【摘要】高掺量粉煤灰烧结砖作为一种新型墙体材料, 在国内发展已经有 6 年多的历史, 实践中积累了许多宝贵的经验, 文章针对高掺量粉煤灰烧结砖的原料处理、成型设备的选择和窑炉确定等生产环 节, 提出采用过热蒸汽搅拌原料的方法、选用 JZK50/50 双级真空挤出机和采用3 .0m 宽三心拱中断面隧 道窑焙烧制品的方案, 探讨这些方案的目的, 在于降低生产成本 、减少总投资, 从而提高生产线的技术经济指标。

建设一条高掺量粉煤灰烧结砖生产线, 其生产规 模、粉煤灰掺量 、总投资、生产成本和经济效益, 是反映 该生产线重要的 6 大技术经济指标。有一些高掺量粉 煤灰烧结砖项目, 投产以后一直存在粉煤灰掺量不高 及投资过高的问题, 多数是工艺选择不当和设备选择 不当造成的。我们通过自己对设计的体会和先后考察 国内高掺量粉煤灰烧结砖生产线收集的大量技术数 据, 提出我们的技术观点和思路, 与同行们共同探讨。 

1 蒸汽搅拌制备原料的提出 

目前, 高掺量粉煤灰烧结砖生产工艺中的原料制 备有三种形式:

①混料机 +陈化+轮碾型;

②粉磨陶土 ( 或膨润土) 型;

③蒸汽搅拌型 。 

第一种工艺方式是目前大多数高掺量粉煤灰烧结 砖生产线采用的原料制备方式, 这种方式基本上是在 传统的生产工艺基础上, 增加了混料、陈化和轮碾等工 序, 3 年前, 这种方式几乎成为高掺量粉煤灰烧结砖的 标准工艺 。受胶结料( 粘土或页岩) 塑性指数的限制, 混料机+陈化+轮碾的生产工艺普遍存在粉煤灰掺量 不高的问题, 实际生产中大多数生产线的粉煤灰的掺 量低于 50 %, 工艺流程中的关键设备轮碾机多数使用 效果不好, 被闲置在一边 。 

不仅如此, 采用大型隧道窑并且自动化程度很高 的高掺量粉煤灰烧结砖生产线, 由于投资过大经济效 益都很差, 很多生产线处于亏损状态。而采用轮窑或 中型以下隧道窑的生产线, 因工艺流程简单、投资少反 而经营状态较好 。看来, 混料机 +陈化 +轮碾的生产 工艺不仅没有真正解决粉煤灰掺量的问题, 反而工艺 流程复杂, 环节过多, 投资增加, 实际情况不容乐观 。 

采用粉磨陶土( 或膨润土) 作为粘结剂生产高掺量 粉煤灰烧结砖的方法最初始于东北的辽宁省, 是从铸 造行业利用膨润土固结型砂的做法中借鉴过来的 。我 院曾于1998 年在承担贵州省科委下达的“高掺量粉煤 灰烧结砖研究”课题时, 利用贵阳市郊区孟关乡的陶土 做“磨细陶土对粉煤灰掺量影响” 的实验, 采用瓷坛磨 对陶土和钙基膨润土进行物理磨细, 然后掺兑不同比 例的粉煤灰作对比.实验证明, 随着陶土细度的增加,塑性指数提高, 粉煤灰的掺量增加, 这一特性用膨润土作试验效果更加明显 。

2003年夏天, 全国墙材科技信息网和《砖瓦》杂志 社联合在石家庄举办高掺量粉煤灰烧结砖学术研讨 会, 并组织参观了衡水市国新建材有限公司一条高掺 量粉煤灰烧结砖生产线, 该生产线就是采用添加磨细 陶土的办法来提高粉煤灰掺量的, 与会的专家和学者 基本肯定了这种生产方法, 但同时也指出该方法的不足和局限性。 

事实上, 无论是东北、河北省或者是贵州省, 粉磨 陶土( 或膨润土) 作为粘结剂生产高掺量粉煤灰烧结砖 的方法并没有被广泛推广采用 。分析其原因, 一方面 是过高的生产成本成为采用该技术的障碍, 另一方面 不是所有的粉煤灰都能适合采用加磨细陶土( 或膨润 土) 的办法 。不仅如此, 磨细陶土的方法, 还对原料的 含水率有严格的要求, 大多数原料不经烘干处理, 很难 达到磨细设备工艺的要求。所以, 这种方法存在很大 的局限性和难度 。 

采用加过热蒸汽搅拌处理原料的方式提高粉煤灰 的掺量, 严格来讲, 还是一种传统的加工方法, 早在七 十年代, 原北京市南湖渠砖厂和天津长征砖厂就利用 过热蒸汽对混合料进行搅拌处理, 从而提高原料的可 塑性并降低干燥裂纹, 取得非常好的效果 。这是因为 蒸汽是一种良好的热 - 湿载体, 它能快速、均匀地使每一个粘土颗粒形成水膜, 促使粘土泥料潜在的可塑 性得以充分发挥, 从而提高了粉煤灰的掺兑量, 泥料通 过加入蒸汽处理之后, 温度也随之升高, 实现“热挤出” 成型。实践证明, 加蒸汽搅拌处理高掺量粉煤灰烧结 砖混合泥料的方法有三大优点 : 

a.泥料可塑性得到改善, 有利于提高粉煤灰的掺入量 ;

b .提高砖坯内扩散能力, 加速了干燥脱水, 可以实 现快速干燥和减少裂纹的产生 ; 

c.减少成型阻力, 降低挤出机的动力消耗, 节约能 源, 可以采用挤出压力 2 .0MPa 左右的普通双级真空 挤出机成型。 

所以, 利用蒸汽搅拌提高可塑性的原理, 达到提高 粉煤灰掺量的目的, 成为高掺量粉煤灰烧结砖生产的 “新”方法, 该工艺简单 、实用 、投资少, 而且容易掌握, 对生产成本增加有限。目前, 该方法在我院设计的部 分生产线上得到推广应用, 并且逐渐受到业内人士的 关注 。 

