高摻量粉煤灰燒結(jié)磚

1、粉煤灰燒結(jié)磚是一種良好的新型墻體材料，用于建筑物上，具有輕質(zhì)、高強和保溫、隔熱的良好性能。研究表明，當粉煤灰摻入的質(zhì)量比達到60%時，燒結(jié)普通磚（實心磚）的密度可小于1400公斤/立方米，抗壓強度可達2030兆帕，制品導(dǎo)熱系數(shù)低，實心磚的熱工性能可以和粘土或頁巖、煤矸石多孔磚媲美，這些都是其它傳統(tǒng)墻體材料不可比擬的。通過大量消化使用粉煤灰生產(chǎn)燒結(jié)磚可有效的保護土地資源，有利于工業(yè)廢棄物的回收利用，同時可以保護環(huán)境，節(jié)省能源，符合國家當前提出的建設(shè)節(jié)約型社會和循環(huán)經(jīng)濟政策，目前“禁實”工作已由170個城市開始推向全國各地作為一種利廢節(jié)能的新型墻體材料，粉煤灰燒結(jié)磚的推廣和使用呈現(xiàn)出快速發(fā)展的態(tài)勢

2、。我國研究和生產(chǎn)粉煤灰燒結(jié)磚已有三十年的歷史，高摻量粉煤灰燒結(jié)磚的出現(xiàn)還只是近十年內(nèi)的事情，2002年在河北建設(shè)的國內(nèi)第一條摻量90%以上的粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)線，標志著粉煤灰燒結(jié)磚的生產(chǎn)在我國已經(jīng)朝著高摻量和超高摻量用灰方向發(fā)展，這一成果對我國粉煤灰綜合利用和國內(nèi)新型墻體材料的發(fā)展產(chǎn)生了極大的推動作用。 粉煤灰是發(fā)電廠經(jīng)過高溫燃燒排放的一種固體廢棄物，可塑性很差,由于尚有一定的剩余熱量。最初是作為添加劑（內(nèi)燃料和瘦化劑）受到制磚行業(yè)關(guān)注的，那時的摻灰量一般不超過30%，如今我們從利廢這個角度將粉煤灰作為制磚的主要原料來進行研究和應(yīng)用，首先粉煤灰的化學(xué)成分與粘土十分接近,用來做磚應(yīng)該是可以的，但粉

3、煤灰的礦物組成和物理性能與粘土存在著很大的差異，尤其在高摻量(質(zhì)量比50%以上)的情況下制磚，無論是原料的制備，成型還是坯體干燥，焙燒過程中，仍沿用過去粘土磚或煤矸石磚，頁巖磚生產(chǎn)工藝和設(shè)備都會遇到一些技術(shù)難題，高摻量粉煤灰制磚已成為非粘土燒結(jié)磚技術(shù)研究的重點。一、 粉煤灰及混合料的基本性能要求1、粉煤灰燒結(jié)磚的原料構(gòu)成主要是粉煤灰和粘結(jié)料，粉煤灰應(yīng)選用干灰或經(jīng)脫水(含水率10%左右)的微細灰，粉煤灰顆粒越細越有利于摻配使用，目前選用的粘接料主要是粘土，頁巖，煤矸石，淤泥或膨潤土等。粘結(jié)料的可塑性指標是決定摻灰量大小的重要因素之一，粘結(jié)料塑性指數(shù)越高，粉煤灰摻兌量越大。2、混合料的化學(xué)成分應(yīng)符

4、合制磚的基本要求。3、粉煤灰必須摻兌一定數(shù)量高塑性粘結(jié)料才能制磚，粉煤灰混合料的塑性指數(shù)一般應(yīng)大于7。4、粉煤灰的發(fā)熱量差異很大，高的可達1千多大卡/公斤，低的僅有幾十大卡/公斤，粉煤灰須經(jīng)過熱值測定才能用來做磚，混合料(因粘接料中煤矸石也含有一定的發(fā)熱量，故應(yīng)測定混合料)的發(fā)熱量以400-500大卡/公斤為最佳，因為這個范圍內(nèi)的熱量與磚燒成所需要的熱量基本相符。也就是常說的燒磚不用煤，如果粉煤灰發(fā)熱量較高可以適當減少粉煤灰摻兌比例會對產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量產(chǎn)生嚴重影響，采用超熱焙燒必須通過窯爐余熱系統(tǒng)，將多余熱量抽走用于房屋采暖。如粉煤灰自身熱值低，就需要補充部分熱量才能將磚燒成。 二、原料制備、成

