1、烧结砖瓦原料的主要矿物成分有哪些？

烧结砖瓦原料一般是粘土质矿物和非粘土质矿物多成分的混合物，但必须含有一种或几种粘土矿物，否则不能生产烧结砖瓦。尤其是生产高孔洞率空心砖，粘土矿物含量应在30%以上。粘土矿物又是多种细微矿物的混合物(主要是含水铝硅酸盐矿物)，它的颗粒一般小于0.1mm，多为0.02mm以下。砖瓦原料的粘土物质主要由伊利石、绢云母、绿泥石、髙岭石、耐火土、蒙脱石等组成。鉴于制品的性能要求，希望含有较多的耐火土和伊利石。虽然蒙脱石的塑性很好，但由于其颗粒非常细小，比表面积大，如果不同时存在大量其它粘土矿物，会大幅度提高原料的干燥敏感性系数，故它的含量一般控制在3%以下。主要由蒙脱石等构成的粘土称为膨润土。

几种粘土矿物的比表面积如表1所示。

 

 

2、什么是粘土？粘土矿物典型的性能有哪些？

所谓粘土就是在自然界中遇到松散的、膏状的或紧密的一种含水铝硅酸盐矿物，它的粉末在加水后能塑成各种形状，干燥后产生收缩，但不失原状，焙烧到适当温度后，其中的化学结合水即蒸发，继续提高温度，则获得坚硬如石而又保持原形的物体。凡具有这些特点的岩石，我们称之为粘土。粘土是含长石类岩石经长期风化而成，是矿物的混合物，没有固定的化学式表示。

与其它矿物相比，粘土矿物特有的性能是颗粒尺寸小。因而具有大的比表面积。由于粘土矿物这些独有的性能，使它有着大量的反应机理可以利用，这些反应机理与其它矿物不同，使它从本质上变得有意义。

粘土矿物典型的性能是它与水的结合能力、与此关联的吸湿膨胀、对有机和无机材料高度的吸附能力、绝热能力，可塑性及在焙烧后变成致密固体的特性，且材料易得。

3、煤矸石原料中应剔除哪些物质？

(1)剔除“硫铁蛋”

“硫铁蛋”的主要危害是：难以破、粉碎，极易损坏破、粉碎设备；在焙烧过程中生成大量二氧化硫气体并产生膨胀，使制品松散。而电磁铁和永磁铁又对它无吸引力，故一般均以人工剔除。

（2）筛除煤粉、选除煤块

有些煤矸石原料（尤其是洗选煤矸石），混杂大量煤粉和煤块，致使其发热量偏高，塑性指数偏低，给砖瓦生产带来一定困难。如将这些粉煤、煤块去除，一方面可适当降低原料发热量、提高原料塑性指数，从而改善了原料性能；另一方面又可将剔除出来的煤粉和煤块作为燃料充分进行利用。

通常剔除煤粉的方法有两种：一是在煤矸石堆场附近用溜筛或回转筛筛除；二是在破碎机前设置一台溜筛或高频电磁振动筛。筛孔尺寸一般用10mm、20mm。

湖南株洲市砖厂在煤矸石原料中筛除20%煤粉后，砖坯的成型性能大大改善，窑炉的焙烧速度显著提高。且筛除的煤粉用作全厂生活燃料绰绰有余。

煤块一般是用工人拣出。

（3）除铁

由于煤矸石中一般均含有道钉之类铁质夹杂物，因而极易损坏粉碎等设备。故煤奸石原料在进入粉碎等设备前，须先经磁选除铁处理。

据重庆市的几个煤矸石砖厂调查，凡采用磁选除铁的厂，平均每班除掉的铁杂物达2~3kg，铁杂物损坏设备的现象却时有发生。

磁选设备通常采用悬挂式永磁铁或胶带磁选辊筒(即电磁胶带轮)。

4、如何调整煤矸石原料发热量过高？

制砖一般要求矸石原料的发热量为1672~2090kJ/kg(400~500Kcal/k_g)。如若发热量过髙，将给生产（尤其是焙烧）带来困难。故在这种情况下，应掺入些无发热量或低发热量的原料，如页岩、煤奸石、粉煤灰、粘土、煤矸石熟料等，使混合后的原料发热量达到或接近要求。

