制磚原料及原料的制備

1、.制磚原料及原料的制備時至今日，制磚原料早已不局限于粘土，而包括了粘土、頁巖、煤研石、粉煤灰、爐渣、某些礦渣、生活垃圾及多種原料的混合材料。為了使其具備制磚所必須具備的技術(shù)性能，應(yīng)根據(jù)具體情況對它們分別進(jìn)行粉碎、攪拌、混勻、陳化、碾練等一系列加工，進(jìn)行改性處理，以滿足工藝要求。（世界磚瓦網(wǎng)）一般來說，凡是能燒制普通磚的原料都能生產(chǎn)空心磚，只不過空心磚孔多壁薄坯體弱，對原料的制備和內(nèi)燃料的摻配要求更嚴(yán)，有害雜質(zhì)應(yīng)更少，顆粒級配應(yīng)更合理，礦物組分應(yīng)更充分疏解、松散、分布均勻，以保證制磚原料的塑性和良好的結(jié)合能力。對原料的基本要求，主要在于其化學(xué)成份、礦物組成和物理性能。2.1化學(xué)成份和礦物分析2.

2、1.1化學(xué)成份二氧化硅(Si02)：是燒結(jié)磚原料中的主要成份，含量宜為5570。超過時，原料的塑性太低，成型困難，而且燒成時體積略有膨脹，制品的強(qiáng)度也會降低。三氧化二鋁(AL2O3)在制磚原料中的含量宜為1025。過低時，將降低制品的強(qiáng)度，不抗折；過高則必然提高其燒成溫度，加大燒成煤耗，并使制品的顏色變淡。三氧化二鐵（Fe203)：是制磚原料中的著色劑，含量宜為310。太高時將降低制品的耐火度，并使其顏色更紅。氧化鈣(CaO)：即生石灰，在原料中常以石灰石(CaC03)的形式出現(xiàn)，是一種有害物質(zhì)，含量不得超過10。否則，不僅會縮小制品的燒結(jié)溫度范圍，給焙燒帶來困難，當(dāng)其粒徑大于2mm時，還會造

3、成制品的石灰爆裂，或吸潮、松解、粉化。氧化鎂(MgO)：是一種有害物質(zhì)，含量越少越好，不許超過3。它和硫酸鈣(CaS04）、硫酸鎂(MgS04)一樣，都將使制品出現(xiàn)“泛霜”，甚至剝層、風(fēng)化。硫酐(SO3）；最好完全沒有，頂多也不能超過1。否則，制品將在焙燒時產(chǎn)生氣體，使磚體積膨脹、疏解粉碎。2.1.2礦物分析對原料進(jìn)行礦物分析，有助于了解其某些物理性能，以便采取相應(yīng)的工藝措施，予以改變，以滿足制磚的要求。如：原料中的長石將降低制品的抗凍性能，當(dāng)其含量超過15時制品將不抗凍。又如蒙托石（澎潤土），粘性極高，吸水后使體積劇烈膨脹，干燥后又強(qiáng)烈收縮，其線收縮率高過1323，造成坯體大量干燥裂紋，實(shí)踐

4、證明：當(dāng)原料中蒙脫石的含量達(dá)到20時，干燥裂紋已無法避免。生產(chǎn)中常利用高塑性膨潤土作為粉煤灰的粘合劑，以生產(chǎn)各種優(yōu)質(zhì)的粉煤灰磚。2.2物理性能顆料組成：或稱顆粒級配。盡管原料粒度越細(xì)，其表面積越大，水份滲透越好，原料的塑性也越好。但制磚原料絕不是越細(xì)越好。因為，全是太細(xì)的原料不利于制品的干燥和焙燒，不同粒度的原料在制品中所起的作用是不一樣的；粒徑小于0.05mm的粉料稱塑性顆粒，用于產(chǎn)生成型所需要的塑性。當(dāng)然，這些細(xì)小的顆粒必須是粘土或具有類似粘土性能的頁巖、煤矸石或其它材料。否則，如對于河沙，粉磨得再細(xì)，也是沒有塑性的。其次是粒徑為0.051.2mm的部份叫填充料的顆粒，其作用是控制產(chǎn)品所發(fā)