2 成型设备挤出压力的探讨 

以前, 我们在研究高掺量粉煤灰烧结砖生产工艺的 时候, 得到的结论是, 由于粉煤灰没有塑性, 得出粉煤灰 的掺量越高、挤出压力越大的结论, 所以生产高掺量粉 煤灰烧结砖必须选择高挤出压力的双级真空挤出机 。可是实际生产中并非完全遵循这一结论 。我们发现, 大 多数选用标称挤出压力超过 3.0 MPa 的“高压力双级真 空挤出机”用户, 实际挤出压力在1 .5 ～ 2 .5 MPa 之间, 很 少真正达到 3 .0 MPa 以上的挤出压力。而山东、辽宁的 一些高掺量粉煤灰烧结砖厂只选用标称挤出压力为2 .0 MPa 的普通双级真空挤出机, 生产情况仍然比较理想 。特别是采用蒸汽搅拌技术以后, 由于泥条的挤出阻力减 少, 完全可以选用普通的( 挤出压力在 2 .0 MPa) 双级真 空挤出机。实践证明, 采用普通挤出压力挤出机的高掺 量粉煤灰烧结砖生产线, 由于挤出机的动力消耗低、产 量高, 生产成本比选用高压力挤出机的生产线低, 因而 产品有较强的竞争能力。 

因此, 生产高掺量粉煤灰烧结砖是否一定要选择 高压力双级真空挤出机, 是值得进一步研究和探讨的 问题。一般来讲, 如果采用加入磨细陶土( 或膨润土) 的方法以及加入蒸汽进行搅拌的生产工艺, 选用普通 双级真空挤出机就能满足高掺量粉煤灰烧结砖的工艺 要求。而以生产多孔砖为主的生产线, 建议还是选型 3 .0MPa 压力以上的挤出机为好 。而以生产实心砖为 主的生产线, 则应采用 2 .0MPa 压力的挤出机。所以, 是选择高压力挤出机, 或者是选择普通压力的挤出机, 要依据原料的特性并且结合采用的生产工艺方式来确 定。 

3 3 .0m 宽中断面隧道窑的优点 

国内高掺量粉煤灰烧结砖生产线现行采用的烧砖 窑型主要有: 

a.断面宽度大于 4 .6m 的吊平顶大断面隧道窑; 

b .断面宽度 2 .5 ～ 3 .0m 的中断面隧道窑; 

c.宽度 3 .6 ～ 4 .0m 的轮窑 。 

吊平顶大断面隧道窑的生产线多数配备自动化码 坯的“上下架”系统和自动码坯系统, 自动化程度高, 需 要比较复杂的窑车运转系统, 所以投资大;中断面隧道窑的生产线一般采用传统的正压( 或负压) 干燥室, 人 工两次码坯, 机械化程度较高, 投资相对较低 ;而采用 轮窑的生产线投资最低, 但劳动强度和劳动条件较差, 但投资最省 。在我国目前的市场条件下, 那些采用吊 平顶大断面隧道窑的生产线虽然自动化程度最高, 但经济效益却不好, 大多数这样的生产线不如采用中断 面隧道窑或采用轮窑的生产线 。 

选择一个合适的窑型, 是关系到高掺量粉煤灰烧结砖生产线能否生存的大事。必须予以高度的重视。根据我们多年的设计效果和考察国内同类项目取得的 资料表明, 吊平顶大断面隧道窑虽然技术先进, 但系统复杂, 投资太大, 生产成本过高 。而中断面隧道窑和轮 窑技术成熟、系统简单、生产成本低 、投资适中, 是当前 砖瓦行业采用最多的窑型 。 

但是, 我们应当还注意到, 随着社会经济的不断发 展, 原本用工低廉的劳动力, 现在价格也不断上涨, 这 是社会进步与发展的标志, 许多采用轮窑的砖厂都感 受到了用工困难的压力, 在广东 、浙江和江苏三省“民 工荒”的问题实实在在地凸现出来, 导致生产成本不断上升, 相比之下隧道窑的优势越来越明显, 这是今后的 趋势 。

不难看出, 我们以年产量 6000 万块高掺量粉煤灰 烧结砖生产线为例, 4 .60m 吊平顶大断面隧道窑的造 价是轮窑的 4 .8 倍, 是 3 .0m 宽中断面隧道窑的 2 倍。 如果我们不是烧制高档的清水砖( 或装饰砖) 产品, 完 全没有必要花大价钱建造华而不实的吊平顶大断面隧 道窑 。 

4 结束语 

综上所述, 在以生产高掺量粉煤灰烧结承重多孔 砖为主要产品纲领的前提下, 我们认为采用“蒸汽搅拌 混合料提高粉煤灰掺量、混合料强化搅拌与陈化处理、 普通压力双级真空挤出成型 、小型人工隧道式正压干 燥室干燥、3 .0m 宽双孔中断面三心拱隧道窑焙烧”的 两次码烧工艺技术方案, 是目前投资少 、见效快的方案 之一。这个方案充分体现了“ 适用的就是最好的”理 念, 讲求实际 、摒弃繁杂, 使技术方案在确保产品质量 和产量的前提下, 用最合理的投入, 最大限度地利用资 源、实现良好的经济效益 。使高掺量粉煤灰烧结砖生 产线在生产工艺 、产品质量和技术经济指标等方面, 获得比较理想的效果, 这也是我们共同追求的目标。

摘自：《砖瓦》  作者：晏拥华 梁嘉琪