現代化燒結磚廠(chǎng)工藝探討

孟永利  楊寰宇  鄧 磊

燒結磚在我國已經(jīng)有兩千多年-的歷史，現在應用仍很廣泛。隨著(zhù)建筑業(yè)的興起，燒結磚行業(yè)也得到了極大程度的發(fā)展。由早期的土磚窯、輪窯．發(fā)展到現代化的隧道窯技術(shù)。工藝技術(shù)的革新帶動(dòng)了工業(yè)裝備制造業(yè)的發(fā)展，大型化、自動(dòng)化的生產(chǎn)設備都逐步投入到制磚生產(chǎn)中使用。下面就目前燒結磚新型生產(chǎn)工藝的發(fā)展作以探討。

對于目前已建或者在建的諸多現代化燒結磚廠(chǎng)來(lái)說(shuō)整條生產(chǎn)線(xiàn)的布局模式已經(jīng)趨于成熟，若產(chǎn)品一定，則原料是影響選擇工藝模式的主要因素。

1  原料處理工藝的選用

目前可用于燒結磚生產(chǎn)的原料主要有頁(yè)巖、煤矸石、粘土、粉煤灰以及一些工業(yè)尾礦。其中頁(yè)巖+煤矸石、粘土+煤矸石的搭配，由于原料來(lái)源廣，成型條件優(yōu)越，產(chǎn)品性能優(yōu)良等原因，已經(jīng)成為目前國內生產(chǎn)燒結磚的主要原料。

1.1  粘土+煤矸石的處理工藝

粘土作為生產(chǎn)燒結磚的原料由來(lái)久，但是由于粘土資源對農耕的重要性，所以國家要求逐步停止粘土實(shí)心磚的生產(chǎn)。而煤矸石作為煤炭行業(yè)的廢棄料隨著(zhù)煤炭行業(yè)的發(fā)展累積量越來(lái)越大并且很難消除。粘土+煤矸石作為燒結磚原料，既消化了煤矸石，又減少了粘土的使用，利于節能環(huán)保，而且使得成品磚的強度有了極大的提高。

在處理煤矸石和粘土為原料的過(guò)程中由于兩種原料的硬度不同，所以要分開(kāi)處理。

煤矸石的處理工藝通常是：①顎式破碎機—細碎錘式破碎機—振動(dòng)篩（篩上料回錘破）；②粗碎破碎機—細碎錘式破碎機—振動(dòng)篩（篩上料回細錘破）；③粗碎破碎機—細碎錘式破碎機—振動(dòng)篩—篩上料進(jìn)雷蒙磨（滾磨機）。原料處理模式的選擇主要根據煤矸石的塊徑、硬度和礦物組成。煤矸石的取料主要分為采掘煤矸石和水洗煤矸石，多數采掘煤矸石的塊徑大小為200mm～500mm，此種矸石的粗碎一般采用顎式破碎機以保證下料順暢；而水洗煤矸石塊徑多小于200mm，對于此種煤矸石易采用粗碎破碎機，這樣可以提高粗碎處理量以便減小細碎破碎機的處理壓力。對于高硬度煤矸石原料最好采用回料進(jìn)磨機的處理方式以便達到顆粒細度的要求。實(shí)踐證明：煤矸石破碎粒度要求小于0.5 mm的不少于55％、2 mm~3mm的粒度在10％左右才能保證燒結空心磚的成型及焙燒。多數水洗煤矸石的含水率較高，在做破碎處理前最好進(jìn)行晾曬。

粘土的處理相對煤矸石來(lái)說(shuō)沒(méi)有那么復雜，由于粘土的硬度較低，多選用對輥破碎機進(jìn)行破碎處理。處理工藝通常是：①箱式給料機—普通對輥機—高速細碎對輥機；②箱式給料機—除石對輥—高速細碎對輥機；③箱式給料機—雙齒對輥機—高速細碎對輥機。工藝方案的選擇主要根據粘土中是否含有大量石子及粘土開(kāi)采塊狀物所決定。粘土經(jīng)過(guò)高速細碎對輥處理后與煤矸石細料按照一定比例混合，再進(jìn)行加水攪拌。

對于這種原料處理方式的主要優(yōu)點(diǎn)是：①分開(kāi)處理可根據原料的原始狀態(tài)采用不同的給料方式，使原料得到更好的破碎：②分開(kāi)處理可以針對原料特點(diǎn)選擇合適的破碎設備。

1.2  頁(yè)巖+煤矸石的處理工藝

由于限制粘土使用，所以頁(yè)巖與煤矸石的搭配已經(jīng)逐漸成為主流原料生產(chǎn)燒結磚制品。頁(yè)巖+煤矸石為原料生產(chǎn)出來(lái)的燒結磚制品有著(zhù)強度高、外形美觀(guān)、易成型等優(yōu)勢得到廣泛的認可。

