烧结砖厂生产整个过程和原理.docx

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烧结砖厂生产整个过程和原理

烧结砖厂生产工艺流程及原理

烧结砖生产工艺过程总的来讲有原料的制备、坯体成型、湿坯干燥和成品培烧四部分组成。

各部分的重要性总的概括起来说，原料是根本，成型是基础，干燥是保证，焙烧是关键。

这四部分是互相依存关系。

页岩→皮带机配内燃料→锤式破碎机破碎→笼筛筛分→双轴搅拌机搅拌→陈化库陈化→双轴搅拌机搅拌（两级）→真空挤砖机挤出成型→切条→切坯→分坯→机械码窑车→回车线自然干燥→隧道窑干燥焙烧→成品出窑→成品堆场。

一、原材料

（一）原料化学成份

评价某种物料是否能生产出烧结砖，其主要取决于它的物理性能，而化学成份对制品的性能具有间接的影响。

在判断原料性能时，化学的成份分析可以作为判断的参考依据。

化学分析通常测定二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、硫矸和烧失量等。

SiO2（二氧化硅）是烧结砖原料中的主要成份，含量在55～70%之间，超过此含量时，原料的塑性大为降低制品的强度极限。

Al2O3（三氧化二铝）在制品原料中的含量以10～20%为宜，低于10%时制品的力学强度降低，高于20%时，虽然制品强度较高，但烧成温度也高，耗煤量加大，并使制品的颜色变淡。

Fe2O3（三氧化二铁）是制砖原料中的着色剂，一般含量为3～10%为宜，含量过高时会降低制品的耐火度。

CaO（氧化钙）在原料中的石灰石（CaCO3）的形成出现，是一种有害物质，含量不宜超过10%，如含量过高时将缩小烧结温度的范围。

当氧化钙含量大于15%时，烧结范围将缩小25℃，给焙烧操作造成困难，其颗粒较大于2mm时更易形成酥砖或引起制品爆裂，可导致坯体严重变形，如吸潮、松解、粉化等。

MgO（氧化镁）原料中的含量不超过3%，越少越好，其化合物如硫酸镁在制品中会产生一种白色的泛霜，影响产品的质量。

SO3（硫矸）在原料中的含量一般不超过1%，越少越好。

硫矸在焙烧过程中的逸出，使制品发生膨胀和产生气泡的原因。

其它的含硫物也对制品有害，如硫酸钙引起制品泛白和起霜，硫酸镁能引起制品泛霜和膨胀。

（二）原料物理性能

　　原料物理性能测试时，通常测定颗粒组成、可塑性、收缩率、干燥敏感性，烧结性等项目名称。

　　1、颗粒组成：

原料的颗粒组成就是不同角度的颗粒在制砖原料中含量的数量化。

原料颗粒的组成直接影响制砖的可塑性、收缩率和烧结性等性能影响很大，如果颗粒越细则可塑性越高，但收缩率也越大，干燥敏感性系数也越高。

原料粒径在小于0.05mm粉料称塑性颗粒，粒径在0.05~1.2mm称为填充颗粒，粒径在1.2~2mm称为粗颗粒（骨架颗粒）。

合理的颗粒组成应该是塑性颗粒占35~50%，填充颗粒占20~65%，骨架颗粒＜30%。

　　2、可塑性：

原料加适量水分经搅拌和碾练之后，可以塑成任何形状，这种特性称为可塑性，原料的塑性指数表示原料是可塑状态时含水率的变化范围，并表示原料的可塑程度，其值等于液限与塑限之差。

可塑性虽有利于挤出成型，但干燥和焙烧时容易产生裂纹，低塑性虽有利于干燥和焙烧，但又会给成型带来困难。

如果可塑性在小于7时，不仅挤出成型困难，而且影响强度极限。

一般适合塑性指数为7～15。

但如果制品孔洞率越高，孔型复杂，壁薄成型时需要的指数也越高。

粘土的塑性指数较高，有的可达25以上，煤矸石较低，有的不到7，泥质页岩常为7～18。

　　3、收缩率：

砖坯在干燥过程中，由于机械结合水的蒸发，使砖坯内的粒子互相靠拢，坯布体的体积有收缩的现象，此种情况称为干燥收缩。

这常以其收缩的长度结坯体原长度的百分比来表示，称为干燥线收缩率。

如果将干燥过的坯体加以焙烧，则在烧成过程中产生一系列物理化学反应和易熔杂质生成液态填充于颗粒之间，因而使坯体产生收缩，这种现象称为烧成收缩，以其收缩的长度对干燥坯体长度的百分比来表示，称为烧成收缩率。

