国内隧道窑砖厂大多是内燃烧砖，内燃烧砖一是 产量高，能给厂家带来最大化的效益；二是产品质量 好，砖硬度高，并且消化掉了煤矸石、炉渣等含有发热 量的固体废弃物。内燃烧结砖也有弊病，即大都有黑 心，十分难消除。黑心砖在国家标准中是被判定为不 合格产品，因为烧结砖的黑心直接影响产品的强度和 耐久性等强制性指标。烧结砖黑心的产生无外乎两 种情况，一是没烧透含有大量热量的制品，俗称外熟 里生；二是虽然烧透了但因缺氧生成的氧化亚铁类物 质。没烧透的黑心砖使用寿命短，易风化(也是氧化)；烧透的黑心砖，也是强度耐久性能不达标，不过 比没有烧透的黑心稍好些。

1烧结砖黑心形成的原因分析

首先解释一下碳，它是我们制砖不可或缺的原 料。碳是一种非金属元素，位于元素周期表的第二周 期ⅣVA族，碳是一种很常见的元素，它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。碳单质很早就被 人认识和利用，碳的一系列化合物—有机物更是生 命的根本。碳还大量存在于煤、煤粉、煤矸石、炉渣等 物质中，烧砖时需要用的是碳在氧气中燃烧所产生的 热量，进而完成整个烧结的过程。

我们要搞明白一般烧结砖为什么是红色的，首先 应了解制砖原料中的化学成分及作用。

二氧化硅SiO₂：制砖的主要成分，要求范围在 55%~70%之间，如果其含量高，说明游离石英杂质多， 会导致原料塑性降低，砖坯干燥收缩和烧成收缩小。

 三氧化二铝Al₂O₃低于10%时制品的力学强度低，高于20%时烧成温度升高，煤耗大

 氧化铁Fe₂O：是制砖的助溶剂和着色剂。过高的含量会降低制品的耐火度，还会影响烧结制品的颜色 (黑灰色或紫红色) 氧化钙CaO：是一种有害物质，其颗粒大，容易发 生石灰爆裂，导致坯体严重变形，如吸潮，粉化等。

氧化镁MgO：以碳酸镁的状态存在于原料中，起 到助溶剂的作用，要求不超过3%，能降低制品的耐火 度，但没有氧化钙那样明显。其化合物如硫酸镁在制 品中会产生白色的霜。

制砖原料中的铁元素(Fe)在高温烧结中与氧充 分结合氧化生成三氧化二铁(Fe₂O₃)，三氧化二铁是红 色的，故砖呈红色。因为砖坯内部缺氧，而制坯原料 中的铁元素，在高温缺氧环境下生成四氧化三铁 (FeO)或氧化亚铁(FeO)而变成黑心。

需要特别说明的是，煤矸石中黄铁矿FeS₂ (也叫 硫铁蛋)含量高，会对整个的焙烧工艺产生影响。在 焙烧中，原料中含有的黄铁矿(FeS₂)，只有在黄铁矿完 全分解之后，碳才能开始燃烧，因此极易造成黑心(各 氧化铁的主要颜色是：Fe2O3显红色；FeO4显黑色；FeO 显黑色)。因它分解时需要的空气量是同样碳燃烧时 的10-20倍，需要大量吸收氧气，导致砖坯内部缺氧而 形成黑心，同时会释放有害的SO2气体。坯体内的内 燃越高，产生黑心的可能性就越大。

2解决烧结砖黑心的思路方法

砖坯内部如果缺氧，很容易使制砖原料中所含的 铁元素在缺氧的情况下生成四氧化三铁、氧化亚铁而造成黑心。

煤矸石的颗粒粗细至关重要。有必要讲一下制 砖原料的颗粒级配。在大多数的砖厂，都是以煤矸石 作为内燃原料和骨架原料的。粒径小于0.05mm的粉 料，称塑性颗粒，用于挤出成型时产生所需要的塑性 一般来说占比35%~45%；其次是粒径0.05mm 12mm的颗粒，叫填充颗粒，其作用是控制产品所发生 的收缩，防止产生干燥裂纹以及在塑性成型时赋予坯 体的强度，占比约为25%~65%；至于粒径为1.2mm~ 3mm的颗粒，其在坯体中起骨架作用，这种颗粒有利 于坯体干燥时，形成毛细孔而容易排出坯体中的水 分，更是烧结砖内部进氧的通道，此种颗粒也不宜过多，一般来说应少于30%。但要杜绝颗粒圆径大于 3mm的颗粒，空心砖更不要有大于颗粒径2mm的颗粒。

