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坚持科技引领 推动中国砖瓦工业走向未来(一)【麟工窑炉】
时间:2019年10月24日    点击:次    来源:隧道窑

新中国成立70年,波澜壮阔、沧桑巨变,是伟大复兴的70年,是改变中国命运的70年,中国砖瓦行业与新中国共同成长,从萌芽到发展壮大,异彩纷呈的光辉历程,演绎了一场巨大变迁,中国砖瓦工业走过了艰辛的70年,为我国的经济发展和基础建设做出了重要的贡献。回眸砖瓦行业70年的创新发展之路,追忆行业几代人艰苦卓绝的努力,回顾发生在我们身边的履履事件,将更加激发我们砖瓦人要努力工作,创造更加辉煌的未来。

 

砖瓦工业是建筑材料工业的一部分,秦砖汉瓦,历史悠久,在新中国诞生之前,全国砖瓦基本是处于手工制作,土法生产,土窑焙烧,生产能力低下,工艺技术落后的状态。新中国成立70年,随着我国国民经济的快速发展和人民生活水平的提高,对砖瓦的需求量也日益增加,中国砖瓦工业在国家产业政策的指引下、在各级政府主管部门领导下,在中国砖瓦工业协会、全国墙材革新委员会、全国墙材科技信息网以及各个行业协会组织、墙材科研院所等相关部门的行业引领和积极推动下、特别是 20 世纪 80 年代后期在墙改政策给予了有力的指导和推动,砖瓦行业经过几十年的艰苦奋斗,坚持科技进步与技术创新,使砖瓦工业从小到大逐步发展起来,取得了巨大成就,尤其是改革开放40年以来,国内砖瓦工业进入了一个快速发展阶段,产量由建国初期的146亿块发展到高峰时期年产12 000亿块,企业高峰时期发展到近12万个,产品品种由建国初期的以实心砖发展到今天的多孔砖、空心砖、砌块、道路砖、装饰砖等几十个品种和上百个规格,砖瓦行业有了专业研究设计机构、主管部门和行业协会组织,产品和设备有了国家标准或行业标准,我国已当之无愧地成为世界砖瓦生产和砖瓦装备制造的大国。

 

1 产能质量快速增长,生产规模世界首位

 

砖瓦工业70年的发展历程可以分为两个阶段,从1949年到1978年的30年间,我国烧结砖产量从1952年不到150亿块上升到1959年的400亿块,1965年达到 500 亿块,1977 年达到 1 000 亿块。改革开放以后40年,砖瓦工业随着经济发展进入了快速发展的新时期,1978年全国砖产量就达到了1 000亿块,1982年就达到了 2 000 亿块,1988 年全国砖产量就达到了 4688 亿块。1990 年比 1980 年翻了一番,达到 4 700 亿 块,1996年砖的年产量突破了7 000亿块。

 

改革开放中期的2005年,砖的年产量突破了8000 亿块(折普通砖),这是改革开放初期的 8 倍多。屋面瓦的年产量也从 1985 年的 305 亿片增加到了2007年的600多亿片(含水泥瓦在内)。全国烧结砖瓦企业发展到了12万户,成为世界上砖瓦生产企业最多、产量最大的国家。但全国规模产量在1 000万块以下的小砖厂占76%,年产量1 000 3 000万块的砖厂占20%,年产3 000万块以上的大型砖厂仅占少数。

 

经过40年的改革开放,实现现代企业制度下的资本优化组合和资源合理配置,砖瓦行业生产力得到极大发展,企业规模逐年扩大,并在市场竞争中不断增强,在技术进步和装备水平提高的前提下,砖瓦行业劳动生产率也得以大幅提高。近年来,随着国家产业政策的调控和墙体材料生产技术工艺的不断发展与完善,烧结砖企业的数量出现减少,到 2018 年烧结砖企业已经由高峰期的 12 万家减少到不足 5 万家,企业生产规模逐年提高,截至2018年底3 000万块/年以上规模的生产线数量占新建生产线的60%以上。近年来,我国新建了一大批自动化程度较高且上规模的利用固体废弃物烧结制品生产线,规模最大的已达到3.2亿块(折普通砖)/年烧结砖生产线。生产规模的增大,不仅节约了成本,达到了规模效益,而且实现了生产的机械化自动化,机器人得到广泛使用,隧道窑焙烧得到进一步普及,截至2018 年,我国现有近 5 万家砖瓦生产企业,从业人员600多万人,企业数量锐减,但年产总量达9 000亿多块(折普通砖),烧结砖占墙体屋面及道路用建筑材料总量的50%以上。我国砖瓦工业产品的品种和规格不断增加,产品质量不断提升,逐渐形成了多样化、规模化制造体系,不仅能满足国民经济快速发展的需要,而且还销往国外及港澳台地区,砖瓦在我国城乡建设中得到极为广泛的使用,取得了显著的社会效益,已成为国民经济建设中不可缺少和重要的基础建材产品,已成为名副其实的砖瓦生产大国和砖瓦消费大国。

