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    燒結(jié)磚是墻體材料的重要組成部分，被廣泛用于我國城鄉(xiāng)建設(shè)中的住宅和公共建筑的承重、非承重墻體結(jié)構(gòu)以及屋面、道路、廣場路面等，與人們生活息息相關(guān)，其產(chǎn)量和產(chǎn)值在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重的地位。按照國家全面建設(shè)小康社會的奮斗目標(biāo)，我國到2020年將基本實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程將不斷加快，城鎮(zhèn)人均居住面積將達(dá)到30m²以上。初步預(yù)測，未來30年房屋建設(shè)總量將有可能達(dá)到600億m²左右，我國大規(guī)模建設(shè)峰值可能在2020年左右出現(xiàn)，城鄉(xiāng)建設(shè)對建材產(chǎn)品的剛性需求將持續(xù)增長。同時，隨著我國產(chǎn)業(yè)技術(shù)和裝備水平的提升以及產(chǎn)業(yè)機(jī)構(gòu)調(diào)整和淘汰落后產(chǎn)能步伐的加快，磚瓦行業(yè)將向規(guī)模化專業(yè)化和集約化方向發(fā)展。產(chǎn)品構(gòu)成方面也從以前單一的普通磚轉(zhuǎn)向多孔磚并在向大塊、薄壁的多孔砌塊制品的方向發(fā)展。無論是新上項(xiàng)目還是技改項(xiàng)目投資，都必須既要看到今后一個時期的剛性需求機(jī)遇，也要準(zhǔn)確把握好行業(yè)發(fā)展的趨勢。由于歷史的原因，目前燒結(jié)磚制品的檔次相對低下，導(dǎo)致大家往往只注重了機(jī)械設(shè)備、窯爐斷面溫差、燒制制度對磚制品質(zhì)量的影響，忽視原材料處理對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，忽視原材料處理對產(chǎn)品質(zhì)量的影響。隨著磚產(chǎn)品檔次的不斷提高，原料處理對磚制品的影響將越來越突出，必須引起足夠的重視。

    1制磚原料種類及物理性能

    生產(chǎn)磚瓦的主要傳統(tǒng)原料是黏土。隨著我國建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，節(jié)約農(nóng)田、節(jié)約能源以及工業(yè)廢料的綜合利用已成為磚瓦工業(yè)的重要發(fā)展方向，利用含黏土礦物的煤矸石、粉煤灰、煤渣、頁巖、江河湖泊淤泥作為原料，實(shí)行內(nèi)燃磚已在全國范圍內(nèi)推廣應(yīng)用。這些原料的共性是都含有一定量的黏土礦物，其能否生產(chǎn)燒結(jié)磚則主要取決于其物理性能的好壞。原料的物理性能指標(biāo)主要包括顆粒組成、可塑性、收縮率、干燥敏感性這四大部分。

    1.1顆粒組成

    原料的顆粒組成需要有骨架顆粒（1.2mm~2mm）、填充顆粒（0.05mm~1.2mm）和塑性顆粒（≤0.05mm）。合理顆粒級配一般是骨架顆粒≤30%，填充顆粒20%~65%，塑性顆粒35%~50%。對于原料成型，不管是硬塑擠出、半硬塑擠出還是塑性擠出，成型時原料顆粒的堆積是依據(jù)形同的原理進(jìn)行的。堆積時骨架顆粒首先整齊的排列形成大的骨架結(jié)構(gòu)；其次填充顆粒填充于骨架顆粒之間的空隙之中；最后塑性顆粒占據(jù)骨架顆粒和填充顆粒之間的空位，起到連接的作用，而塑性顆粒中小于0.02mm的顆粒對磚質(zhì)量起著至關(guān)重要的作用。在原料最緊密堆積過程中，骨架、填充、塑性顆粒缺一不可，如果全部為骨架顆粒，則空隙較大，粘結(jié)性不好，坯體密度降低；如果全部為塑性顆粒，雖然顆粒間隙較小粘結(jié)牢固、密實(shí)度也較高，但是由于沒有骨架結(jié)構(gòu)存在，坯體強(qiáng)度也不高。