另外，为消除烧结砖黑心，可以在内燃原料中加 适量的硬质页岩，以增加砖坯内部的透气性，也就是 说增加砖坯内部进氧通道，给烧结砖黑心的消除提供 更为有利的条件。

码坏的垛形应遵循边密中稀的原则，以使焙烧用 风时减少坯垛的阻力，使坯垛进氧充足。实心砖提倡 二压五或者三压七垛形，此种垛形优于二压六、三压 八、三压九垛形。圆孔形多孔砖提倡二压三或三压四 垛型，此种垛形优于二压四、三压五、三压六垛形。大 孔类空心砖提倡水平孔码放以便形成穿流进风。此 种垛形优于环流垛形，此种垛形能够在坯垛中间通风 畅通，增加穿流气体流量，最大化地缩短了空气进入 坯体的路径。

3消除黑心的具体操作措施及注意事项

总的来说，消除烧结砖黑心的焙烧，应该遵循低 温长烧多进氧的原则，特别是要加长预热带。加长预 热带的好处是：能够提前使坯体内外升温，进氧均匀 以利于焙烧，更可以提前消耗掉一部分多余的内燃 料，避免砖坯进入焙烧区域时产生爆炸性升温，给低 温焙烧操作创造良好的条件。因为爆炸性升温时碳 比铁更加活跃，就会夺取Fe2O3里的氧原子，产生二氧 化碳CO2，使三氧化二铁Fe2O3转变成四氧化三铁 Fe3O4、或氧化亚铁FeO，造成砖坯外部提前烧结完成， 将砖坯内部的进氧通道基本堵死，导致砖坯内部缺 氧，砖坯内部就会因为缺氧，使所含的铁元素因不能 充分氧化转换，不能生成三氧化二铁Fe2O3，只能生成 四氧化三铁FeO4、氧化亚铁FeO，而使砖的内部由红 色变为灰黑色或者黑色，成为黑心砖。

焙烧操作时，如果内燃掺配量超标，要把焙烧带前的火眼盖打开几排控制升温，多进空气，使焙烧带 前的温度不要过高。焙烧带前的温度要求低于焙烧 带的温度，避免砖坯外部提前烧结完成导致的砖坯内 部的进氧通道被提前封堵。到了焙烧带，温度也应控 制在正常烧结温度的最低值，使砖坯缓慢升温，长距 离恒温，保证砖坯所需焙烧温度的最低值最大化延 长，形成低温长烧的焙烧格局。

风闸使用方面，遵循加长预热带的原则，要多用闸，远闸低风，砖坯升温的速度应及时调节，要适当加大风量，也就是增加过量氧气，使焙烧窑内氧气充足 过剩，给砖坯内部的供氧创造充足适宜的条件。

再就是焙烧带的火情控制。升温快了，焙培烧带及焙烧带前应多打开几排火眼，使焙烧温度控制在烧结 砖所需温度的最低值。升温速度慢了，说明砖坯的内 燃掺入量不够。砖坯的内燃掺配量不够，高温烟气达不到或不超过烘干窑烘焙砖坏温度时千万不要打开 火眼，要查看烘干窑上的闸型正常与否。在砖坯的内燃掺配量足够用、高温烟气能够达到或超过烘干窑所 需温度的情况下，才可以打开焙烧带前的火眼。

隧道窑的保温带和冷却带，也是消除黑心的关键 因素。窑尾的进氧，既不能使烧成后的红砖降温过 快，更不要降温过慢。因为降温过快时，使烧成后的 红砖氧化反应过激，会造成红砖内部的碳质来不及充 分氧化而还原碳色，使制坯原料中的铁元素因为缺氧 断氧，生成四氧化三铁Fe₃O₄或氧化亚铁FeO而变成黑 心。降温过慢时，会使烧成后的红砖在出窑后仍然有 明火存在，砖出窑后急剧降温而形成哑音砖、脆砖，更 会使烧成砖的内部因急剧降温，导致砖的内部的铁元 素来不及充分氧化，生成四氧化三铁Fe₂O₄或氧化亚 铁FeO而变成黑心。

保温段至冷却段末端应控制在2-3车烧成的红砖无明火再出窑为宜。

大断面的隧道窑窑尾要增加供氧风机，以解决隧 道窑因为断面较大而供氧不足的问题。这样，不管 断面、中断面、大断面，供氧充足了，也使砖的内部氧 化反应充分了，才能最大化的消除烧结砖的黑心问 题，也保证了烧结砖出窑后的质量问题。

以上是笔者的经验之谈，欢迎各位方家同行批评 指正。摘至《砖瓦》作者：吴孝引