5、生的過度的收縮、裂紋及在塑性成型時賦予坯體一定的強(qiáng)度。至于粒徑為1.22mm的粗顆粒，在坯體中起到骨架作用，有利于干燥時排出坯體中的水分?？招拇u生產(chǎn)原料顆粒不宜大于2mm。合理的顆粒組成應(yīng)該是塑性顆粒占3550；填充性顆粒占2065；粗顆粒30絕不允許有大于3mm的顆粒。因其不僅會降低制品的強(qiáng)度，還會因收縮不勻而產(chǎn)生干燥裂紋。塑性指數(shù)：塑性指數(shù)是評價制磚原料的一項重要參數(shù)，在制磚行業(yè)，塑性是指粘土和水的混合物在它的最大稠度時能夠被擠壓成型并在解除壓力后能保持成型后形狀的一種能力。這種能力的大小以塑性指數(shù)來表示。高的塑性指數(shù)雖有利于擠出成型，但干燥和焙燒時容易產(chǎn)生裂紋；塑性指數(shù)偏低，雖有利于干燥

6、和焙燒，但又會給成型帶來困難。如果塑性指數(shù)低于7，不僅擠出成型困難，制品的強(qiáng)度也較低。一般來說，適合的塑性指數(shù)為715。制品的孔洞率越高，孔型越復(fù)雜、壁越薄，成型時需要的塑性指數(shù)也越高。粘土的塑性指數(shù)較高。有的可25以上，煤矸石較低，有時還不到7，泥質(zhì)頁巖居中，常為718。通過一定的技術(shù)手段可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整原料的塑性指數(shù)或改善其擠出成型時的技術(shù)性能。對于塑性指數(shù)過高的原料，可以適當(dāng)摻人煤灰、爐渣、粉煤灰、或廢磚粉進(jìn)行瘦化；對于塑性指數(shù)較差的原料更應(yīng)該提前開采、自然風(fēng)化、適當(dāng)提高細(xì)度、淋水松解以及用機(jī)械方法進(jìn)行攪拌、輥壓、陳化、混合、擠壓等方法加以改善。還可以適量摻人塑性指數(shù)較高的粘土、頁巖

7、粉，以調(diào)整混合料的整體塑性指數(shù)。在生產(chǎn)粉煤灰磚時還可以適量摻人膨潤土作為粘合劑，使每一粒粉煤灰的表面都粘有薄薄的一層膨潤土，通過混合、均化、擠壓提高塑性，滿足成型。必須指出：當(dāng)采用多種原料進(jìn)行生產(chǎn)時，其首要條件是充分混勻。否則，不僅起不到預(yù)期的效果，反而會造成因各種原料的收縮率不一樣而產(chǎn)生的干燥、收縮裂紋。由于擠出磚坯的質(zhì)量不僅主要取決于原料的塑性，還和原料顆粒之間的摩擦系數(shù)有著直接的聯(lián)系。表面光滑而呈球形的顆粒就比表面粗糙而不是球形的顆粒更容易在被擠壓時流動而互相靠攏擠實(shí)。采用在原料中加人某種添加劑以及造紙廠的黑液，化工廠、電鍍廠的廢酸液，由于其與泥料顆粒表面所產(chǎn)生特殊的離子吸附和潤滑作用，

8、大大改善了泥料在被擠壓時的流動性能，而更容易被擠壓密實(shí)而產(chǎn)生出表面光滑而致密的磚坯。收縮率：坯體在干燥過程中，由于水分蒸發(fā)，顆粒自然靠攏，體積收縮，是所謂干燥收縮。其收縮的長度與坯體原來長度的百分比叫干燥線收縮率。對于干燥線收縮率較大的原料，其制品更應(yīng)緩慢干燥，否則，坯體將出現(xiàn)嚴(yán)重的干燥裂紋而成廢坯。生產(chǎn)中，要求原料的線收縮率小于6，否則，應(yīng)對原料進(jìn)行瘦化處理。焙燒時，由于所發(fā)生的一系列物理、化學(xué)變化及原料中某些物質(zhì)的燒失，成品不僅比磚坯輕了，體積也略有收縮叫燒成收縮。其收縮的長度對于干燥后坯體長度的百分比叫燒成收縮率。干燥敏感系數(shù)：干燥過程中，在坯體中水分逐漸被蒸發(fā)的同時，體積也逐漸縮小。由

9、于坯體內(nèi)、外的干燥速度和收縮速度總是外快內(nèi)慢，即表層已經(jīng)干燥開始收縮，而內(nèi)部還“原封不動”，一旦其收縮的數(shù)量超過了泥料的彈性系數(shù)(12），必將“脹裂”坯體表面，產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋，這叫泥料的干燥敏感性，并以干燥敏感系數(shù)來表示，干燥敏感系數(shù)越大，坯體在干燥過程中產(chǎn)生裂紋的威脅也越重，當(dāng)干燥敏感系數(shù)小于1時，干燥過程中的問題較小，一旦干燥敏感系數(shù)大于2，其在干燥過程中產(chǎn)生裂紋的危險性也就十分嚴(yán)重了，必須加瘦化原料來降低干燥敏感系數(shù)。一般說來，泥料的塑性指數(shù)越高，其干燥的線收縮率和干燥敏感系數(shù)也越高。G0：指坯體干透后的重量；G1：指坯體成型時的重量；G2：指坯體干燥收縮停止時的重量；燒成溫度范圍：超過燒

