上述问题，国外窑业公司设计出一种适宜黏土砖还原烧成的隧道窑系统。

1还原烧成隧道窑系统原理

为实现黏土砖在隧道窑中稳定地进行还原烧成，该系统是在隧道窑烧成带的氧化带后段设置燃烧器，定时交替喷出形成还原气氛和氧化气氛的燃料气体，亦可在冷却带高温部位设置可间断喷出燃料气体的嘴5即隧道窖高温带一部分或全部以定时氧化与原州设计面构成。形成还原气筑用的燃料由燃烧器向窑内供入，除燃烧器外，还可由喷嘴供入。

2实例1

如图1所示，使用窑宽度为1.1m、窑侧壁设有低气压喷雾式燃烧器。在烧成带前段氧化带14h内升温至900℃，下段的燃烧器以还原气氛30min、氧化气氛20min，反复切换，同时在4h内升温至最高温度1080℃。各燃烧器氧化还原气氛的切换均时常以达到还原气氛控来定时，各燃烧器烧成空气量通过降至预先设定的压力减小，使还原浓度达3%~4%。最高温度设定在3号燃烧器，最尾的4号燃烧器定为氧化气氛设定温度较最高温度低70℃。此外，冷却时间为16h。

图1实例1隧道窑平断面图

 1、2、3、4—燃烧器

3 实例2

如图2和图3所示，使用窑宽2.4m、窑侧壁设有高速燃烧器的隧道窑。窑氧化带后设有12对高速燃烧器，两对为一组，进行氧化还原切换。

图2  实例2隧道窑平断面图

1、2—燃烧器

图3  图2A线放大断面图

1—燃烧器；2—电磁阀；3—燃烧器；4—电磁阀

如图3 所示，就氧化还原切换而言，供入燃烧器燃烧气体(LPG)的常用配管与设有电磁开关阀的另一配管连接，打开阀，燃料过多时，变为还原气氛，关闭阀，空气过多时，变为氧化气氛。实施还原氧化为每30m一次，各燃烧器每对间隔5min切换一次，CO浓度达到5%~6%。此外，在窑顶部纵向以三支燃烧器为组，设置三组，正对窑车上堆码的砖坯，作辅助用，与窑纵向同一位置的高速燃烧器同时调节，通过开、关电磁阀，进行还原氧化切换。

4 实例3

如图4所示，窑整个烧成带为氧化气氛，升温至1080℃，在冷却带800℃~1000℃处的窑两侧壁和顶部设有多支向窑内喷入燃料气体的喷气嘴(见图5)，打开电磁阀喷入燃料气体，窑内变为还原气氛，关闭电磁阀，停止供入气体，变为氧化气氛，每30min进行次这样的气氛切换。在该例中，提高喷出气体压力，气体向窑内扩散，可烧制色调均质的黏土砖，若逐渐降低气体压力，窑内气体扩散不均，则可烧制所需变色的黏土砖。此外，在还原气氛下的温度区域，高温端与低温端砖的色调不同，变换气体压力和气体喷风格多样的砖。

图4  图4B线放大断面图

1—  喷气嘴

图5  图4B线放大断面图

1--喷气嘴

5 小结

由上述实例可知，在还原气氛下，坯体表面向内部还原，Fe2O3转变为FeO，熔点降低，表面内部烧结快，较内部的收缩大，因此，持续还原气氛，有可能产生变形和开裂，但氧化和还原反复切换，一旦坯体还原，在强烧结前，其表面在随后的氧化气氛下逐渐氧化，与内部还原状态差异变小，不会产生变形和开裂。此外，恢复氧化过分强于还原，还原进行不正常，就无意义。因此，反复还原氧化，坯体能在稳定状态下，还原程度逐渐变强，烧制出所需色调的砖冷却带流入烧成带的空气量多时，无法大幅提高还原浓度，窑内一部分处于氧化状态，只是坯体表面处于还原状态，还原气体向内部渗透前就烧结，往往产生变形、开裂和坯体相互熔附，但氧化还原反复切换，即使还原浓度高，再回到氧化气氛氧化，坯体表面与内部状态没怎么变化，可消除上述缺陷。因此，来自冷却带的冷却空气增多，流入预热带的空气就增多，可缩小因预热带空气量不足而形成的上下部温差，进行良好的预热。总而言之，采用上述还原烧成工艺，可烧制出具有特异窑变风格的黏土砖，而其只在氧化气氛下是难以烧制出的。本文来源于《砖瓦》 ，作者：陈静