在生产中，要求原料的线收缩率小于6%，否则应对原料进行瘦化处理。

坯体的收缩率是一种重要的性质，收缩过大的制品干燥时不宜过急过快，否则容易产生开裂，影响产品质量。

4、干燥敏感性：

砖瓦坯体含有大量水分，在干燥过程中，逐渐蒸发、干燥，其体积也逐渐缩小。

但由于坯体内外干燥快慢不一致，外部干的快，内部干的慢，收缩也一致，外部收缩快，内部收缩慢。

因此，坯体内部产生压缩应力，坯体表面产生伸张应力，如干燥过程处理不当，坯体表面会出现开裂现象，这种现象称为干燥敏感性。

一般情况，泥料的塑性指数越高，其干燥的线收缩率和干燥敏感系数也越高。

原料的干燥敏感性程度一般按照干燥敏感性系数的大小来表示的。

（三）矿物相

烧结砖所用的原料有许多种，过去主要是粘土、页岩，现在有煤矸石、粉煤灰和各种废渣，因此，矿物成分越来越复杂。

但其矿物成分的主体仍然是石英、长石、粘土矿物（高岭石、伊利石、蒙脱石等）、含铁矿物、碳酸盐矿物和有机质等，其主要化学成分仍然是SiO2、Fe2O3、CaO、MgO、K2O、Na2O、loss等。

烧结砖的烧结温度一般为950～1050℃。

最初反应从450℃左右开始，第一个反应产物是铁酸钙，之后，随着温度的升高，逐渐生成液相、固熔体（共熔物）、混晶和新矿物。

首先要明确的是，在烧结砖的原料中，有些组分之间能产生化学反应，生成新矿物，有些组分之间不能产生化学反应，不能生成化合物，只能形成固熔体、共熔体或混晶。

（1）Fe2O3和SiO2之间,不能形成化合物，只能形成固熔体。

（2）CaO、FeO、SiO2不能生成三元化合物。

仅能生成硅酸钙、铁酸钙。

钙的硅酸盐和铁酸盐同Fe2O3和SiO2，在1100～1185℃的条件下形成低共熔物。

（3）MgO、FeO、SiO2也不能形成任何三元化合物。

烧结砖中的矿物相，因所用原料的不同而有很大差异，且与焙烧温度、气氛和砖的类型的不同也有差异，其中影响最大的是原料中CaO的含量。

CaO含量低的原料，矿物相中不会出现硅灰石和钙长石、钙黄长石，而CaO含量高的原料中．一定会出现硅灰石、钙长石和钙黄长石等含钙矿物，这是普遍的规律。

烧结砖是非均质体，它是由不同的矿物组成的，其性质是组成矿物和微观结构的综合反映。

不同的矿物相，性能会有差异，因此我们应重视烧结砖中矿物相的研究。

（四）制砖原料的基本性能要求

基本性能

要求

程度

多孔砖和多孔砌块

要 求 范 围

名称

项目

化 学 成 分

SiO2（%）

适宜

允许

55~70

45~80

Fe2O3（%）

适宜

允许

2~10

3~15

Al2O3（%）

适宜

允许

10~25

5~30

CaO（%）

MgO（%）

SO3（%）

烧失量（%）

允许

允许

允许

允许

0~10

0~5

0~3

3~15

颗料组成

＜2μ粘粒（%）

适宜

允许

15~30

10~50

2~20μ尘粒（%）

适宜

允许

30~50

10~60

＞20μ砂粒（%）

适宜

允许

<60

可塑性

塑性指数

适宜

允许

9~13

5~17

收缩率

干燥线收缩（%）

烧成线收缩（%）

允许

允许

3~8

2~5

干燥敏感性

敏感性系数

适宜

允许

＜1

＜2

烧结性

烧成温度（℃）

烧结温度范围（℃）

适宜

适宜

950~1100

＞50

硬度

普氏硬度系数

适宜

≯4

其它

自然含水率（%）

自然容重（t/m3）

≤成型

含水率

（五）原料处理

1、陈化

为了保证原燃材料稳定性和物理性能，需要经过长时间的风化和均化后，使得原材料的部分物理性能得到改善和化学成分的均衡。

在处理阶段，原材料的破碎与均化的两道工艺尤为重要，两者直接关系到最终产品的质量，经过对部分厂家的内部对比试验，原材料破碎经过笼筛筛选后的颗粒粒度大小直接影响到砖坯制成和烧成制品的收缩性，在按新国标生产中，我们发现最容易产生偏差的是产品的收缩率，空洞尺寸变异，肋变形及有小裂缝，其它工艺及原材料都不变的情况下，而改变原材料笼筛孔径变小后，烧制出来的制品就很少发现有这种现象，另外，我们经过对比试验后发现直接开采出来使用的原材料经过细度调整后也容易发生上述现象，所以我们建议在执行新国标生产的企业对原材料处理一定要又长时间的堆放风化均化后控制好破碎细度，当然细度变小后后会增加耗电量后设备磨损，但通过这种的调整，我们也提高了产品的合格率，也能相应地弥补增加的成本。