5、如何调整煤矸石原料含硫量过高？

由于硫化物的存在，在生产过程中不但腐蚀风机、干燥车等金属设备。而且污染大气，损害操作人员健康。在它的作用下，砖体内生成一定量的可溶性硫酸盐（CaSO₄、MgSO₄、K₂SO₄和Na₂SO₄等）。这些硫酸盐遇水后被带到砖的表面，引起泛霜，影响外观，甚至会导致砖体产生鱼鳞片剥落，影响其耐久性。故要求用于制砖的煤矸石原料含硫量不大于1%，越少越好。

如煤矸石含硫量过高，可掺入含硫量低的煤矸石、煤矸石熟料、粉煤灰、页岩、粘土等，使混合料的含硫量不超过允许值。

6、原料的颗粒如何分级？各级颗粒的作用如何？

由于粘土矿物大部分存在小于0.002mm的颗粒中，而原料的许多性能又取决于粘土矿物组成，所以国际上不少国家都是以大于0.02mm、0.02~0.002mm、小于0.002mm来分级的。

大于0.02mm的颗粒称砂粒，他没有粘结性能，在干燥和焙烧的过程中主要起骨架作用，它的含量多少影响着坯体成型、干燥和焙烧性能。如原料中砂粒的含量少，则成型比较容易，但干燥比较困难，焙烧温度降低；反之，如原料中砂粒的含量多，则成型比较困难，但干燥比较容易，焙烧温度提高。

0.02~0.002mm的颗粒称尘粒，它有一定的粘结性能，但干燥后松散，他在坯体成型和焙烧过程中，一方面起骨架作用，另一方面起填充作用。

小于0.002mm的颗粒称为粘粒，它有粘结性能，干燥后结合力强。

在坯体成型和焙烧过程中起填充作用，与水作用产生可塑性。粘粒不能太少，也不能太多，太多会导致干燥困难。

原料中的砂粒、尘粒和粘粒三组分要有合适的比例，才能作为制造砖瓦的原料。

7、如何调整原料的可塑性？

为了克服在生产过程中因原料所产生的某些 ，常常需要增大或降低其可塑性，以满足制品技术条件的要求。

（1）提高原料可塑性的方法

在烧结砖瓦的生产中，一般采用风化、陈化和配料等方法来提高粘土、页岩和煤矸石等原料的可塑性。

①风化

为了破坏粘土、页岩、煤矸石的天然结构，使其经受大气作用——风化和冻结，尤其在采用难以松懈的胶质粘土和肥粘土时更为必要。

这样做的目的是为了要使天然潮湿的原料，在风吹、雨淋、日晒、雪化、吸水、干燥、冷热、胀缩反复作用下发生崩解（主要是体积变化），成为细小的颗粒。同时，原料在风化的过程中发生许多化学和物理变化，使有机物质发生腐烂，可溶性盐类被浸析，硫化物被氧化等。改变了原来的成分，改善了原料的工艺技术性能。

即使发达国家机械化程度较高的砖厂，为了生产高孔洞率、高质量的空心制品，对原料的处理也不乏使用风化手段。

我国有些砖厂的原料经风化处理，其性能得到显著的改善。如湖南长沙一砖厂和二砖厂的原料均为山土，刚采掘的原料颗粒粗、塑性低，成型困难，成品质量差；但经风化一年后，颗粒变细，塑性大大提高，完全满足生产需求。故这两家厂都很强调要使用隔年土，隔年是经过一次冬季到春季的冻融。须知，存在于空气中的水结冰后体积要膨胀9%，产生巨大的胀应力，对原料颗粒变细的作用是显而易见的。

