现代化烧结砖厂工艺探讨 孟永利 杨寰宇 邓 磊

现代化烧结砖厂工艺探讨

孟永利  杨寰宇  邓 磊

烧结砖在我国已经有两千多年­的历史，现在应用仍很广泛。随着建筑业的兴起，烧结砖行业也得到了极大程度的发展。由早期的土砖窑、轮窑．发展到现代化的隧道窑技术。工艺技术的革新带动了工业装备制造业的发展，大型化、自动化的生产设备都逐步投入到制砖生产中使用。下面就目前烧结砖新型生产工艺的发展作以探讨。

对于目前已建或者在建的诸多现代化烧结砖厂来说整条生产线的布局模式已经趋于成熟，若产品一定，则原料是影响选择工艺模式的主要因素。

1  原料处理工艺的选用

目前可用于烧结砖生产的原料主要有页岩、煤矸石、粘土、粉煤灰以及一些工业尾矿。其中页岩+煤矸石、粘土+煤矸石的搭配，由于原料来源广，成型条件优越，产品性能优良等原因，已经成为目前国内生产烧结砖的主要原料。

1.1  粘土+煤矸石的处理工艺

粘土作为生产烧结砖的原料由来久，但是由于粘土资源对农耕的重要性，所以国家要求逐步停止粘土实心砖的生产。而煤矸石作为煤炭行业的废弃料随着煤炭行业的发展累积量越来越大并且很难消除。粘土+煤矸石作为烧结砖原料，既消化了煤矸石，又减少了粘土的使用，利于节能环保，而且使得成品砖的强度有了极大的提高。

在处理煤矸石和粘土为原料的过程中由于两种原料的硬度不同，所以要分开处理。

煤矸石的处理工艺通常是：①颚式破碎机—细碎锤式破碎机—振动筛（筛上料回锤破）；②粗碎破碎机—细碎锤式破碎机—振动筛（筛上料回细锤破）；③粗碎破碎机—细碎锤式破碎机—振动筛—筛上料进雷蒙磨（滚磨机）。原料处理模式的选择主要根据煤矸石的块径、硬度和矿物组成。煤矸石的取料主要分为采掘煤矸石和水洗煤矸石，多数采掘煤矸石的块径大小为200mm～500mm，此种矸石的粗碎一般采用颚式破碎机以保证下料顺畅；而水洗煤矸石块径多小于200mm，对于此种煤矸石易采用粗碎破碎机，这样可以提高粗碎处理量以便减小细碎破碎机的处理压力。对于高硬度煤矸石原料最好采用回料进磨机的处理方式以便达到颗粒细度的要求。实践证明：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％左右才能保证烧结空心砖的成型及焙烧。多数水洗煤矸石的含水率较高，在做破碎处理前最好进行晾晒。

粘土的处理相对煤矸石来说没有那么复杂，由于粘土的硬度较低，多选用对辊破碎机进行破碎处理。处理工艺通常是：①箱式给料机—普通对辊机—高速细碎对辊机；②箱式给料机—除石对辊—高速细碎对辊机；③箱式给料机—双齿对辊机—高速细碎对辊机。工艺方案的选择主要根据粘土中是否含有大量石子及粘土开采块状物所决定。粘土经过高速细碎对辊处理后与煤矸石细料按照一定比例混合，再进行加水搅拌。

对于这种原料处理方式的主要优点是：①分开处理可根据原料的原始状态采用不同的给料方式，使原料得到更好的破碎：②分开处理可以针对原料特点选择合适的破碎设备。

1.2  页岩+煤矸石的处理工艺

由于限制粘土使用，所以页岩与煤矸石的搭配已经逐渐成为主流原料生产烧结砖制品。页岩+煤矸石为原料生产出来的烧结砖制品有着强度高、外形美观、易成型等优势得到广泛的认可。

页岩的种类较多，不同页岩的物理化学性能都有较大的差别。页岩按硬度可分为硬质页岩和软质页岩，北方地区多为硬质页岩，采用的破碎工艺过程是：粗碎破碎机—细碎锤式破碎机—振动筛（筛上料回细锤破）。

由于页岩与煤矸石的原始状态和物理性能相近，大多数生产线会将两种原料混合破碎。由板式给料机供料，经粗碎破碎机破碎，出料粒度在30 mm左右．粗碎原料通过刮板输送机分料给细碎锤破进行细碎，出料粒度在5mm左右为细粉料。细粉料由皮带送至筛网为3 mm的高频振动筛进行筛分，筛下料送入双轴搅拌机加水搅拌后送陈化库陈化，筛上料通过皮带运送回细碎锤破再粉碎。由于原料硬度不高,筛上回料量低于30％，使得细碎锤破的使用效率大大提高。

2  原料的陈化处理

原料陈化的作用是将经过加水搅拌过的混合料通过静置陈化作用使混合料粒度水分更加均匀，表面平滑，这样大大提高了混合料的成型性能。陈化库根据原料的特性通常按照2 d～3 d的生产量储存，陈化库有利于成型原料供给的稳定。