 

2 工艺技术不断进步,综合利用成绩显著

 

砖瓦工业在国家资源综合利用产业政策和墙改政策推动下,随着我国社会主义市场经济发展,全行业开发了一大批技术含量较高的砖瓦新品种,并得到迅速发展。

 

2.1 资源综合利用成绩显著

 

在国家相关政策推动下,砖瓦行业成为工业固体废弃物综合利用的主力军,是绿色制造的一支重要力量,从20世纪60年代末开始,我国就开始利用炉渣、粉煤灰、煤矸石作为内掺料或燃料生产烧结砖,工业固体废弃物综合利用至今,据有关资料统计,砖瓦行业年利用各类废弃物总量达 3 亿 t 左右,主要有煤矸石、粉煤灰、矿渣、煤渣等,利用江、河、湖(渠)淤泥、污 泥、建筑渣土、页岩生产墙体材料,节约了土地资源,节约了能源,保护了环境,促进了砖瓦工业向绿色节能方向发展。

 

2.2 满足建筑要求,不断研发新产品

 

2.2.1 烧结砌块和烧结保温砌块

随着我国建筑节能的实施,需要大量高强度、高保温性能、高精度非承重墙体材料,根据不同的温度区,如重庆、四川、浙江、吉林、安徽、江苏、新疆涌现出一大批砌块生产企业,生产了不同块度烧结空心砌块和烧结保温砌块,有代表性的新疆城建集团,生产的烧结保温砌块导热系数可达 0.12 W/(m·K)0.16 W/(m·K),按外墙370 mm计算,对应传热系数为0.31 W/(m·K)0.50 W/(m2·K),可满足外墙维护结构节能65%要求。

 

2.2.2 装饰砖

以页岩、煤矸石、陶土为主要原料生产装饰砖,在20 世纪 90 年代逐渐得到发展,受到了建筑行业的认可,大连太平洋黏土制品有限公司、秦皇岛晨砻新型建材有限公司、北京东方龙泉装饰砖有限公司、天津国环有限公司、新疆城建集团有限公司、湖南经沣有限公司、湖北锦坤陶业有限公司、陕西富平艺博建材有限公司、陕西恒兴泰有限公司等企业生产的各种装饰砖、广场道路砖,不仅在国内形成市场,而且大量出口韩国、日本等国和港澳台地区,目前国内许多别墅和居民住宅采用了装饰砖,使建筑风格多样化成为可能,并通过拉毛、削皮、压花、喷砂等表面处理,对提高我国砖瓦工业产品的档次,提高砖产品的品位,改善建筑装饰效果起到示范和推动作用。

 

2.2.3 透水砖

2000年以来,为解决城市地表硬化,营造高质量的自然生活环境,维护城市生态平衡,特别是加强海绵城市建设以来,开始研发和生产透水砖。它具有保持地面的透水性、保湿性,防滑、高强度、抗寒、耐风化、降噪、吸音等特点。并可采用矿渣废料、废陶瓷为原料,经压制或挤出成型烧制,是绿色环保产品,在江西、陕西、福建、山西、贵州、湖北等省市有一大批企业在规模化生产。

 

2.2.4 煤矸石烧结砖

20 世纪 70 年代,煤矸石烧结砖在四川、辽宁、山 西、山东的企业开展研究并部分生产,但煤矸石的掺加量较低,制品的抗冻性能也不过关。20世纪80年代,在国内生产煤矸石砖的基础上,西安墙体材料研究设计院(原西安砖瓦研究所)对工艺和焙烧进行了系统的研究,结合1987年引进国外先进技术和设备,设计投产了双鸭山煤矸石空心砖生产线,解决了高掺量和抗冻性能吸水率等关键质量问题,其产品抗压强度15 MPa以上,企业取得了良好的经济效益,并在全国发挥了很好的示范作用。20 世纪 90 年代后,以西安墙体材料研究设计院为主导的设计部门在国内先后成功设计投产了数千条年生产线,煤矸石烧结空心砖、多孔砖成为我国利用工业固废生产的主要墙体材料之一,也为我国的煤矸石综合利用做出了重要贡献。

 

2.2.5 粉煤灰砖

早在 20 世纪 60 年代末,吉林砖瓦厂曾开发生产过全粉煤灰砖,进行过小批量生产,由于设备和生产条件所限,未能继续和推广;但粉煤灰和炉渣作为内燃料掺入黏土中,掺入量在30%以下,得到了广泛推广应用,80 年代后期高掺量粉煤灰砖得到较系统研究,粉煤灰掺量在试验室研究达到80%以上,实际生产中粉煤灰掺量一般不超过50%