5、型及技術(shù)裝備為提高高摻量粉煤灰燒結(jié)磚原料的可塑性能，改善原料的成型能力，原料的細化處理、均化處理和陳化處理，在原料制備過程中都必不可少。1、原料顆粒大，可塑性差，不僅直接影響磚坯的成型還會使坯體的內(nèi)燃料不能充分燃燒，造成制品黑心，抗凍性能差，同時過大的原料顆粒還加劇擠泥機泥缸和絞刀的磨損，因此高摻量粉煤灰與粘結(jié)劑伴合前，粘合料必須進行破碎細化處理，粘結(jié)料細化后，比表面積加大，毛細管引力加大，其內(nèi)聚力和對水的吸附能力也同時加大，可塑性提高。細化的粘結(jié)料與粉煤灰混合，均化，潤濕包容在一起，可呈現(xiàn)混合料總體的可塑性，同時粉煤灰的保水性能也得到了改善。粉碎設(shè)備一般由原料的粒度要求、硬度和含水率來確定設(shè)

6、備的類型。例如顆粒大，比較堅硬的頁巖、煤矸石等原料可先采用顎式破碎機進行粗碎，然后用錘式破碎機配合篩分進行細碎，也可以先用反擊式破碎機進行破碎，經(jīng)篩分后用帶篩板的錘破對含水率稍高的原料進行粉碎。在國內(nèi)海蘭公司首先使用雷蒙磨對膨潤土、頁巖等原料進行細磨處理，對加大粉煤灰摻灰量（如衡水生產(chǎn)線的摻灰量達到90以上）對提高混合料的塑性擠出能力，對制品質(zhì)量的提高都起到了非常積極的作用，得到了行業(yè)的認可，并廣為采納。2、混合均化是高摻量粉煤灰燒結(jié)磚原料制備非常重要的工作。由于混合料是由兩種以上不同的物料組成的，各種物料對水的吸附能力、膨脹收縮系數(shù)等物理性能不同，如果不能將它們均勻、緊密的結(jié)合在一起，在坯體

7、的擠壓成型、干燥和焙燒過程中就會產(chǎn)生和釋放大小不同的應(yīng)力，使坯體出現(xiàn)分層、裂紋、不成型等嚴重質(zhì)量缺陷。通常原料通過箱式給料機進行定量配送料，粘結(jié)料和粉煤灰在加水拌合前最好先用沖擊式的混料機打散、混合?；旌狭显跀嚢柽^程中加水，使原料的含水率滿足成型要求（一般到真空擠出機上級時原料盡量不再加水），然后進行72小時的陳化困存。對于摻灰量60以下的高摻量粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)線，混合料陳化后可顯著改善坯料的成型性能。對于超高摻量粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)線混合料的陳化效果有待于進一步研究。原料陳化后還需做進一步的揉練熟化處理。這里可用濕式輪碾機進行碾壓、用攪拌擠出機或練泥機進行擠壓，也可采用幾道對輥機來完成混合料成型

8、前的均化處理。3、試驗和經(jīng)驗證明，高摻量粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)適宜采用軟塑擠出成型工藝，成型水分20%左右，適宜使用雙級真空擠出機。由于粉煤灰摻量較高時混合料的保水性和流動能力都很差，坯體成型工藝參數(shù)的選定不可完全參照生產(chǎn)粘土磚或煤矸石、頁巖磚。如真空度過高時會吸走坯體部分表層水分，使原料流動性變得更差。還有泥料在泥缸里往往會發(fā)生旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生劇烈的摩擦，導(dǎo)致泥缸溫度急劇上升，水分流失加劇，很容易使泥料在泥缸頭部造成阻塞或出現(xiàn)泥刀夾料的情況。因此，擠出成型應(yīng)充分考慮高摻量粉煤灰原料流動性差的特點，擠出機的設(shè)計一般被認為是高摻量粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)線的主要技術(shù)難點，使擠出機的技術(shù)性能達到設(shè)計指標要求。設(shè)備廠家