    1.2可塑性

    原料的塑性指數(shù)小于7時，就很難成型；大于15時則意味著坯體的收縮率、干燥敏感系數(shù)偏大，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。一般認(rèn)為塑性指數(shù)介于7~15之間是比較合適的。塑性指數(shù)的高低主要由原料中粒徑小于0.02mm部分的顆粒比例來決定的。對于塑性指數(shù)不高的原材料，如何在盡可能節(jié)約能耗的前提下，提高原料中小于0.02mm顆粒物的比例是改善其可塑性的主要手段。

    1.3收縮率

    收縮率包括干燥收縮率和燒成收縮率，收縮率越低越好。干燥收縮率取決于泥條的含水率和原料的塑性，一般情況下，原料塑性高、含水量，則高其泥條的收縮率也大。燒成收縮率主要取決于原材料中二氧化硅的含量，若含量超過70%時，對磚制品會產(chǎn)生不利影響，會出現(xiàn)膨脹力過大，引起轉(zhuǎn)制品開裂，降低其力學(xué)性能，特別是抗折強(qiáng)度。當(dāng)磚制品在進(jìn)入高溫階段焙燒時，會發(fā)生爆炸現(xiàn)象，嚴(yán)重影響制品質(zhì)量。因此，原料中的二氧化硅含量不宜超過70%。

    1.4干燥敏感性

    坯體在干燥過程中出現(xiàn)開裂的傾向稱為原料的干燥敏感性，其高低與原料的礦物組成、顆粒組成等因素有關(guān)。一般情況下，可塑性越高、顆粒越細(xì)則原料干燥敏感性越高。另外，原料經(jīng)堆積陳化后干燥敏感性會降低。如未經(jīng)陳化時某原料干燥敏感性，為0.86，陳化1天后為0.78，陳化5天后為0.73。從以上分析可以看出，要保證良好的成型性能，顆粒級配、原料均化、陳化塑性改善是改善原料物理性能的主要措施。

    2原料破碎及設(shè)備配型

    制磚過程中原料破碎屬于第一道工序，破碎的目的是為了獲得合適的原料粒度和級配，為了泥料的可塑性提供了保證。從原料開采礦區(qū)運(yùn)來的原料多為大塊狀，不能直接用作制磚原料，必須進(jìn)行破碎或粉磨。泥料粒度的細(xì)化有利于提高塑性指數(shù)、產(chǎn)品強(qiáng)度和減少原料中有害雜質(zhì)。泥料顆粒越小，其坯體塑性越高，且顆粒間的孔隙越小，能夠提高坯體的致密性和容量，從而提高磚的強(qiáng)度和抗凍性。破碎設(shè)備選型根據(jù)煤矸石、頁巖或其他固體廢棄物的體積大小和硬度選擇。一般情況下，可根據(jù)原料的硬度和粒徑，選用不同的粉碎設(shè)備分別進(jìn)行粗、中、細(xì)碎。粗碎設(shè)備可選擇顎式破碎機(jī)、齒式對輥機(jī)；細(xì)碎設(shè)備可供選擇的有錘式破碎機(jī)、籠式破碎機(jī)、高速細(xì)碎對輥機(jī)、濕式棒磨機(jī)及濕式球磨機(jī)等。原料的含水率一般為5%~12%，若含水率較高，會降低粉磨效率，含水率高時可采用對輥處理。根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，可在原料進(jìn)入陳化庫前再加一道細(xì)粉對輥，為陳化作準(zhǔn)備。