但风化后往往使原料自然含水率大大增加（如吉林浑江砖厂的页岩原料，风化前含水率为5%~7%，风化后含水率为13%以上），容易使破碎、粉碎、筛分设备和料仓等粘堵。

②陈化

陈化就是将破、粉碎并加水后的原料储藏在密闭的房间内。在水的“劈裂”作用下使原料进一步松散、水分分布均匀，使胶体的有机和无机组成部分的含量增加，从而达到提高可塑性，改善其工艺技术性能的目的。

某厂原料经3天陈化后，砖坯的干强度提高了50%。

③细化

细磨原料，对提高可塑性能有好处。既是毫无塑性的原料，如果加细磨，也能获得一定的可塑性，但这样做需要投入较大的费用。

④配料

在实际生产中常常把可塑性高的原料掺到可塑性低的原料中去，配成可塑性较为合适的原料。使用这种方法时，应高度重视两种不同塑性的原料在混合料中的分布的均匀性，因为塑性低的原料往往比塑性高的原料容易在水中松解。例如瘦粘土甚至在天然潮湿的情况下也比较容易松解，而塑性高的粘土，就比较不容易松解，胶质粘土的松解就更加困难。所以如果掺配不均匀，经成型后的坯体是不匀质的，这种坯体在干燥和焙烧过程中将会造成大量的废品损失。

⑤蒸汽（热水）加热

用蒸汽（热水）加热泥料，采用热挤出成型。蒸汽（热水）加热泥料后，使水分在短时间内分布均匀，并以较快的速度渗透到泥料颗粒的空隙中，从而大大提高泥料的可塑性能。

⑥真空处理

泥料中夹杂的空气会降低其可塑性能，使成后的坯体起泡、分层和裂缝。采用真空挤出成型不但可以克服上述缺陷，提高泥料的可塑性能，还可以增加坯体的强度和密度。

（2）降低原料可塑性的方法

一般在原料中掺入砂子、炉渣、粉煤灰和熟料粉（如废砖粉）等脊性料来降低其可塑性，尤其是内燃烧砖法得到广泛应用之后，在原料中掺入可燃组份的掺合物，其效果最好，这些掺入物既是瘦化剂又是内燃料。

如掺砂子，一般选用石英砂，不宜用石灰质砂，因石灰质砂的掺入会降低砖的质量。

在原料中掺入各种脊性料时，同样也存在着掺入物在原料中分布是否均匀的问题。经验证明，如掺入物不是均匀地分布在原料中，反而会给制品带来恶果，降低强度和严重时产生裂纹。

8、原料风化的作用是什么？

大多数粘土是有风化作用形成的，风化程度较差的粘土质原料开采以后若进一步风化，可以提高其成型、干燥、焙烧性能。风化是将原料堆放在露天，受太阳、风、雨、冰冻的作用（主要是体积胀缩变化），料块进一步松解崩裂，使其颗粒细度提高，可溶性盐（引起砖泛霜的不利物质）被雨水洗除一部分，可塑性提髙，其它工艺性能随之也得到改善和稳定。此外，由于风化造成粘土原料松解崩裂、使其更易粉碎，这一做法对硬度较大的粘土（包括硬度较大的页岩和煤矸石)意义更大。即使发达国家机械化程度较髙的砖厂，为了生产高孔洞率、高质量的空心砖，对原料处理也不乏使用风化手段。我国不少砖厂已经尝到了原料风化处理的甜头。如湖南省长沙市一砖厂和二砖厂的原料为山土，刚采掘的原料颗粒粗、塑性低、成型困难、成品质量差，但经风化一年后，颗粒变细，塑性大大提高，完全满足生产要求。故这两家厂都很强调要使用“隔年土”。北京市规模较大的空心砖厂原料多数经过较长时间的风化。如北京市西六里屯砖厂用作生产空心砖的粘土原料必须经过1.5~2年的风化期(也就是说，原料堆放在露天要经历两个冬季)，该厂十分强调使用经冰冻后融化了的原料。如用风化期太短，或未经冰冻过的原料，则成型、干燥、焙烧的废品率明显增加，成品质量也明显下降，但风化往往使原料自然含水率大大增加，如吉林省浑江砖厂的页岩原料，风化前含水率为5~7%，风化后含水率为13%以上。应该指出的是，硬度较大的页岩和煤矸石原料如含水率增加，容易使破碎、粉碎、筛分设备和料仓等粘堵。

