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年左右的历史，实践中积累了许多宝贵的经验，但也走了一些弯路。本文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工艺环节，提出了自己的新看法，目的在于减低生产成本、减少项目的总投资，从而提高生产线的技术经济指标。文中提出的采用过热蒸汽搅拌原料的方法、3.0米三心拱中断面隧道窑焙烧的方案，都是国内最新的技术，具有工艺简单、投资少的优点，有较好的推广前景。

设计一条高掺量粉煤灰烧结砖生产线，其中生产规模、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，和先后考察国内的近20家高掺量粉煤灰烧结砖生产线收集的大量的技术数据，提出新的观点和思路，目的在于降低投资、降低成本和提高经济效益。

1、原料制备工艺的选择

    目前，我国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，只有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，利用贵阳市郊区孟关乡陶土做实验，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试验.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实验效果更明显（参见表1）。

表1：磨细陶土对高掺量粉煤灰塑性的影响

注:粉煤灰掺量均为体积比.

2003年，全国墙材科技信息网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。

但是，无论是东北、贵州或者是河北，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采用，分析其原因，是过高的生产成本成为采用该技术的障碍，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，这种方法有很大的局限性。

采用蒸汽搅拌处理的方式提高粉煤灰的掺量，实际上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。蒸汽是一种良好的热、湿载体，它能快速、均匀地使每一粘土颗粒形成水膜，促使粘土泥料潜在的可塑性得以充分发挥，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的泥料有三个优点：1）泥料可塑性得到改善，有利于提高粉煤灰的掺入量；2）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；3）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2.0MP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，该方法在贵州省、江苏省和山东省的部分生产线上得到推广应用，因而逐渐受到业内人士的关注。

2、成型设备的选择

最初，我们在开展调查研究之前得到的信息是，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，调查结果并非完全如此。在参观考查的18条生产线中，选用标称挤出压力超过3.0MP的高压力双级真空挤出机用户有8家，占44.4%；而选用标称挤出压力为2.0MP的普通双级真空挤出机用户有10家，占55.6%。这组数据还不能说明问题，我们同时还发现，在采用高挤出压力双级真空挤出机的生产线中，大多数挤出机的实际工作挤出压力在1.8～2.5MP之间，很少真正达到3.0MP的挤出压力。

尽管实际使用压力并不高，但一般情况下，以生产多孔砖为主的生产线，选型的几乎全是3.0MP压力以上的挤出机，而以生产实心砖为主的生产线，则多采用2.0MP压力的挤出机。而采用低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，实践证明，采用磨细陶土和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。看来，选择高压力挤出机或者选择普通挤出机，首先要依据原料的特性和结合准备采用的生产工艺方式来确定，不能盲目照搬、照葫芦画瓢。

3、烧砖窑型的选择

    国内高掺量粉煤灰烧结砖生产线现行采用的窑型主要有：1）断面宽度大于4.6米的吊平顶大断面隧道窑；2）断面宽度2.5～3.0米的中断面隧道窑；3）宽度3.6～4.0米的轮窑。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，自动化程度高、但投资大；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。有趣的是，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，但经济效益却最差，大多数这样的生产线处于亏损状态。而采用中断面隧道窑或采用轮窑的生产线，却生意红火、一派繁荣景象。

为生产高掺量粉煤灰烧结砖生产线选择一个合适的窑型，是关系到该生产线能否生存的大事。一开始我们就对此予以高度的重视，结合到我们的实际情况，先后有针对性的考察了5条采用吊平顶大断面隧道窑的生产线、7条中断面隧道窑生产线和6条轮窑生产线。考察结果表明，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，不适合我国现在的国情，而中断面隧道窑和轮窑技术成熟、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，我们在考察中还注意到，随着经济的不断发展，原本用工低廉的劳动力，现在价格不断上涨，许多采用轮窑的砖厂都感受到了用工的困难，“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。各种窑型的对比情况见表2，通过优化对比，我们决定采用贵州省建材科研设计院设计的新型118 X 3.0米三心拱中断面隧道窑。

表2：各种窑型的对比结果

    不难看出，以年产量6000万块生产线为例，4.60米吊平顶大断面隧道窑的造价是轮窑的4.8倍，是3.0米中断面隧道窑的2倍，如果我们不是烧制高档的清水砖产品，完全没有必要花大价钱建造华而不实的大断面隧道窑。

4、结束语

    经过认真地进行多个方案对比，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、高压力双级真空挤出成型、小型人工隧道式正压干燥室干燥、3.0米双孔中断面三心拱隧道窑焙烧的两次码烧生产工艺”的技术方案，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，摒弃繁杂、讲求实际，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。使这条生产线在生产工艺、产品质量和技术经济指标等方面，获得比较理想的效果。

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