10、成溫度仍繼續(xù)升溫，坯體將慢慢軟化變形，甚至熔融，坯垛坍塌。顯然，低于燒成溫度時將會出現(xiàn)生磚或欠火磚；高于燒成溫度時，將會出現(xiàn)過燒、燒流甚至坯垛倒塌。顯然，這一燒結(jié)溫度范圍越寬，焙燒越容易掌握，對于空心磚來說，這一溫度范圍應(yīng)不小于50。這是因為：窯室的斷面溫度不可能完全一樣，常常是中部溫度較高，邊部溫度較低，以及頂部和底部、內(nèi)側(cè)和外側(cè)、窯墻和窯門附近，都會出現(xiàn)一定的溫差。如果燒成溫度范圍太窄，必將出現(xiàn)在同一個斷面上中間磚燒好了，邊上磚欠火；或邊上磚燒好了，中間磚燒焦，或者這一部分欠火那一部分過火的異?，F(xiàn)象。粘土磚的燒結(jié)溫度較低，約為900，煤矸石磚則較高，約為10001100左右，頁巖居中。2.

11、3原料的制備為使原料礦物組分顆料級配較為合理，確保整個原料均勻一致，具有適宜的塑性指數(shù)和干燥敏感系數(shù)，就必須對原料進(jìn)行系統(tǒng)地加工、處理，包括：剔除雜質(zhì)：原料中的樹根、草皮、大塊的卵石、砂巖、石灰石等，可以用手工清除，但主要以機(jī)械為主可用除石對輥、各種篩式除石機(jī)予以剔除。銼式除石機(jī)能有效地在剝離了包裹在卵石上的粘土后把卵石剔除，擠出凈化機(jī)在對泥料攪拌、擠出的同時還能有效地剔除其中的樹根、草和礫石。由于采用了前置式的雜質(zhì)清除裝置，可以在不停機(jī)的情況下排除雜質(zhì)，十分方便。自然風(fēng)化：開采出來的原料在露天堆放一段時間，任其日曬、風(fēng)吹、雨淋、冷凍，借助大自然的力量使其疏解、顆粒分散、水分均勻滲透，是勻化和

12、增加其塑性、改善其干燥性能的簡單有效的好方法。對于頁巖，還可以通過風(fēng)化過程使大塊分解為小塊，減少粉碎工序的負(fù)擔(dān)。悶料困存（也是陳化的一種形式）：將經(jīng)過粉碎、混合、適當(dāng)加水?dāng)嚢韬蟮哪嗔隙鸭瘣灤嬗诹蠋熘?2小時以上，使水分充分滲透，泥料疏解，松散勻化，不僅可以提高塑性，有利于成型，還可以減少干燥和焙燒時的應(yīng)力，減免裂紋。我們有這樣的經(jīng)驗：頭一天經(jīng)過攪拌沒有用完的泥料，第二天特別容易擠出成型就是這個道理。機(jī)械處理：機(jī)械處理的目的是改善泥料的某些技術(shù)性能。其手段包括粉碎、混合、攪拌、碾練等。粉碎：粉碎的目的是減小粒度，增加比表面積，使泥料能更充分地與水分接觸，縮短水分浸透泥料路徑，使泥料均勻而充分地濕

13、透。應(yīng)針對物料的物理性質(zhì)、塊度大小及需要粉碎的程度選用適合的設(shè)備。例如：對于脆、硬而自然含水率較低的原料宜選用擊打式的粉碎設(shè)備，如用各種錘式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)來細(xì)碎各種中硬的煤矸石和頁巖；用籠形粉碎機(jī)來細(xì)碎各種較硬而自然含水率偏高的頁巖；用輥式粉碎機(jī)來擠碎自然含水率高的軟質(zhì)頁巖；用干式球磨機(jī)來磨細(xì)自然含水率低于3的硬質(zhì)煤矸石或頁巖等。采用顎式破碎機(jī)或較大型的反擊式破碎機(jī)來中碎中等硬度以上的煤矸石或頁巖，采用齒輥機(jī)來中碎軟質(zhì)頁巖及粘土。破碎設(shè)備都有一個重要的技術(shù)參數(shù)叫“破碎比”，即允許的進(jìn)料尺寸比出料尺寸大多少倍，并據(jù)此規(guī)定了機(jī)器允許的最大進(jìn)料尺寸。遺憾的是，人們往往不給予充分注意。例如把臉盆