 

2.2.6 多孔砖和空心砖

我国一直致力于墙体材料的轻质高强制品的研发,20 世纪 50 年代就开始对多孔砖、空心砖进行研究。1956年,原建工部建筑科学研究院和北京建材局合作试制成功多孔砖,其主要规格为60孔的24 mm×115 mm×88 mm 多孔砖,孔洞率 31%;带形 7 孔和 6 孔多孔砖规格尺寸同60孔砖,孔洞率23%~24%1963年试制生产应用KP1型多孔砖,在以后的几十年中,KP1 型(240 mm×115 mm×90 mm)多孔砖一直作为承重材料主导规格,在各地建筑上得到了广泛应用,成为我国承重结构的主要墙材之一。

 

2.2.7 平板瓦和西式瓦

平板瓦特别是硬塑挤出成型的平板瓦,在我国早已研究试制成功,其密实性好,抗渗性强,抗折强度高,被广泛应用于民用建筑屋面覆盖材料。进入20 80 年代末,我国引进了欧洲的西式烧结瓦或 S 瓦,目前河北、江苏、广东等省大量生产,西式瓦生产的主要特点是先挤出再压制成型,瓦形较复杂,密实性优于平板瓦,装饰屋面的立体效果更美,现已被大面积用于住宅、别墅、仿古建筑,公园亭台楼阁等。

 

2.2.8 彩色水泥瓦

20 世纪 90 年代彩色水泥瓦在我国兴起,规格为420 mm×330 mm,每平方米屋面用量为9.5块,彩色水泥瓦应用混凝土材料,色彩鲜艳持久,美观耐用,抗风化、抗冻、防水等技术指标均达到或优于国家标准。彩色水泥瓦呈波浪造型,瓦之间搭接完善,已在南方和沿海城市大量采用。2.2.9 20世纪6080年代曾经成功生产应用的其他产品。

 

a.拱壳砖

20 世纪 60 年代后期,原西安砖瓦研究所与陕西省实验砖瓦厂(后为陕西省新型建材厂)研制成功拱壳空心砖,并建成仓库、车间、宿舍、大型油库等建筑4000多座,拱壳空心砖广泛应用于建筑中,大量节约了当时物资非常紧张的三大材料,据介绍,使用拱壳空心砖建成的房屋,节约钢材 16%~74%;木材 26%~96%;水泥25%~54%;工程造价降低30%~40%。在20世纪60年代后期至70年代初期,陕西、四川、江苏等地纷纷研制生产拱壳砖,生产应用相当普遍,20世纪80年代后期,由于高层建筑的出现和唐山大地震的影响,拱壳砖生产和使用基本停止。

 

b.楼板砖

20 世纪 70 年代初期,原江苏昆山县红光砖瓦厂研制成功了水平孔黏土空心砖及预应力配筋黏土空心楼板砖,19741268日通过专家鉴定。研制生产的水平黏土空心砖规格为 190 mm ×190 mm ×140mm2个孔,孔洞率为30%,抗压强度10 MPa以上;预应力配筋黏土空心楼板砖,砖规格为 270 mm ×240mm×100 mm,5 个孔、薄壁,孔洞率为 50%,抗压强度 10MPa;楼 3200(3500) mm × 240 mm ×100mm,荷载强度683 kg/m2,中心挠度16,比值1/200;组合楼板规格为3 200 mm×1 000 mm×100 mm,荷载强度 100 kg/m2,中心挠度 5,比值 1/60020 世纪 70 年代原南京红旗砖瓦厂也试制成功楼板砖,到了80年代,西安建成了楼板砖生产线,1984 12 月城乡建设环境保护部在西安召开了“地区装配式砖墙板住宅建筑成套技术和振动楼板砖施工技术”鉴定会,认为砖墙板采用空心砖工厂预制而成,具有因地制宜、就地取材、生产工艺简单、建设周期短和综合技术经济效益好的特点,楼板砖在村镇建筑中还有一定的推广价值。

 

c.吸声砖

1971~1975 年,原上海大中砖瓦厂在上海建筑科学研究所和同济大学声学研究室等单位大力支持下,试制成功了吸声砖,消声效果达到70%~80%。吸声砖具有大量连通孔,当声波从表面微孔进入材料内部时,激发了内部微孔中空气分子的振动。由于摩擦阻力和黏滞阻力的作用,使声能转化为热能,从而产生吸声的效果。吸声砖的规格为4种:380 mm×215 mm×158 mm380 mm×240 mm×120 mm360 mm×180 mm×90 mm360 mm×180 mm×50 mm,密度在 1 200 kg/m3~ 1 350 kg/m3,抗压强度4 MPa以上。

 

3 引进国际先进技术,推动行业创新发展

 