頁(yè)巖的種類(lèi)較多，不同頁(yè)巖的物理化學(xué)性能都有較大的差別。頁(yè)巖按硬度可分為硬質(zhì)頁(yè)巖和軟質(zhì)頁(yè)巖，北方地區多為硬質(zhì)頁(yè)巖，采用的破碎工藝過(guò)程是：粗碎破碎機—細碎錘式破碎機—振動(dòng)篩（篩上料回細錘破）。

由于頁(yè)巖與煤矸石的原始狀態(tài)和物理性能相近，大多數生產(chǎn)線(xiàn)會(huì )將兩種原料混合破碎。由板式給料機供料，經(jīng)粗碎破碎機破碎，出料粒度在30 mm左右．粗碎原料通過(guò)刮板輸送機分料給細碎錘破進(jìn)行細碎，出料粒度在5mm左右為細粉料。細粉料由皮帶送至篩網(wǎng)為3 mm的高頻振動(dòng)篩進(jìn)行篩分，篩下料送入雙軸攪拌機加水攪拌后送陳化庫陳化，篩上料通過(guò)皮帶運送回細碎錘破再粉碎。由于原料硬度不高,篩上回料量低于30％，使得細碎錘破的使用效率大大提高。

2  原料的陳化處理

原料陳化的作用是將經(jīng)過(guò)加水攪拌過(guò)的混合料通過(guò)靜置陳化作用使混合料粒度水分更加均勻，表面平滑，這樣大大提高了混合料的成型性能。陳化庫根據原料的特性通常按照2 d～3 d的生產(chǎn)量?jì)Υ?，陳化庫有利于成型原料供給的穩定。

3  成型工藝處理

原料經(jīng)過(guò)陳化由多斗挖掘機從陳化庫取出，通過(guò)箱式給料機均勻供料至攪拌擠出機再進(jìn)行加水攪拌。原料經(jīng)過(guò)2次加水攪拌后通過(guò)皮帶運送至磚機，由雙級真空擠出機擠出成型。

目前大多數已建或者在建的燒結磚廠(chǎng)的成型工藝大致相同。區別較大的是碼坯階段的改進(jìn)。過(guò)去由于人工工資較低，所以碼坯多采用人工碼坯，人工碼坯對于操作人員的體力要求極高，勞動(dòng)強度大，工作時(shí)間長(cháng)。就目前國內的主流發(fā)展方向來(lái)看，眾多新建項目已經(jīng)開(kāi)始使用機械碼坯方式。目前針對一次碼燒的生產(chǎn)線(xiàn)主要有兩種機械碼坯的生產(chǎn)模式：碼坯機和機械手。

3.1  擠出機

由于機械碼坯設備的生產(chǎn)特性，目前在建的大多數磚廠(chǎng)在磚機下級增加了調頻設備，這樣可以滿(mǎn)足機械碼坯運行時(shí)的連貫性，減少磚機頻繁開(kāi)啟所產(chǎn)生的泥條開(kāi)裂等問(wèn)題。

3.2  碼坯機

國內的碼坯機起步較早、發(fā)展時(shí)間較長(cháng)，目前來(lái)說(shuō)技術(shù)也比較穩定，受到眾多廠(chǎng)家的青睞。但是碼坯之前的編組系統的速度對碼坯機碼坯的速度有很大的制約，為保證產(chǎn)量還需對設備進(jìn)行改進(jìn)，以提高切碼運系統的整體速度。

3.3  機械手

相對于碼壞機來(lái)說(shuō)機械手是近幾年才興起的，在國外的工業(yè)化生產(chǎn)中機械手已經(jīng)得到廣泛的使用，在國內由于機械手的技術(shù)穩定性以及價(jià)格的制約還是令許多廠(chǎng)家有所顧慮。機械手的優(yōu)勢主要體現在生產(chǎn)磚型靈活，碼坯速度調節性大以及碼垛變換性強的特點(diǎn)—通過(guò)近兩三年的改進(jìn)，機械手的碼坯速度已經(jīng)有了很大的提高，已經(jīng)與碼坯機的碼坯速度相當。

4  運轉設備的應用

現代化的燒結磚廠(chǎng)從原料制備到成型碼坯上窯車(chē)已經(jīng)基本可以實(shí)現全自動(dòng)化生產(chǎn)，現場(chǎng)的操作工人只需在兩三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行現場(chǎng)監控，其他可由控制室集中監控，這樣大大提高了人員的利用率，節省了很大一部分的人員開(kāi)支。運行設備的自動(dòng)化控制一直制約著(zhù)全廠(chǎng)的自動(dòng)化運行，由于運轉系統的特殊性，致使運轉設備很難在無(wú)人操作的情況下完成自動(dòng)運行動(dòng)作。