14、大小的頁巖直接投人到400250型的顎式破碎機(jī)，卻反過來怪“機(jī)器不肯吃料”，為了提高顎式破碎機(jī)的產(chǎn)量，把機(jī)器的出料口調(diào)到一百多毫米寬，給下一級的細(xì)碎設(shè)備提供粒度大于1OOmm的物料，卻反過來怪“錘式破碎機(jī)產(chǎn)量不高”。這等于是把整個的大饅頭塞進(jìn)嘴里，吃飯的效率能高嗎？其次，設(shè)備標(biāo)定的生產(chǎn)能力的前提是“均衡生產(chǎn)”，許多磚廠往往沒有重視這一問題，尤其對破碎設(shè)備，或者一次倒入許多物料，使機(jī)器嚴(yán)重超載，甚至“堵死”，或者任其空轉(zhuǎn)，浪費(fèi)動力。饑、飽不勻，身體能好嗎？ 餛合：混合的目的是使性質(zhì)不同的粉料充分混勻，互相“滲透”，取長補(bǔ)短，改善粉料的整體性能，由于干粉的顆粒分散，相互接觸的機(jī)會多，容易混勻，而濕

15、粉多已結(jié)成較大的粉團(tuán)，粉料間相互接觸的機(jī)會少多了，充分混勻也就因難了。另外，容重相近的粉料較容易混勻，而容重懸殊的粉料混勻則較為困難。例如：粉煤灰的容重只有頁巖或煤矸石的一半左右，輕者上浮，混勻就不那么容易了。因此，在生產(chǎn)粉煤灰頁巖磚或粉煤灰煤矸石磚時常把幾種干粉按比例同時送人籠形粉碎機(jī)或者取掉了篩條（篩板）的錘式破碎機(jī)中進(jìn)行干混合，效果較佳。攪拌：粉料的塑性是靠水分的充分混勻和滲透來實(shí)現(xiàn)的，干透的糯米粉不可能互相粘結(jié)成一個整體。加水?dāng)嚢璧闹饕饔镁褪且趾头哿铣浞只靹?，并盡量使水分充分滲透進(jìn)每一顆粉料的內(nèi)部而形成成型所需要的塑性。試驗表明：同樣的原料，只攪拌兩分鐘，擠出磚坯的干燥裂紋高達(dá)4

16、，而攪拌到3分鐘以上時，在同樣的條件下，干燥裂紋只有1。近年推出的強(qiáng)力攪拌機(jī)(攪拌擠出機(jī)）在對泥料攪拌以后再經(jīng)雙螺旋泥缸強(qiáng)迫擠出，使水分在泥料顆粒中滲透得更好，效果更佳。如上所述，攪拌的目的是使水分與泥料充分混勻。為此，應(yīng)在粉料進(jìn)人攪拌之初就均勻灑水，以充分發(fā)揮其作用。碾練：碾練的目的是使各種泥料進(jìn)一步充分混勻，水分進(jìn)一步滲透，使泥料的整體性能均勻一致，以利成型，并防止不均勻收縮造成的裂紋。就象揉面團(tuán)一樣，“面揉得越好，饅頭才越好吃”。目前，最常用的碾練設(shè)備有：各種細(xì)碎對輥機(jī)、輪碾機(jī)、捏合機(jī)以及前面談到的攪拌擠出機(jī)。細(xì)碎對輥機(jī)：人們有這樣的經(jīng)驗：完全不可能用手工揉合成一整塊“半干的”面團(tuán)，經(jīng)過壓面機(jī)的兩個輥?zhàn)右粔?，就成了整塊的面皮，這不僅是由于兩個輥?zhàn)拥膲毫?qiáng)迫面粉顆粒緊密靠攏，同時也把原來附著在顆粒表面的水?dāng)D進(jìn)顆粒內(nèi)部迫使顆粒緊密地粘合在一起提高了塑性。制磚所用的對輥機(jī)由于兩個輥?zhàn)颖砻娴木€速度相差較大，所以不僅是把泥料壓碎擠緊，還要把擠成的“泥皮”撕碎，以便下一道工序進(jìn)一步混勻。輪碾機(jī)：對輥機(jī)輥面的線速度為1Om/秒左右，高速細(xì)碎對輥在12m/秒以上，泥料在兩輥相切處被強(qiáng)力擠壓的時間極短。而輪碾機(jī)輪面的線速度小于2m/秒，因此，其對泥料作用的時間就長多了。而且輪面軸向各點(diǎn)的線速度又隨著其與碾盤中心的遠(yuǎn)近而不同，故其在對泥料進(jìn)行碾壓、粉碎的同時還有著搓揉、撕裂、拌合等多