煤矸石頁巖燒結(jié)磚的原料制備工藝

1、煤矸石頁巖燒結(jié)磚的原料制備工藝江嘉運(yùn)，蓋廣清，金玉杰（吉林建筑工程學(xué)院，吉林 長春 !$&&+!）摘要：原料制備是制磚工藝的基礎(chǔ)，在現(xiàn)有技術(shù)水平基礎(chǔ)上，改進(jìn)原料制備工藝，能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量、高孔洞率的煤矸石頁巖燒結(jié)空心磚和裝飾磚。介紹原材料特性，并對原料制備工藝中的原料預(yù)均化，露天風(fēng)化，原料破 碎，陳化處理及濕式輪碾作了詳細(xì)的論述。關(guān)鍵詞：煤矸石；頁巖；燒結(jié)磚；原料制備中圖分類號：A,+!>$文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：!&&!C9&+D（+&&3）&3C&&3"C&$!"#"

2、 年，雙鴨山東方工業(yè)公司煤矸石空心磚廠從法國西方公司引進(jìn)制磚設(shè)備，歷時(shí) $ 年建成了年產(chǎn) %&&& 萬塊全煤 矸石燒結(jié)空心磚生產(chǎn)線。隨后，國內(nèi)有關(guān)企業(yè)克服重重困難， 進(jìn)行全面消化吸收和創(chuàng)新發(fā)展，把我國煤矸石制磚技術(shù)水平 向前推進(jìn)。原料制備工藝是坯體擠出成型和碼燒過程的基 礎(chǔ)，當(dāng)要求產(chǎn)品產(chǎn)量大、空心率高和具有裝飾效果時(shí)，對原料 制備技術(shù)也提出了更高的要求。煤矸石的熱值過大，對燒結(jié)磚的產(chǎn)量和質(zhì)量不利，實(shí)踐表明：混合料的發(fā)熱量由 3!#& 67 8 65 降為 !%9&:+&"& 67 865 時(shí)，窯爐凈容積的普通磚日產(chǎn)量可提高近 !

3、 倍。我國 %! 個(gè)地區(qū)煤矸石的平均熱值為 3%$ 67 8 65，超熱值焙燒較為 普遍。如果煤矸石的熱值太低，可摻入少量內(nèi)燃煤粉來解 決。!+ 頁巖制磚的混合料中引入頁巖主要有 + 個(gè)目的：一是控制煤 矸石的發(fā)熱量，將過高的熱值降下來；二是提高混合料的塑 性指數(shù)。頁巖礦床分為 $ 種類型：陶土質(zhì)、硅質(zhì)和石灰質(zhì)。陶土 質(zhì)頁巖含有粘土，由沉積而成，若風(fēng)化較好，是一種理想的 制磚原料。硅質(zhì)頁巖由砂質(zhì)物堆積而成，含少量粘土，只能 作為少量的填充料使用，起降低磚坯收縮的作用。石灰質(zhì)頁 巖內(nèi)部含有連續(xù)分布、含量變化的方解石和白云石，焙燒后 會因吸收環(huán)境中的水分使制品膨脹發(fā)酥。后 + 種類型的頁 巖應(yīng)避免

4、使用。制磚頁巖的主要化學(xué)成分符合表 ! 的要求 較合適。!原料煤矸石選用粘土沉積巖煤矸石!（包括泥質(zhì)頁巖煤矸石和炭質(zhì)頁巖煤矸石）為制磚原料較合適。煤矸石化學(xué)成分中，()*+含量在 ,&-左右./0+*$ 含量在 +&-左右，有害成分 12* 含 量不超過 "3-，45* 含量不超過 +"-，(*$ 含量小于 !-較 合適。因?yàn)?12* 含量過高制品易發(fā)生石灰爆裂，(*$ 含量過 高 易 造 成 白 霜 ，45* 和 (*$ 含 量 過 高 制 品 易 膨 脹 開 裂 ，造 成松散或崩潰。煤矸石的化學(xué)成分與塑性大小沒有必然聯(lián) 系，破碎粒度愈小，塑性愈好。煤矸石