4.1  擺渡車(chē)

擺渡通常的運行速度為6m／min，現代大型磚廠(chǎng)由于隧道窯和干燥室的條數逐漸增加，導致擺渡車(chē)行走軌道長(cháng)度增加。擺渡車(chē)的行走速度已經(jīng)成為窯車(chē)運轉是否流暢的制約因素。

將擺渡車(chē)的電機改為調速電機，當擺渡車(chē)空車(chē)運轉時(shí)可以提高速度，這樣大大縮短了設備運行時(shí)間，使窯車(chē)運轉工序更加流暢。

4.2  回車(chē)線(xiàn)設備

就目前回車(chē)線(xiàn)上運轉設備布置情況來(lái)看主要有兩種方式：①鋼絲繩的牽引設備；②鏈條式牽引設備。

兩種方式比較來(lái)看鋼絲繩的牽引方式的設備少，投資低，拖拽靈活，是目前的主要運轉方式。但由于牽引電機的馬力限制，一般每次只能拖拽單窯車(chē)，容易導致運轉不暢。而為使運轉連續性提高，有生產(chǎn)廠(chǎng)家采用鏈條式牽引設備，但是由于造價(jià)要高出很多，所以沒(méi)有推廣。

有幾個(gè)項目采用了液壓推進(jìn)及鋼絲拖拽的聯(lián)合處理方式，使得機械碼坯后的窯車(chē)入干燥室之間的行程可以很好的聯(lián)動(dòng)控制，運轉也較為流暢，設備投入也較之鏈條牽引方式減少很多。

在回車(chē)線(xiàn)上以及擺渡車(chē)線(xiàn)上的設備增加遙控裝置，這樣可以讓操作人員就近現場(chǎng)跟蹤設備到位情況，從而可以降低事故的發(fā)生率。

5  干燥、焙燒階段

5.1  干燥室

干燥室的熱源是利用焙燒窯冷卻帶的余熱，高溫煙熱和車(chē)底空氣換熱，由管道匯總用引風(fēng)機抽送到干燥室內。熱氣流在干燥室內是逆流運動(dòng)的。設置了送風(fēng)系統、排潮系統、測控調節系統，保證了干燥室的熱工性能。

目前干燥室斷面分別為4.6m、6.9m、9.2m和10.04m。

5.2隧道窯

窯體結構多設計成平吊頂結構。以全內燃為主，不需外投煤。隧道窯預熱帶與冷卻帶墻體采用紅磚砌筑。焙燒帶、保溫帶窯墻最內層用粘土質(zhì)耐火磚砌筑，保溫層采用輕質(zhì)磚及巖棉氈，外墻用紅磚砌筑。窯頂部結構：在進(jìn)出車(chē)端采用現澆混凝土頂板；在低溫帶、焙燒段，采用輕質(zhì)耐火混凝土板通過(guò)陶瓷吊鉤吊掛、或采用耐火吊塊吊掛，上鋪耐火纖維氈及巖棉氈組成的保溫層。

該隧道窯具有完善的排煙系統、冷卻系統、車(chē)底壓力平衡系統、抽熱系統和檢測控制系統。該窯斷面大、產(chǎn)量高、斷面溫差小、保溫性能好。窯爐設自動(dòng)控制系統，焙燒熱工參數穩定，保證了燒成質(zhì)量。

6  卸坯方式

與碼坯的情況相近，近些年自動(dòng)卸垛設備也已經(jīng)得到了大多數生產(chǎn)廠(chǎng)家的認可。使用自動(dòng)卸垛設備以及自動(dòng)打包設備，不僅可以節約很大一部分人員工資的支出，還可以提高產(chǎn)品質(zhì)量，使成型率以及產(chǎn)品的美觀(guān)程度得到很大的提高，打包產(chǎn)品也得到諸多建筑企業(yè)的稱(chēng)贊，使燒結磚行業(yè)真正成為一個(gè)現代化產(chǎn)業(yè)。

卸垛機將磚垛吊碼到水平輸送平臺上，由平臺輸送之廠(chǎng)房外，根據場(chǎng)地的實(shí)際情況由叉車(chē)或者建筑用塔吊等起重設備移送至堆場(chǎng)。這樣可節約卸磚人員約50人，大大降低了人員工資的支出。

使用建筑用塔吊可使堆場(chǎng)碼磚高度大幅度提高，節約了場(chǎng)地，目前是新興的運磚方式。

建筑業(yè)的大力發(fā)展帶動(dòng)著(zhù)其他行業(yè)的快速發(fā)展，現代化燒結磚生產(chǎn)線(xiàn)的每一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節都有了很大的技術(shù)革新，燒結磚行業(yè)正朝著(zhù)自動(dòng)化、大型化、集中控制化的方向大踏步地邁進(jìn)。