制砖原料及原料的制备

制砖原料及原料的制备

时至今日，制砖原料早已不局限于粘土，而包括了粘土、页岩、煤研石、粉煤灰、炉渣、某些矿渣、生活垃圾及多种原料的混合材料。为了使其具备制砖所必须具备的技术性能，应根据具体情况对它们分别进行粉碎、搅拌、混匀、陈化、碾练等一系列加工，进行改性处理，以满足工艺要求。（世界砖瓦网）

一般来说，凡是能烧制普通砖的原料都能生产空心砖，只不过空心砖孔多壁薄坯体弱，对原料的制备和内燃料的掺配要求更严，有害杂质应更少，颗粒级配应更合理，矿物组分应更充分疏解、松散、分布均匀，以保证制砖原料的塑性和良好的结合能力。对原料的基本要求，主要在于其化学成份、矿物组成和物理性能。

2.1化学成份和矿物分析

2.1.1化学成份

二氧化硅(Si02)：是烧结砖原料中的主要成份，含量宜为55～70％。超过时，原料的塑性太低，成型困难，而且烧成时体积略有膨胀，制品的强度也会降低。

三氧化二铝(AL2O3)在制砖原料中的含量宜为10～25％。过低时，将降低制品的强度，不抗折；过高则必然提高其烧成温度，加大烧成煤耗，并使制品的颜色变淡。

三氧化二铁（Fe203)：是制砖原料中的着色剂，含量宜为3～10％。太高时将降低制品的耐火度，并使其颜色更红。

氧化钙(CaO)：即生石灰，在原料中常以石灰石(CaC03)的形式出现，是一种有害物质，含量不得超过10％。否则，不仅会缩小制品的烧结温度范围，给焙烧带来困难，当其粒径大于2mm时，还会造成制品的石灰爆裂，或吸潮、松解、粉化。

氧化镁(MgO)：是一种有害物质，含量越少越好，不许超过3％。它和硫酸钙(CaS04）、硫酸镁(MgS04)一样，都将使制品出现“泛霜”，甚至剥层、风化。

硫酐(SO3）；最好完全没有，顶多也不能超过1％。否则，制品将在焙烧时产生气体，使砖体积膨胀、疏解粉碎。

2.1.2矿物分析

对原料进行矿物分析，有助于了解其某些物理性能，以便采取相应的工艺措施，予以改变，以满足制砖的要求。如：原料中的长石将降低制品的抗冻性能，当其含量超过15％时制品将不抗冻。又如蒙托石（澎润土），粘性极高，吸水后使体积剧烈膨胀，干燥后又强烈收缩，其线收缩率高过13～23％，造成坯体大量干燥裂纹，实践证明：当原料中蒙脱石的含量达到20％时，干燥裂纹已无法避免。生产中常利用高塑性膨润土作为粉煤灰的粘合剂，以生产各种优质的粉煤灰砖。

2.2物理性能

颗料组成：或称颗粒级配。尽管原料粒度越细，其表面积越大，水份渗透越好，原料的塑性也越好。但制砖原料绝不是越细越好。因为，全是太细的原料不利于制品的干燥和焙烧，不同粒度的原料在制品中所起的作用是不一样的；粒径小于0.05mm的粉料称塑性颗粒，用于产生成型所需要的塑性。当然，这些细小的颗粒必须是粘土或具有类似粘土性能的页岩、煤矸石或其它材料。否则，如对于河沙，粉磨得再细，也是没有塑性的。其次是粒径为0.05～1.2mm的部份叫填充料的颗粒，其作用是控制产品所发生的过度的收缩、裂纹及在塑性成型时赋予坯体一定的强度。至于粒径为1.2～2mm的粗颗粒，在坯体中起到骨架作用，有利于干燥时排出坯体中的水分。空心砖生产原料颗粒不宜大于2mm。