3.1 黏土空心砖生产工艺及装备的开发

 

为推动行业创新发展,1984年国家建材局批准立项,决定引进西班牙关键制砖设备,在安徽省肥西县建一条黏土空心砖生产线,该工艺有几个显著特点:

一是引进了三台工艺过程关键设备搅拌挤出机、髙速细碎对辊机和一体式真空挤出机,保证了原料处理效果和坯体成型质量。特别是一体式JZK45/40-20型真空挤出机,具有较髙的真空度和比较适中的挤出压力,结构紧凑,对黏土质原料成型有它的独到优点,动力低于国内同类设备20%~30%,它的引进,填补了国内空白。

 

二是引进的切码运设备,技术上先进、成熟,适应性比较强。链式同步切割机,既可直接切大块空心砖,没有废泥头,也可垂直同步切条,使泥条废泥头仅2 mm~3 mm;切坯机使泥条在静止状态下从上往下完成切割,也就是说,泥条固定不动,切坯机完成切块,这样就保证了坯体切割尺寸并棱角饱满;自动上架码坯系统,实现了坯体单层码放,对减少干燥裂纹十分有利。合肥建华和贵州建新厂对三台主要设备进行了消化吸收。建新厂和西安墙材院除了完成三台设备研制外,还一起完成切坯、编组、码运上下架系统,并在哈尔滨第一制砖厂投入使用。该工艺设备的研制开发被列入国家“七五”攻关项目,1991924日在哈尔滨通过鉴定验收,认为研制的8台(套)设备在国内处于领先水平,其中切条、切坯等四项填补了国内空白,生产线被评为部级优秀设计三等奖。

 

三是引进了直通式轮窑和机械装窑设备,意在解决我国轮窑人工装出问题,减轻劳动强度,改善劳动条件。直通式轮窑技术在西安墙材院后期的项目设计中得到上百座的应用。

 

3.2 全煤矸石硬塑挤出一次码烧工艺

 

一次码烧工艺在我国20世纪60年代和70年代建成了不少生产线,但由于工艺过程不完善,设备的开发跟不上,一直处于低层次水平,产品质量问题不少。为了提高我国一次码烧工艺技术水平,发展环保绿色建材,利用煤矸石工业废渣制造墙体材料,1986年,经国家经贸委批准,决定引进一条年产6 000万块(折普通砖)烧结砖的一次码烧生产线,1987年和1989年完成设备考察、订货、设计和施工,1991 4 月正式投产,生产线技术在当时国内处于领先水平,该项目建设在黑龙江双鸭山市,西安墙材院1993年分别获部级优秀设计二等奖和国家优秀设计银质奖,1996年又被国家经贸委评为“国家资源综合利用优秀实用技术,1998年,全煤矸石烧结空心砖生产线技术装备应用开发获得国家科技进步二等奖,这也是砖瓦行业获得的国家优秀设计和科技成果的最高奖项。90年代初期,原煤炭部牵头引进美国硬塑成型设备,在山东新汶矿务局成功应用,带动了我国硬塑挤出技术和设备的发展。

 

3.3 烧结砌块工艺及装备技术的开发与应用

 

我国从20世纪70年代就开始开展烧结保温砌块研究工作,但由于当时设备和工艺技术条件限制,只进行了少量的探索性试验工作。到”十一五”期间,国家科技支撑计划重点项目进行了较系统研究。20082010年期间,该项目与新疆城建(集团)年产3亿块(折普通砖)烧结保温砌块生产线设计有机地结合,着重解决原料精细处理与配料、大块度砌块挤出成型、孔型设计与优化、切码运、干燥焙烧以及薄灰缝砂浆砌筑等关键技术问题,为满足建筑节能65%的目标提供高性能材料,对我国墙体材料行业的发展也起到示范作用。

 

3.4 内燃烧砖工艺和人工干燥技术

 

内燃烧砖工艺和人工干燥技术,这两项技术现已被广泛应用,但在20世纪70年代前后还只是研究试生产阶段。原西安砖瓦研究所对内燃料的掺配比例、掺配方法以及摻配热量的工艺计算都进行了认真地试验、分析、研究,取得的成果为砖瓦工业节能立下了汗马功劳,万块砖节标煤平均0.5 t。如果没有内燃烧砖,全国烧砖按6 000亿块(折普通砖)计算,就需多耗标准煤3 000t。早期小断面隧道式人工干燥室的应用成功地解决了砖瓦厂占地大、全天候生产问题,窑炉焙烧产生的余热也得到充分利用。两项技术均获得全国科技大会奖。当然在目前新的环保排放标准要求情况下,内燃焙烧技术需要改变,但从砖瓦工业发展过程来看,这项技术是做出过重要贡献的。来源:《砖瓦》作者:肖 路关生 刘晓宝 郑文衡

 

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