3  成型工艺处理

原料经过陈化由多斗挖掘机从陈化库取出，通过箱式给料机均匀供料至搅拌挤出机再进行加水搅拌。原料经过2次加水搅拌后通过皮带运送至砖机，由双级真空挤出机挤出成型。

目前大多数已建或者在建的烧结砖厂的成型工艺大致相同。区别较大的是码坯阶段的改进。过去由于人工工资较低，所以码坯多采用人工码坯，人工码坯对于操作人员的体力要求极高，劳动强度大，工作时间长。就目前国内的主流发展方向来看，众多新建项目已经开始使用机械码坯方式。目前针对一次码烧的生产线主要有两种机械码坯的生产模式：码坯机和机械手。

3.1  挤出机

由于机械码坯设备的生产特性，目前在建的大多数砖厂在砖机下级增加了调频设备，这样可以满足机械码坯运行时的连贯性，减少砖机频繁开启所产生的泥条开裂等问题。

3.2  码坯机

国内的码坯机起步较早、发展时间较长，目前来说技术也比较稳定，受到众多厂家的青睐。但是码坯之前的编组系统的速度对码坯机码坯的速度有很大的制约，为保证产量还需对设备进行改进，以提高切码运系统的整体速度。

3.3  机械手

相对于码坏机来说机械手是近几年才兴起的，在国外的工业化生产中机械手已经得到广泛的使用，在国内由于机械手的技术稳定性以及价格的制约还是令许多厂家有所顾虑。机械手的优势主要体现在生产砖型灵活，码坯速度调节性大以及码垛变换性强的特点—通过近两三年的改进，机械手的码坯速度已经有了很大的提高，已经与码坯机的码坯速度相当。

4  运转设备的应用

现代化的烧结砖厂从原料制备到成型码坯上窑车已经基本可以实现全自动化生产，现场的操作工人只需在两三个关键点进行现场监控，其他可由控制室集中监控，这样大大提高了人员的利用率，节省了很大一部分的人员开支。运行设备的自动化控制一直制约着全厂的自动化运行，由于运转系统的特殊性，致使运转设备很难在无人操作的情况下完成自动运行动作。

4.1  摆渡车

摆渡通常的运行速度为6m／min，现代大型砖厂由于隧道窑和干燥室的条数逐渐增加，导致摆渡车行走轨道长度增加。摆渡车的行走速度已经成为窑车运转是否流畅的制约因素。

将摆渡车的电机改为调速电机，当摆渡车空车运转时可以提高速度，这样大大缩短了设备运行时间，使窑车运转工序更加流畅。

4.2  回车线设备

就目前回车线上运转设备布置情况来看主要有两种方式：①钢丝绳的牵引设备；②链条式牵引设备。

两种方式比较来看钢丝绳的牵引方式的设备少，投资低，拖拽灵活，是目前的主要运转方式。但由于牵引电机的马力限制，一般每次只能拖拽单窑车，容易导致运转不畅。而为使运转连续性提高，有生产厂家采用链条式牵引设备，但是由于造价要高出很多，所以没有推广。

有几个项目采用了液压推进及钢丝拖拽的联合处理方式，使得机械码坯后的窑车入干燥室之间的行程可以很好的联动控制，运转也较为流畅，设备投入也较之链条牵引方式减少很多。

在回车线上以及摆渡车线上的设备增加遥控装置，这样可以让操作人员就近现场跟踪设备到位情况，从而可以降低事故的发生率。

5  干燥、焙烧阶段

5.1  干燥室

干燥室的热源是利用焙烧窑冷却带的余热，高温烟热和车底空气换热，由管道汇总用引风机抽送到干燥室内。热气流在干燥室内是逆流运动的。设置了送风系统、排潮系统、测控调节系统，保证了干燥室的热工性能。

目前干燥室断面分别为4.6m、6.9m、9.2m和10.04m。

5.2隧道窑

窑体结构多设计成平吊顶结构。以全内燃为主，不需外投煤。隧道窑预热带与冷却带墙体采用红砖砌筑。焙烧带、保温带窑墙最内层用粘土质耐火砖砌筑，保温层采用轻质砖及岩棉毡，外墙用红砖砌筑。窑顶部结构：在进出车端采用现浇混凝土顶板；在低温带、焙烧段，采用轻质耐火混凝土板通过陶瓷吊钩吊挂、或采用耐火吊块吊挂，上铺耐火纤维毡及岩棉毡组成的保温层。

该隧道窑具有完善的排烟系统、冷却系统、车底压力平衡系统、抽热系统和检测控制系统。该窑断面大、产量高、断面温差小、保温性能好。窑炉设自动控制系统，焙烧热工参数稳定，保证了烧成质量。

6  卸坯方式

与码坯的情况相近，近些年自动卸垛设备也已经得到了大多数生产厂家的认可。使用自动卸垛设备以及自动打包设备，不仅可以节约很大一部分人员工资的支出，还可以提高产品质量，使成型率以及产品的美观程度得到很大的提高，打包产品也得到诸多建筑企业的称赞，使烧结砖行业真正成为一个现代化产业。

卸垛机将砖垛吊码到水平输送平台上，由平台输送之厂房外，根据场地的实际情况由叉车或者建筑用塔吊等起重设备移送至堆场。这样可节约卸砖人员约50人，大大降低了人员工资的支出。

使用建筑用塔吊可使堆场码砖高度大幅度提高，节约了场地，目前是新兴的运砖方式。

建筑业的大力发展带动着其他行业的快速发展，现代化烧结砖生产线的每一个生产环节都有了很大的技术革新，烧结砖行业正朝着自动化、大型化、集中控制化的方向大踏步地迈进。