合理的颗粒组成应该是塑性颗粒占35～50％；填充性颗粒占20～65％；粗颗粒<30％绝不允许有大于3mm的颗粒。因其不仅会降低制品的强度，还会因收缩不匀而产生干燥裂纹。

塑性指数：塑性指数是评价制砖原料的一项重要参数，在制砖行业，塑性是指粘土和水的混合物在它的最大稠度时能够被挤压成型并在解除压力后能保持成型后形状的一种能力。这种能力的大小以塑性指数来表示。高的塑性指数虽有利于挤出成型，但干燥和焙烧时容易产生裂纹；塑性指数偏低，虽有利于干燥和焙烧，但又会给成型带来困难。如果塑性指数低于7，不仅挤出成型困难，制品的强度也较低。

一般来说，适合的塑性指数为7～15。制品的孔洞率越高，孔型越复杂、壁越薄，成型时需要的塑性指数也越高。

粘土的塑性指数较高。有的可25以上，煤矸石较低，有时还不到7，泥质页岩居中，常为7～18。

通过一定的技术手段可以在一定范围内调整原料的塑性指数或改善其挤出成型时的技术性能。对于塑性指数过高的原料，可以适当掺人煤灰、炉渣、粉煤灰、或废砖粉进行瘦化；对于塑性指数较差的原料更应该提前开采、自然风化、适当提高细度、淋水松解以及用机械方法进行搅拌、辊压、陈化、混合、挤压等方法加以改善。还可以适量掺人塑性指数较高的粘土、页岩粉，以调整混合料的整体塑性指数。在生产粉煤灰砖时还可以适量掺人膨润土作为粘合剂，使每一粒粉煤灰的表面都粘有薄薄的一层膨润土，通过混合、均化、挤压提高塑性，满足成型。

必须指出：当采用多种原料进行生产时，其首要条件是充分混匀。否则，不仅起不到预期的效果，反而会造成因各种原料的收缩率不一样而产生的干燥、收缩裂纹。

由于挤出砖坯的质量不仅主要取决于原料的塑性，还和原料颗粒之间的摩擦系数有着直接的联系。表面光滑而呈球形的颗粒就比表面粗糙而不是球形的颗粒更容易在被挤压时流动而互相靠拢挤实。采用在原料中加人某种添加剂以及造纸厂的黑液，化工厂、电镀厂的废酸液，由于其与泥料颗粒表面所产生特殊的离子吸附和润滑作用，大大改善了泥料在被挤压时的流动性能，而更容易被挤压密实而产生出表面光滑而致密的砖坯。

收缩率：坯体在干燥过程中，由于水分蒸发，颗粒自然靠拢，体积收缩，是所谓干燥收缩。其收缩的长度与坯体原来长度的百分比叫干燥线收缩率。对于干燥线收缩率较大的原料，其制品更应缓慢干燥，否则，坯体将出现严重的干燥裂纹而成废坯。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。

焙烧时，由于所发生的一系列物理、化学变化及原料中某些物质的烧失，成品不仅比砖坯轻了，体积也略有收缩叫烧成收缩。其收缩的长度对于干燥后坯体长度的百分比叫烧成收缩率。

干燥敏感系数：干燥过程中，在坯体中水分逐渐被蒸发的同时，体积也逐渐缩小。由于坯体内、外的干燥速度和收缩速度总是外快内慢，即表层已经干燥开始收缩，而内部还“原封不动”，一旦其收缩的数量超过了泥料的弹性系数(1～2％），必将“胀裂”坯体表面，产生网状裂纹，这叫泥料的干燥敏感性，并以干燥敏感系数来表示，干燥敏感系数越大，坯体在干燥过程中产生裂纹的威胁也越重，当干燥敏感系数小于1时，干燥过程中的问题较小，一旦干燥敏感系数大于2，其在干燥过程中产生裂纹的危险性也就十分严重了，必须加瘦化原料来降低干燥敏感系数。

一般说来，泥料的塑性指数越高，其干燥的线收缩率和干燥敏感系数也越高。