9、應(yīng)對絞刀等關(guān)鍵部件的結(jié)構(gòu)，參數(shù)等進行優(yōu)化設(shè)計。 坯體成型前對原料加熱，也是增加坯料塑性，改善成型能力，防止干燥裂紋產(chǎn)生的有效方法之一，具體做法是在坯料成型前加入蒸氣。由于過熱蒸氣的滲透速度高于冷氣幾十倍，在原料濕化和攪拌過程中向攪拌箱內(nèi)噴射飽和或過熱蒸氣，使泥料溫度迅速達到4050左右，與干燥室入口的溫度相當。避免坯體表面溫差變化引起的裂紋，蒸氣加熱可以減少原料的成型阻力，降低擠出機的能耗。雙級真空擠出機一般在上級攪拌槽的下部設(shè)置有熱蒸氣輸送機構(gòu)。原料進入主機下級之前進行加熱，與在前道攪拌工序加熱相比較，可以避免熱量在泥料輸送過程中流失。一般選用1噸至2噸鍋爐即可解決坯料的加熱問題。三、碼坯與

10、干燥由于高摻量粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)廣泛采用二次碼燒工藝坯體成型后需用機械或人工將濕坯碼放到干燥車上，兩種碼坯方法在國內(nèi)都有采用。當粉煤灰摻量較高時，由于濕坯的初始強度較低，一般采用人工碼坯，人工輕拿輕放，坯體不會產(chǎn)生變形和裂紋，使用兩層干燥車，濕坯上下層碼放及采用底層立碼和立臥結(jié)合的碼坯方法都有利于提高半成品質(zhì)量。人工碼坯比機械碼坯可節(jié)省投資100多萬元，采用機械碼坯自動化程度高，其中編組系統(tǒng)、上下架系統(tǒng)和碼坯機需投資約200余萬元。由于機械碼坯對濕坯強度有較高要求，因此在實際生產(chǎn)中粉煤灰摻量相對少些。機械碼坯要求坯體成型壓力大、強度高，生產(chǎn)效率相對低，主機能源消耗較大。機械碼坯適用于混合料塑性較

11、好或生產(chǎn)粉煤灰高檔裝飾磚。粉煤灰燒結(jié)磚的生產(chǎn)廣泛采用小斷面隧道式干燥方式，干燥熱源利用輪窯或隧道窯焙燒的余熱，通過調(diào)節(jié)系統(tǒng)調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度及風(fēng)量大小，保證磚坯干燥質(zhì)量。四、焙燒由粉煤灰的化學(xué)成分、物理性能和礦物組成，表明高摻量粉煤灰燒結(jié)磚大多具有燒結(jié)溫度高，燒結(jié)范圍窄的特點。坯體的焙燒，磚廠應(yīng)針對這些特點采用相適宜的工藝參數(shù)和窯爐。高摻量粉煤灰燒結(jié)磚的生產(chǎn)都是在輪窯或隧道窯中完成焙燒的。輪窯是當前磚瓦廠用的最多的一種窯型，輪窯特點是結(jié)構(gòu)簡單，相對技術(shù)成熟，投資較低，缺點是工作環(huán)境差工人勞動強度高，溫度不易控制，燒成制品質(zhì)量不穩(wěn)定，但對于生產(chǎn)普通墻體用磚，規(guī)模不大又受投資條件限制的企業(yè)來講，當前用性