    3陳化及設(shè)備配型

    3.1陳化時改善原料物理性能的重要途徑

    陳化對原料物理性能的改善主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

    陳化有利于黏土顆粒物充分水化和離子交換，使得一些硅酸鹽物長期與水接觸發(fā)生水解轉(zhuǎn)變成粘結(jié)物質(zhì)，并通過水的“劈裂”作用提高粒徑小于0.02mm顆粒的比例，從而達(dá)到提高塑性、改善成品品質(zhì)的目的。在陳化過程中，原料中的水在毛細(xì)管和蒸汽壓的作用，水分在原料中分布更加均勻，有利于坯體成型，減輕或消除因原料水分不均勻產(chǎn)生的坯體翹曲裂紋，降低坯體的干燥敏感性。原料陳化后，增加了腐殖酸類物質(zhì)的含量，使原料的潤滑性和結(jié)合力及離子間的吸附力有所提高，從而改善了成型性能。原料在陳化過程中發(fā)生了一些氧化還原反應(yīng)，并可能導(dǎo)致微生物的繁殖，是泥料松散而均勻。

    3.2陳化的實(shí)現(xiàn)方式

    原料的陳化，主要通過陳化庫來實(shí)現(xiàn)。目前，比較通用的產(chǎn)化庫的種類主要有兩大類：側(cè)式多斗陳化庫（或叫半地上陳化庫）和橋式多斗陳化庫（地下式陳化庫）。陳化庫方式的選擇將直接決定陳化效果、水分均化程度、配料均化程度、原料性能穩(wěn)定程度等，下面對兩大類陳化庫的特點(diǎn)利弊進(jìn)行簡單分析。

    3.2.1側(cè)式多斗陳化庫

    與以前簡單陳化裝載機(jī)取料的陳化方式相比，側(cè)式多斗陳化庫的效率有了很大的改善。首先，布料采用可逆布料機(jī)沿著陳化庫的長度方向均勻地高空自由灑落布料，這在一定程度上提高了原料水分、原料混合、顆粒級配的均化效果。取料時是縱向段落取料，基本保證了原料的陳化時間，多斗在取料的過程中也部分性的實(shí)現(xiàn)了對原料的進(jìn)一步均化。另外，此類裝備都是采用電能作為動力，符合節(jié)能、環(huán)保的政策要求，設(shè)備投資成本都比較低。側(cè)式多斗取料目前仍然是比較符合中國國情的最主要的陳化方式。在此基礎(chǔ)上，陳化裝備專業(yè)廠家根據(jù)用戶實(shí)際需求相繼開發(fā)出了半橋式多斗陳化庫和折疊式多斗陳化庫，得到很好的推廣作用。

    3.2.2橋式多斗陳化庫

    原料陳化過程中，其布料方式、取料方式直接影響著原料的均化、顆粒級配等。最好的陳化方式應(yīng)該是分層布料、橫截面豎直向切取物料，這樣可以保證成型物料的均勻性，橋式多斗陳化庫最大可能的實(shí)現(xiàn)了這一要求，因此，其成為當(dāng)今制磚行業(yè)最先進(jìn)的陳化方式，而且隨著大塊、薄壁多孔砌塊制品的發(fā)展其優(yōu)勢將更為明顯。橋式陳化庫物料在一矩形庫內(nèi)實(shí)現(xiàn)陳化，物料處于黑暗封閉狀態(tài)，有利于腐殖酸類物的生成和微生物的繁殖，因而陳化效果更好。取料時是沿著陳化庫的寬度方向均勻取料——即物料橫截面豎向切取，對處于不同布料層的物料又進(jìn)行了一次機(jī)械混合。

    物料進(jìn)入陳化庫通過縱向可逆布料機(jī)和橫向可逆布料機(jī)的交叉，實(shí)現(xiàn)矩形庫全方位的分層布料，每層各點(diǎn)的物料水分、顆粒均化更好。廠房高度相對較低，室內(nèi)空間利用率更高。更容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械自動化，提高勞動生產(chǎn)率，符合行業(yè)的發(fā)展趨勢。

