烧结砖厂生产整个过程及原理

烧结砖厂生产工艺流程及原理

烧结砖生产工艺过程总的来讲有原料的制备、坯体成型、湿坯干燥与成品培烧四部分组成。各部分的重要性总的概括起来说,原料就是根本,成型就是基础,干燥就是保证,焙烧就是关键。这四部分就是互相依存关系。

页岩→皮带机配内燃料→锤式破碎机破碎→笼筛筛分→双轴搅拌机搅拌→陈化库陈化→双轴搅拌机搅拌(两级)→真空挤砖机挤出成型→切条→切坯→分坯→机械码窑车→回车线自然干燥→隧道窑干燥焙烧→成品出窑→成品堆场。

一、原材料

(一) 原料化学成份

评价某种物料就是否能生产出烧结砖,其主要取决于它的物理性能,而化学成份对制品的性能具有间接的影响。在判断原料性能时,化学的成份分析可以作为判断的参考依据。化学分析通常测定二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙、氧化镁、硫矸与烧失量等。SiO2(二氧化硅)就是烧结砖原料中的主要成份,含量在55～70%之间,超过此含量时,原料的塑性大为降低制品的强度极限。

Al2O3(三氧化二铝)在制品原料中的含量以10～20%为宜,低于10%时制品的力学强度降低,高于20%时,虽然制品强度较高,但烧成温度也高,耗煤量加大,并使制品的颜色变淡。Fe2O3(三氧化二铁)就是制砖原料中的着色剂,一般含量为3～10%为宜,含量过高时会降低制品的耐火度。CaO(氧化钙)在原料中的石灰石(CaCO3)的形成出现,就是一种有害物质,含量不宜超过10%,如含量过高时将缩小烧结温度的范围。当氧化钙含量大于15%时,烧结范围将缩小25℃,给焙烧操作造成困难,其颗粒较大于2mm时更易形成酥砖或引起制品爆裂,可导致坯体严重变形,如吸潮、松解、粉化等。MgO(氧化镁)原料中的含量不超过3%,越少越好,其化合物如硫酸镁在制品中会产生一种白色的泛霜,影响产品的质量。SO3(硫矸)在原料中的含量一般不超过1%,越少越好。硫矸在焙烧过程中的逸出,使制品发生膨胀与产生气泡的原因。其它的含硫物也对制品有害,如硫酸钙引起制品泛白与起霜,硫酸镁能引起制品泛霜与膨胀。

(二) 原料物理性能

原料物理性能测试时,通常测定颗粒组成、可塑性、收缩率、干燥敏感性,烧结性等项目名称。

1、颗粒组成:原料的颗粒组成就就是不同角度的颗粒在制砖原料中含量的数量化。原料颗粒的组成直接影响制砖的可塑性、收缩率与烧结性等性能影响很

大,如果颗粒越细则可塑性越高,但收缩率也越大,干燥敏感性系数也越高。原料粒径在小于0、05mm粉料称塑性颗粒,粒径在0、05~1、2mm称为填充颗粒,粒径在1、2~2mm称为粗颗粒(骨架颗粒)。合理的颗粒组成应该就是塑性颗粒占

35~50%,填充颗粒占20~65%,骨架颗粒＜30%。

2、可塑性:原料加适量水分经搅拌与碾练之后,可以塑成任何形状,这种特性称为可塑性,原料的塑性指数表示原料就是可塑状态时含水率的变化范围,并表示原料的可塑程度,其值等于液限与塑限之差。可塑性虽有利于挤出成型,但干燥与焙烧时容易产生裂纹,低塑性虽有利于干燥与焙烧,但又会给成型带来困难。如果可塑性在小于7时,不仅挤出成型困难,而且影响强度极限。一般适合塑性指数为7～15。但如果制品孔洞率越高,孔型复杂,壁薄成型时需要的指数也越高。粘土的塑性指数较高,有的可达25以上,煤矸石较低,有的不到7,泥质页岩常为7～18。

3、收缩率:砖坯在干燥过程中,由于机械结合水的蒸发,使砖坯内的粒子互相靠拢,坯布体的体积有收缩的现象,此种情况称为干燥收缩。这常以其收缩的长度结坯体原长度的百分比来表示,称为干燥线收缩率。如果将干燥过的坯体加以焙烧,则在烧成过程中产生一系列物理化学反应与易熔杂质生成液态填充于颗粒之间,因而使坯体产生收缩,这种现象称为烧成收缩,以其收缩的长度对干燥坯体长度的百分比来表示,称为烧成收缩率。在生产中,要求原料的线收缩率小于6%,否则应对原料进行瘦化处理。坯体的收缩率就是一种重要的性质,收缩过大的制品干燥时不宜过急过快,否则容易产生开裂,影响产品质量。

4、干燥敏感性:砖瓦坯体含有大量水分,在干燥过程中,逐渐蒸发、干燥,其体积也逐渐缩小。但由于坯体内外干燥快慢不一致,外部干的快,内部干的慢,收缩也一致,外部收缩快,内部收缩慢。因此,坯体内部产生压缩应力,坯体表面产生伸张应力,如干燥过程处理不当,坯体表面会出现开裂现象,这种现象称为干燥敏感性。一般情况,泥料的塑性指数越高,其干燥的线收缩率与干燥敏感系数也越高。原料的干燥敏感性程度一般按照干燥敏感性系数的大小来表示的。

(三) 矿物相

烧结砖所用的原料有许多种,过去主要就是粘土、页岩,现在有煤矸石、粉煤灰与各种废渣,因此,矿物成分越来越复杂。但其矿物成分的主体仍然就是石英、长石、粘土矿物(高岭石、伊利石、蒙脱石等)、含铁矿物、碳酸盐矿物与有机质等,其主要化学成分仍然就是SiO2 、Fe2O3 、CaO、MgO、K2O、Na2O、loss 等。

烧结砖的烧结温度一般为950～1050℃。最初反应从450℃左右开始,第一个反应产物就是铁酸钙,之后,随着温度的升高,逐渐生成液相、固熔体(共熔物)、混晶与新矿物。

首先要明确的就是,在烧结砖的原料中,有些组分之间能产生化学反应,生成新矿物,有些组分之间不能产生化学反应,不能生成化合物,只能形成固熔体、共熔体或混晶。

(1) Fe2O3与SiO2之间,不能形成化合物,只能形成固熔体。

(2)CaO、FeO、SiO2不能生成三元化合物。仅能生成硅酸钙、铁酸钙。钙的硅酸盐与铁酸盐同Fe2O3与SiO2,在1100～1185℃的条件下形成低共熔物。

(3)MgO、FeO、SiO2也不能形成任何三元化合物。

烧结砖中的矿物相,因所用原料的不同而有很大差异,且与焙烧温度、气氛与砖的类型的不同也有差异,其中影响最大的就是原料中CaO的含量。CaO含量低的原料,矿物相中不会出现硅灰石与钙长石、钙黄长石,而CaO含量高的原料中.一定会出现硅灰石、钙长石与钙黄长石等含钙矿物,这就是普遍的规律。烧结砖就是非均质体,它就是由不同的矿物组成的,其性质就是组成矿物与微观结构的综合反映。不同的矿物相,性能会有差异,因此我们应重视烧结砖中矿物相的研究。(四)制砖原料的基本性能要求