还原焰

更新时间:2022-08-26 10:12

还原焰就是燃烧时生成还原性气体的火焰,在燃烧过程中,由于氧气供应不足,而使燃烧不充分,在燃烧产物中含有一氧化碳等还原性气体,火焰中没有或者含有极少量的氧分子。这种还原性火焰,在瓷器的烧制过程中有特殊的作用。

定义

还原焰是在空气供给不充分,燃烧不完全的情况下产生的一种火焰。它的特征是有烟、浑浊,燃烧产物中含有一定数量的可燃物质,如CO、H2、CH4等。按照CO含量的多少,又可把还原焰区分为强还原焰和弱还原焰。强还原焰的CO含量为5~7%,弱还原焰的CO含量为2~5%。还原焰的空气过剩系数应小于1,过剩氧的含量应在1%以下。

还原焰的浓度主要应根据坯体含铁量的多少来确定。如含铁量较大,还原焰就应浓些;反之,就可以淡些,甚至不烧还原焰。我国北方各瓷区,由于原料中含铁量较少,一般都采用氧化烧成。而陶器产品,因为表面白度等要求不高,故一般都采用氧化烧成。

特性

火焰的组成决定了火焰的氧化还原特性,并直接影响到待测元素化合物的分解及难解离化合物的形成,进而影响到原子化效率和自由原子火焰区中的有效寿命。影响火焰组成的因素较多,例如火焰的类型,同类火焰的燃助比,火焰的燃烧环境等。对于同一类型火焰,根据燃助比的变化可分为富燃焰、化学计量焰和贫燃焰。所谓化学计量焰是指燃助比例完全符合该燃气与助燃气的燃烧反应系数比。这种火焰温度最高,但火焰本身不具有氧化还原特性。富燃焰是指燃气大于化学计量焰的燃助比中燃气的火焰,这种火焰温度虽然略低于化学计量焰,但它由于燃气增加使得火焰中碳原子的浓度增高,使火焰中具有一定的还原性,有利于基态原子的产生。

氧化焰和中性焰

燃料的燃烧是一种较为复杂的过程,在煤烧窑时,火焰在不同时期会发生不同的性质变化。不同的环境、气氛决定了氧化焰、还原焰、中性焰的形成。不同性质的火焰有不同的作用。

氧化焰是在空气供给充分而燃烧完全的情况下,所产生的一种无烟而透明的火焰。此时烟囱不冒黑烟,燃烧产物的主要成分是CO,与剩余氧气,氧含量在弱氧化焰时为2%~5%、强氧化焰时大于5%。钧瓷的烧成在1050℃以前,要求氧化气氛,其作用是使坯体内的水分蒸发、有机物与碳酸盐分解氧化而挥发排出,从而使坯体得到正常的收缩,为进入还原期打好基础。

在充分供给空气时,如过剩空气过多,会使升温停滞或温度下降,理想的方法应该使燃料能得到完全燃烧,而又能限制导入过剩空气,但这是很不容易得到的。在使用固体燃烧时,如不供给过剩空气,就很难充分燃烧,一般是或多或少会有过剩空气,才能获得完全燃烧。

中性焰,从理论上讲,中性焰是进入的空气量恰好能燃烧尽时产生的。燃烧时实际消耗的空气量与理论上所需的空气量相等,而无剩余的CO或O2存在。事实上,纯粹的中性焰很难获得,它总是稍偏于氧化,或稍偏于还原。在钧釉充分熔融发光后,没有再用强还原焰的必要,但也不应采用氧化焰,否则会将已还原呈色的铜重新氧化,所以要用的中性焰常用弱还原焰来替代。

还原焰烧制陶瓷

陶瓷工艺学中所说的“还原焰烧成”,是指陶瓷坏釉住烧戍过程中某一高温阶段,需要处于体系内自由氧的压力小于氧化物分解隆力的过程,高温阶段也就是自1000℃至烧成温度的一段时期。比时窑内空气过剩系数小于1,维持还原性气氛,前期为强还原期,燃烧产物中一氧化碳含量为4%左右,后期为弱还原气氛,一氧化碳含量在2%以下。

这一工艺过程使坯体小的氧化铁还原成氧化亚铁,再与二氧化能反应生成青白色的亚铁硅酸盐,使瓷件显现白里泛青色调,且生成较多的液相,促进瓷件致密;并使硫酸盐提前分解,二氧化硫、三化硫干釉而玻化前逸出,避免产生高温火泡。

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