原料的性质在建厂后已经是不可改变的因素，所以通过调整生产工艺来加强对原料处理是执行新国标最容易也是最简单的方法。

陈化是很重要的一个工艺环节，陈化目的是使水分渗入到颗粒内部，是原材料的水分能充分大岛均匀一致，便于坯砖成型，提高砖坯的表面光度、强度，坯砖合格率也得到提高，同时可以相应降低产品收缩率。

陈化四要素：

粒度、水分、时间、温度，粒度大小决定陈化的时间及效果，粒度越细水分越容易渗透陈化效果越好，时间也就相应缩短，同时经过陈化后粉料也相应增加，经过试验，经过48h陈化后，经0.2mm筛筛余下降3.51%。

相对来说，陈化含水率越高陈化效果越好，但一般陈化水分控制是由成型需水率来决定的，但其最高含水率不能高于成型含水率，一般控制在16%以下。

时间对陈化效果的影响也是相当大，陈化时间越长粉料越多。

陈化的温度在我们南方来说相对容易解决，广西地区一般温度都在10-25度之间，温度对广西地区影响不大，打在寒冷结冰地区，温度对陈化效果影响就很快反应出来，必要时候要使用热源来处理，企业应有四天存量以上容量的陈化库。

如果场地小，只能在破粉碎工艺上更严格要求一些，增加破碎、辊压和多级搅拌的工序，目的是减小粒度，增加比表面积，使泥料能更充分地与水分接触，缩短水分浸透泥料路径，使泥料均匀而充分地湿透。

2、破碎

在烧结砖工艺中，原料破碎设备较为广泛地采用了对辊类破碎设备及锤式破碎设备两大类。

通常条件下，采用对辊类破碎设备时，需要配置多级对辊机，形成粗中细三级破碎的工艺环节，才能适应较高产量及细度要求。

生产工艺中，对辊类破碎设备对原料种类具有较好的适应性，破碎产量高，即便原料含水量达到2O％左右，对产量及细度的影响也较小。

但采用粗中细三级破碎工艺，造成环节多，不利生产管理；其次，辊面磨损后间隙变大，粒度变粗，需要及时修磨辊面，这是对辊类破碎设备在生产实践中的不足之处。

采用锤式破碎设备时，一般考虑单级锤破机和回转筛细成的原料处理工艺。

生产中，允许进入锤式破碎机的原料含水率应低于8％，否则，容易出现堵料。

锤式破碎机的主轴转速、回转直径、锤头数量、锤头硬度、锤头与衬板间隙、篦板数量等参数，对破碎产量、破碎后筛下料中粉料的比例有很大的影响。

烧结砖企业技术改造中，对处理同一种原料而言，破碎设备的选择可以由原料的含水量确定。

对自然含水率较高的原料，建议采用对辊类破碎设备；而对原料水分能控制在10％以内，并且含水率波动较小的原料，建议采用单级锤破机及回转筛的方式。

二、成型

　选用的制砖原料通过制备处理之后，进入成型车间进行成型。

我国的绕结砖的坯体成型方法基本上都采用塑挤出成型。

 塑挤出成型又有三种方法。

即塑性挤出成型；半硬塑挤出成型和硬塑挤出成型。

这三种挤出成型方法是依据成型含水率的不同来区分的。

当湿坯成型含水率大于16%（干基以下均为干基）时，为塑性挤出成型。

当湿坯成型含水率为14-16%时为半硬塑挤出成型。

当湿坯成型含水率为12-14%时为硬塑挤出成型。

坯体成型包括：

原料进入成型车间未进入挤出成型砖机之前的供料、搅拌、加水与碾炼设备处理部分；经过成型砖机之后，成型出合格的泥条与湿坯部分。

成型要做到制品的外形与结构，就是构成制品的形状与结构。

因此常说成型是基础。

也就是说要求的制品外部形状与结构是经过成型塑造出来的。

即成型是制砖工艺中基础的含义。

因为成型出来的坯体质量好坏与成品砖外观质量好坏有着直接关系。

当成型车间成型出来湿坯之后，这种湿坯要进行脱水干燥。

在烧结砖生产工艺中湿坯干燥有自然干燥和人工干燥室干燥两种方式。

湿坯采用