    4具體案例分析

    4.1側(cè)式陳化庫改進(jìn)案例

    4.1.1某磚廠制磚所有的主要原料

    主要原料為：紅壤土、石煤原料化學(xué)成分

    4.1.2技改前生產(chǎn)工藝流程

    取土→一輥→二輥→擠出→成型→曬坯（護(hù)坯）→焙燒→成品。

    4.1.3技改后生產(chǎn)工藝流程

    A鏈：取土→一輥（加石煤）→二輥→三輥（加水）→輸送入庫（陳化）

    B鏈：喂料箱→擠出→成型→曬坯（護(hù)坯）→焙燒→成品

    4.1.4技改前后原料處理變化以及生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量的影響簡要分析

    與老工藝相比較，新工藝增加了入窯陳化環(huán)節(jié)。但其質(zhì)的區(qū)別在于正因?yàn)橛辛岁惢@一新舉措，將老工藝中完整的一條生產(chǎn)鏈切割成兩條互不相關(guān)的生產(chǎn)鏈，暫且稱其為A鏈和B鏈。兩條生產(chǎn)鏈相互平行，可同時作業(yè)，也可分段時作業(yè)。因兩條生產(chǎn)鏈互不干擾，不會因某一生產(chǎn)鏈因故停止運(yùn)行時造成全線停產(chǎn)，出現(xiàn)停工、窩工現(xiàn)象，從而提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率，提高了勞動生產(chǎn)率。采用相互平行的二條生產(chǎn)鏈，原料是由A生產(chǎn)鏈大規(guī)模生產(chǎn)，燒結(jié)磚由B生產(chǎn)鏈生產(chǎn)，所以產(chǎn)品基本不受天氣影響（曬坯、護(hù)坯除外），這樣全年的生產(chǎn)天數(shù)顯然要有較大增加，提高了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率。可達(dá)到規(guī)模化生產(chǎn)之目的。原料土按A鏈生產(chǎn)工藝實(shí)行生產(chǎn)。在第二道對輥破碎時配內(nèi)燃煤，經(jīng)過三道對輥，使物料充分均化，單塊磚發(fā)熱量能充分保證，入陳化庫后經(jīng)溫室作用后達(dá)到均化目的，提高了原料土的可塑性指數(shù)，減少了基礎(chǔ)成型時的設(shè)備破損率，提高了磚坯的成型成品率，保證了成品的質(zhì)量。生產(chǎn)管理由經(jīng)驗(yàn)管理向數(shù)據(jù)管理邁進(jìn)了一步，原料土的生產(chǎn)管理可以基本運(yùn)用數(shù)據(jù)管理。在外燃煤無變動情況下，同樣的碼坯密度，同樣的碼窯方法，同樣的焙燒制度，過去常發(fā)生的窯頂、窯圈彎頭、窯門欠燒等現(xiàn)象，現(xiàn)在，這些問題已經(jīng)不存在，成品磚的外觀尺寸、顏色基本一致，無欠燒現(xiàn)象。可見，新生產(chǎn)工藝中人員減少15%，勞動生產(chǎn)率提高近50%，生產(chǎn)天數(shù)提高25%，年產(chǎn)量增加31%，成本下降0.005元/塊。僅此一項(xiàng)年增效益21萬元。可見，原料土經(jīng)陳化后生產(chǎn)的燒結(jié)磚，其質(zhì)量明顯好于老生產(chǎn)工藝，說明原料土陳化達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，生產(chǎn)工藝是可行的。

    4.2橋式陳化庫案例

    安徽滁州地區(qū)先后新建兩家磚廠，原料采集為同一頁巖山，原料檢測情況如下：

    4.2.1原料概況

    煤矸石：呈黑色，小塊狀、碎顆粒均有。

    頁巖：黃綠色，片狀。

    4.2.2原料處理及摻配

    原料處理：將送檢的各種原料分別經(jīng)機(jī)械破碎，過0.5mm篩，篩余料再經(jīng)機(jī)械及人工破碎，直至送檢料全部被處理完，各自攪拌均勻，待用。摻配比：煤矸石：頁巖=30%：70%（質(zhì)量比）經(jīng)模擬成型、干燥和焙燒得出原料結(jié)論：①該混合料的成型性能、干燥性能較好；②該混合料的燒成溫度范圍較寬，焙燒溫度適中；③由于燒成好的試件表面出現(xiàn)石灰爆裂點(diǎn)，在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)時應(yīng)將原料破碎至1mm以下，減少因石灰爆裂引起的結(jié)構(gòu)破壞；