5、礦物成分中，屬粘土礦 物的伊利石、蒙脫石、高嶺石總量在 3&-以上；有害礦物方 解石、白云石、硅灰石總量應(yīng)小于 ,-，二水石膏含量應(yīng)低于+-。表 ! 適宜制磚頁巖的主要化學(xué)成分-丘陵地區(qū)的頁巖礦床厚度不均，山土是頁巖經(jīng)多年風(fēng)化而成的巖石土，塑性指數(shù)較好，是較好的原料。應(yīng)對制磚頁巖 進(jìn)行塑性測試，也要對磨細(xì)的制磚混合料進(jìn)行塑性試驗(yàn)，以 選出最佳配合比。收稿日期：+&&$C&"C!9作者簡介：江嘉運(yùn)，男，!"%3 年生，副教授，主要從事無機(jī)非金屬材料 及工業(yè)廢渣綜合利用研究。地址：吉林省長春市紅旗街 +9 號，電話：&3$!C,"

6、;$,&""。()*+/0+*$;<+*$12*(*$45*=+*>?2+*,:9&!&:+&+:!&!&!$!$孔的雙軸攪拌機(jī)。借助螺旋擠出力，使原料通過前端帶孔的篦子篩，雜質(zhì)被滯留在篦子篩前端的雜質(zhì)收集區(qū)內(nèi)，自動控 制 ! 個(gè)篦子篩輪換使用，卸下篦子篩的同時(shí)清除掉雜質(zhì)，不 會中斷供料。除去金屬雜質(zhì)的設(shè)備包括：（#）除鐵器。除鐵器 的磁力由電磁鐵或永磁鐵產(chǎn)生，電磁鐵的磁力較高；永磁鐵 不需電流，磁力可持續(xù)保持，常優(yōu)先采用。除鐵器一般安裝在 原料輸送帶上方或輸送帶的出料口，可除去原料中的廢鐵 絲、螺絲釘?shù)入s質(zhì)。（!

7、）金屬探測儀。安裝在可倒轉(zhuǎn)的輸送帶 上，一旦金屬雜質(zhì)出現(xiàn)，它會發(fā)出信號，使輸送帶產(chǎn)生瞬間倒 轉(zhuǎn)，將含有金屬雜質(zhì)的原料卸到雜質(zhì)箱中。除鐵器和金屬探 測儀常被聯(lián)合采用。原料的硬度是選擇粗碎、中碎和細(xì)碎設(shè)備的關(guān)鍵。硬度 大的煤矸石，粗碎應(yīng)選用顎式破碎機(jī)；細(xì)碎選用錘式粉碎機(jī) 或風(fēng)選錘式粉碎機(jī)。原料的含水率影響破碎設(shè)備的產(chǎn)量，當(dāng) 含水率小于 21時(shí)，不會對上述粉碎設(shè)備產(chǎn)生不利影響；當(dāng)含 水率在 21&#)1時(shí)，粗碎或中碎設(shè)備可選用顎式破碎機(jī)、反 擊式破碎機(jī)，細(xì)碎設(shè)備可選用捏合機(jī)、單邊籠式粉碎機(jī)、錘式 粉碎機(jī)、球磨機(jī)；當(dāng)含水率在 #)1&#31時(shí)，粗碎可選用齒輥 破碎機(jī)，中碎或細(xì)碎選用單邊

8、籠式粉碎機(jī)、捏合機(jī)和立錘式 粉碎機(jī)。細(xì)碎后，要求粒徑小于 )"% ( 的顆粒含量不小于2)1，對高空心率制品4要求小于 )"% ( 的顆粒含量在5)1&6)1。!"3陳化處理陳化指將粉磨至所需細(xì)度的物料加水浸潤，使其進(jìn)一步 細(xì)化并促使水分分布均勻。陳化一般可使混合料的塑性指數(shù) 提 高 #"! &$，從 而 可 提 高 坯 料 的 成 型 性 能 與 干 燥 性 能 。陳化參數(shù)包括：（#）陳化時(shí)間。一般陳化 5! 7 的混合料塑性就可得到較大提高，再延長陳化時(shí)間，性能改善不明顯 并導(dǎo)致成本增加。（全）硬塑成型的物料含水率較小，陳化時(shí) 間可以