12、能可靠的輪窯進行高摻量粉煤灰燒結(jié)磚的焙燒仍不失為一種“短平快”的理性選擇，當然這里指的不是那些能耗高、產(chǎn)量低沒有抽取余熱的老式輪窯。隧道窯分為3米以下中斷面隧道窯和4.6米以上的吊平頂大斷面隧道窯，二者機械化程度明顯高于輪窯，制品燒成質(zhì)量也好于輪窯，同等規(guī)模中斷面隧道窯總體造價（含窯車）是輪窯的二倍左右由于技術(shù)成熟，系統(tǒng)簡單，投資適中，運行成本不高，中斷面隧道窯也被高摻量粉煤灰燒結(jié)磚的生產(chǎn)廣泛采用。吊平頂大斷面隧道窯是近來我國采用技術(shù)性能最先進一種窯爐。這種窯爐自身設(shè)有排煙系統(tǒng)、燃燒系統(tǒng)、抽余熱系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、窯頂換熱系統(tǒng)、車底冷卻壓力平衡系統(tǒng)、溫度壓力測控系統(tǒng)和窯車運轉(zhuǎn)系統(tǒng)，多數(shù)大端面吊平頂

13、隧道窯還配備自動化碼坯的“上下架”系統(tǒng)和碼坯系統(tǒng)，這種窯斷面溫差小，保溫性能好，焙燒熱工參數(shù)穩(wěn)定，便于控制，制品焙燒質(zhì)量好，是我國采用現(xiàn)代制磚技術(shù)大力推廣的焙燒設(shè)備，適合于高檔清水磚、裝飾磚的燒制造價相對較高。五、高摻量粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)中應(yīng)該注意的幾個問題1、粉煤灰摻兌量大小依據(jù)粉煤灰粒徑大小，發(fā)熱量大小以及所選用粘結(jié)料塑性指數(shù)高低來確定，還應(yīng)對不同原料的成本進行經(jīng)濟分析。2、粉煤灰燒結(jié)磚的產(chǎn)品定位，從最大量消化粉煤灰的角度來講，應(yīng)該是以生產(chǎn)粉煤灰燒結(jié)普通磚為主，前面談到高摻量粉煤灰燒結(jié)普通磚的密度、強度及熱工性能都不亞于粘土多空磚，而且粉煤灰可以摻到最大量。粉煤灰摻兌起一定生產(chǎn)空心磚工藝技術(shù)

14、難度加大，生產(chǎn)出來的制品抗折性能較差，質(zhì)量不易保證，生產(chǎn)高檔清水磚、裝飾磚需要控制制品的吸水率應(yīng)適當降低原料中粉煤灰摻兌量。3、由于各地粉煤灰及選用的粘結(jié)料不同特性各異，高摻量粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)線應(yīng)由專業(yè)人員根據(jù)不同的物料進行科學(xué)的工藝設(shè)計，工藝設(shè)備應(yīng)在對高摻量粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)技術(shù)熟悉并有成功業(yè)績的設(shè)備生產(chǎn)廠家進行選購，可以少走彎路，回避風(fēng)險。我國高摻量和超高摻量粉煤灰燒結(jié)磚的發(fā)展過程是歷史形成的。上世紀七十年代，由于技術(shù)的限制，我國火電廠使用的鍋爐，排放的粉煤灰顆粒都較粗大，熱值較高，大比例摻兌無法用于制磚。隨著靜電除塵技術(shù)和電廠燃料熱量利用效率的提高，為磚廠大摻量用灰提供了可能。此外，西方發(fā)達國家火電廠極少，大規(guī)模的高速的建筑發(fā)展時期已過，粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)可以借鑒的經(jīng)驗很少，因此對高摻量粉煤灰的生產(chǎn)技術(shù)和裝備國內(nèi)科研部門和磚瓦生產(chǎn)，設(shè)備制造企業(yè)基本都靠自主研究，積累了不少成功的經(jīng)驗。海蘭公司從上世紀九十年初，為吉林市提供了第一臺粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)設(shè)備，隨后與內(nèi)蒙古等發(fā)電廠共同完成了高摻量粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)工藝的中試研究。2000年為阜新礦務(wù)局矸石電廠高摻量粉煤灰燒結(jié)磚生產(chǎn)線提供了全套技術(shù)裝備，用 50%（質(zhì)量比）的粉煤灰和50%的粘土，成功的生產(chǎn)了大孔空心磚、多孔磚和實