    甲廠于2011年投產(chǎn)，主要產(chǎn)品為大孔、薄壁磚，年產(chǎn)量6000萬塊產(chǎn)能設(shè)計(jì)，投產(chǎn)當(dāng)年產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量穩(wěn)定，市場認(rèn)可，當(dāng)年實(shí)現(xiàn)凈利潤人民幣1200多萬元。乙廠于2012年動工建設(shè)，由于有甲廠的成功案例，原材料特性也相同，乙廠整體布局、窯爐斷面及施工、主機(jī)設(shè)備選擇等完全按照搬了甲廠情況，并于2013年4月份試產(chǎn)，但成型和焙燒質(zhì)量都極不穩(wěn)定，對加水配煤、成型設(shè)備、焙燒曲線反復(fù)確認(rèn)都與甲廠無異，但成型和燒成品就是不穩(wěn)定。最終的問題確認(rèn)是出現(xiàn)在陳化環(huán)節(jié)。甲廠的陳化環(huán)節(jié)采用了橋式多斗陳化庫形式，乙廠采用的是側(cè)式多斗陳化庫形式，其布料和取料方式的誤差決定了進(jìn)入成型設(shè)備的原料顆粒、含水率均化有差異。橋式多斗陳化庫中原料陳化稱矩形堆積，取料時是沿著矩形堆積物料的寬度方向均勻取料——即物料橫截面豎向提取，對處于不同布料層的物料又進(jìn)行了一次機(jī)械長度混合，從大概率上每次取的料的陳化周期、顆粒級配、含水量是均勻的。而側(cè)式多斗陳化庫中原料陳化呈三棱體形狀堆積，相對顆粒物料會相對集中在三棱體的坡腳部位，而側(cè)式多斗取料時是從三棱體堆積物料的長度方向截取一段往返分層取料，從而含水率來說一開始取得物料相對較低，而越往下取料含水率相對較高；從陳化庫周期看，一開始取得物料比后期取得物料陳化周期要短一些；從顆粒分布來說，一開始取得料中細(xì)料占得比例多一些、骨料少一些，取料后期骨料又多一些、細(xì)料又少一些。對于一般的普通磚、KP1磚，其影響還不明顯，但對大孔、薄壁的空心磚來說，其影響就大大超出了預(yù)料。鑒于陳化庫已經(jīng)按側(cè)式多斗陳化庫建造，沒有辦法改用橋式陳化庫，最終建議再加一臺側(cè)式多斗取料，一前一后同時作業(yè)，前邊的挖上部物料，后邊的設(shè)備挖去下部物料，輸出時再加一道攪拌均化，終于部分解決了成型和成品不穩(wěn)定性的問題，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，乙廠的產(chǎn)品合格率要比甲廠低2.7%，每年就有50多萬元的損失。

    綜上所述，原料處理是影響磚產(chǎn)品質(zhì)量非常重要的因素之一，對正在向大塊、薄壁、多孔砌塊制品發(fā)展的新建項(xiàng)目，應(yīng)該重視原料處理，選擇更先進(jìn)、科學(xué)的原料處理裝備，致力于產(chǎn)品質(zhì)量的改進(jìn)和產(chǎn)品檔次的提高，促進(jìn)制磚行業(yè)的發(fā)展，以科技創(chuàng)新，成就制磚行業(yè)的發(fā)展，以科技創(chuàng)新，成就制磚行業(yè)的美好未來。

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