9、原料陈化的作用是什么？

陈化的目的，就是将粉磨至所需细度的原料加水浸润，使其进一步疏解，促使水分分布均匀。这不但可以改善原料的成型性能，而且可以改善原料的干燥性能，提高制品质量。

陈化一般在陈化库中进行。陈化库应力求密封，不要搞敞开式，因为这样做会使原料堆表皮水分蒸发，造成内、外水分不均匀。

经陈化后出料一般用多斗挖掘机，该设备可做到先进库原料先出，后你、进库原料后出，较合理；亦有用装载机的，装载机的优点是灵活，但应注意不要使新、老料混在一起运出；还有的厂以人工架子车出料的。

黑龙江省双鸭山东方墙材公司煤矸石砖厂的陈化库长50m，宽18m，料堆高5.5m，陈化期为3天，以多斗挖掘机出料。北京市门头沟区万佛煤矸石砖厂和军庄煤矸石砖厂的陈化采用可逆移动式胶带机进料，多斗挖掘机出料。

煤矸石砖厂普遍反映：经陈化3、6天的料，塑性指数提高了1.5~3，干燥和焙烧废品率明显降低了。

陈化库还兼有中间储料作用，不至于因一台设备出故障而“一停全停”，对维持连续正常生产提供 不可小视的保证。

10、为什么说石灰石是一种有害物质？

有些原料中夹杂块状的石灰石，其主要成分是碳酸钙，它是一种有害物质。在生产控制上砖坯内石灰石的氧化钙含量，要求不超过原料化学成分的2%（瓦坯内最好不含石灰石，以确保其不透水性能），物料粒度应小于2mm（最好控制在1.2mm以下）。否则，如果氧化钙含量超过2%，或物料粒度大于2mm，生产出来的砖安定性就不好。其主要原因是：砖坯内的碳酸钙经高温焙烧后分解成氧化钙（俗称生石灰）和二氧化碳，其反应式为：

898.6℃

CaCO₃ →  CaO  +  CO₂

碳酸钙   生石灰   二氧化碳

成品出窑后，其中的氧化钙（生石灰）吸收空气中的水分消解生成氢氧化钙（俗称熟石灰），其反应式为：

CaO  +  H₂O  =  Ca(OH)₂

生石灰   水      熟石灰

生石灰消解成熟石灰后，体积膨胀达2倍左右，致使砖的内部结构遭到破坏。

但是，如果把石灰石颗粒严格控制在1mm以下，且将其均匀分布于砖坯之中，它的含量高达35%，都是无害的。

11、砖瓦石灰石爆裂的原因和危害是什么？

石灰石的主要成分是碳酸钙，它之所以会给砖瓦制品带来危害，是因为它在焙烧的过程中分解成氧化钙和二氧化碳，其反应式为：

CaCO₃ →  CaO  +  CO₂

成品出窑后，其中的生石灰（氧化钙）吸收空气中的水分消解成熟石灰（氢氧化钙），其反应式为：

CaO  +  H₂O  =  Ca(OH)₂

消解后的熟石灰颗粒，其体积比消解前的生石灰颗粒大约增大一倍（体积膨胀程度与生石灰中的有效CaO及其他成分有关），因而对其四周产生较大的胀应力，致使制品内部结构遭到破坏，造成制品降低等级，甚至报废。石灰爆裂给不少砖瓦厂带来灾难性损失。如四川省达州某砖厂由于石灰爆裂，致使砖的外观很差、强度很低。即使在砖供不应求的旺季也难以销售出去，常因积压的砖太多而无更大场地堆放被迫熄火暂停一段时间生产；又如广西河池某砖厂因原料中含有大量硬质石灰石，粉碎遇到很大麻烦而被迫停产关门。这样的例子很多，故应予高度重视。

 

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