9、稍長些；冬季陳化庫內(nèi)溫度低，可適當(dāng)延長陳化時(shí)間。 采用全封閉的陳化庫進(jìn)行陳化，效果最好。（!）陳化水分。物 料含水率應(yīng)適當(dāng)，一般陳化水分應(yīng)稍小于成型水分或與成型 水分相同，使后續(xù)生產(chǎn)中水分既容易調(diào)節(jié)，又能達(dá)到陳化效 果。（$）陳化溫度。提高陳化溫度能加快水分浸潤物料的速 度，使混合料均化程度提高，但夏季陳化庫內(nèi)溫度太高，不利 于工人操作，并加快了水分蒸發(fā)；冬季陳化庫內(nèi)最低溫度應(yīng) 在 % 8以上，并要采取保溫措施。!"%濕式輪碾陳化后的物料由挖掘機(jī)從陳化庫中取出，經(jīng)箱式給料機(jī) 計(jì)量的同時(shí)，如果原料中 .9、*+9和硫的含量較多，需加入外 加劑，以防止燒結(jié)磚析霜；在二次攪拌機(jī)中加水調(diào)整物

10、料至 成型含水量，最后由濕式輪碾機(jī)或?qū)仚C(jī)對物料顆粒進(jìn)行最!原料的制備!"#原料預(yù)均化由于煤矸石和頁巖開采的部位與時(shí)間的不同，以及堆料 的不均勻，都會造成原料成分波動大。原料的預(yù)均化可以改 善產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)量，降低成本。原料制備均化系統(tǒng)分為$ 個(gè)環(huán)節(jié)：煤矸石和頁巖分別裝車運(yùn)輸?shù)暮侠泶钆?、原料堆場預(yù)均化及粉碎加水后的陳化均化。原料預(yù)均化指前 ! 個(gè)環(huán)節(jié)。 原料的運(yùn)輸一般通過自卸汽車完成，由裝載機(jī)裝料，裝載機(jī)應(yīng)有選擇性地多點(diǎn)取料，使不同位置的原料在自卸汽車上完 成第 # 次均化。在預(yù)均化堆場，自卸汽車卸料后，用裝載機(jī)堆 高，使不同時(shí)間開采的原料沿高度方向呈層狀分布，經(jīng)過一 定時(shí)間的均化

11、后，使用時(shí)由裝載機(jī)從垂直豎向（端面）取料。!"!露天風(fēng)化堆放在露天的煤矸石和頁巖，受到陽光、風(fēng)、雨、冰凍的 作用（體積脹縮變化），料塊松解崩裂，顆粒細(xì)度提高，引起泛 霜的可溶性鹽類被雨水洗除一部分，使原料可塑性提高，其 它工藝性能也得到改善。生產(chǎn)空心磚的原料最好經(jīng)過 #"%&! 年的露天風(fēng)化，即采用“隔年土”，這是一種十分經(jīng)濟(jì)、效果較 好的改善原料工藝性能的方法。將原料按使用的先后順序編號，長條狀堆放，料堆截面 呈梯形，上、下邊長分別為 ( 和 #) (，高度 !"% (。因含有*+,-、.,-、,+,-!、/0,-! 等 可 溶 性 鹽 類 而 造 成

12、產(chǎn) 品 輕 度 泛 霜的，可通過在原料中摻入除堿添加劑和改善燒結(jié)制度的方法 解決；對造成產(chǎn)品中度泛霜的，在原料風(fēng)化處理過程中加入#$1左右的水，使可溶性鹽溶解排出，以減少泛霜物質(zhì)含量； 對造成產(chǎn)品嚴(yán)重泛霜的，可通過設(shè)置類似稻田型式的洗堿 池，用多量水浸泡原料的排水洗堿工藝來消除可溶性鹽類 等，經(jīng)過 $ 次浸泡和排堿，原料中的可溶性鹽基本排除干凈， 滿足質(zhì)量要求。!"$原料破碎風(fēng)化后的煤矸石和頁巖分別由裝載機(jī)直接供入板式給 料機(jī)，經(jīng)破碎機(jī)粗碎的煤矸石和頁巖由箱式給料機(jī)分別計(jì)量 后，再混合配料進(jìn)行細(xì)碎；亦可用鏟車對煤矸石和頁巖分別 計(jì)量先進(jìn)行配料，再對物料混合粗碎和細(xì)碎。細(xì)碎后的物料 經(jīng)

13、攪拌機(jī)加水?dāng)嚢?，進(jìn)入陳化庫陳化。制磚原料中含有的樹根、木屑、塑料、石塊、金屬等有害 雜質(zhì)，應(yīng)在原料粗碎之前被除去。除去非金屬雜質(zhì)的設(shè)備包 括：（#）篩式除石機(jī)。將原料輸送到帶有篦條孔的圓筒狀篩子 上，借助篩子的旋轉(zhuǎn)，使大塊礓石、礫石等雜質(zhì)與細(xì)粒原料相 分離。（!）對輥除石破碎機(jī)?？沙ゴ罅降挠操|(zhì)雜質(zhì)，并將 粒徑小的和較軟的雜質(zhì)破碎，消除雜質(zhì)造成的危害。（$）帶篩·%)·新型建筑材料!""#$#終的把關(guān)處理。（!）高效濕式輪碾機(jī)。該設(shè)備是對 " 種以上容重相差較 大的原料或粘性大的原料與分散的原料混合碾練的均化設(shè) 備。它的碾盤上沒有篩孔，由刮板

14、將已碾壓至少 " 遍的原料 從碾盤側(cè)面刮出，混練效果非常好。輪碾機(jī)對小于 #$% && 顆 粒的細(xì)化作用略好于對輥機(jī)，即混合料顆粒愈細(xì)，其對顆粒 的細(xì)化作用和均勻混合的效果愈明顯。輪碾機(jī)能使顆粒級配 更加合理，進(jìn)一步提高混合料的塑性，改善坯料成型性能、干 燥性能。（"）高速細(xì)碎對輥機(jī)?，F(xiàn)在國外最先進(jìn)的高速細(xì)碎對輥 機(jī)輥圈的間隙小于 #$ &&，保證了擠出物料中最大顆粒尺 寸更小，使生產(chǎn)高質(zhì)量制品有了根本保證。高速細(xì)碎對輥機(jī) 產(chǎn)量大，但因輥圈硬度大，對材質(zhì)要求高，目前國內(nèi)還未有制 造。表 (對混合料的物理性能要求混合料制備的工藝過程開采后的煤矸

15、石、頁巖分別經(jīng)裝載機(jī)露天風(fēng)化、板式給 料機(jī)、顎式破碎機(jī)粗碎和箱式給料機(jī)計(jì)量后!斗式提升機(jī)! 雙鏈刮板輸送機(jī)!鋼料倉!單向螺旋閘門!立錘式破碎機(jī) 中碎!錘破出料器!封閉式膠帶輸送機(jī)!斗式提升機(jī)!刮 板式給料機(jī)!高效錘式粉碎機(jī)細(xì)碎!加水?dāng)嚢?陳化庫! 液壓多斗挖掘機(jī)!箱式給料機(jī) （加入計(jì)量的外加劑）!第 " 次加水?dāng)嚢?高速細(xì)碎對輥機(jī)，完成混合料的制備。($(制磚種類和規(guī)格（見表 -）表 - 制磚種類和規(guī)格($"混合料制備工藝(北京石泉墻體材料有限責(zé)任公司于 !) 年引進(jìn)法國西方公司的全自動多孔磚生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)小時(shí)產(chǎn)量為 " 萬塊標(biāo)準(zhǔn) 磚，年產(chǎn)量 *# 萬塊標(biāo)準(zhǔn)磚，于

16、"#" 年 !" 月通過了當(dāng)?shù)貕?改辦組織的技改項(xiàng)目驗(yàn)收：達(dá)到設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，產(chǎn)品質(zhì)量符 合國家標(biāo)準(zhǔn)一等品的要求，強(qiáng)度等級為 +,"#。該生產(chǎn)線作為 國內(nèi)技術(shù)水平較高、產(chǎn)量較大的示范線，除亞洲最大斷面（!#$- &）的吊平頂隧道窯為國內(nèi)企業(yè)設(shè)計(jì)、制造外，其它主 要設(shè)備從法國引進(jìn)。生產(chǎn)線采用 ./0 可編程控制器，使整條 生產(chǎn)線從原料破碎、儲存陳化、泥條半硬塑擠出成型、切坯碼 運(yùn)、干燥及焙燒均實(shí)現(xiàn)自動化中央控制。每年可利用煤矸石 "# 萬 1 以上，節(jié)省煤矸石占地 !$2 萬 &"，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤 #$2 萬 1，替代粘土減少

17、毀地 !( 畝。!矩形孔；"用于隔墻；#有表面拉毛、加砂、多彩、輥花等品種可供選擇。混合料制備的要求（!）原料配合比為：煤矸石含量大于 2#3，頁巖含量小于(#3。（"）混合料顆粒粒徑 )#3小于 #$ &&，最大粒徑不超過! &&。（(）對混合料的化學(xué)成分和物理性能要求分別見表 " 和 表 (。表 " 對混合料的化學(xué)成分要求($!結(jié)語-（!）經(jīng)過自然風(fēng)化、三級破碎、陳化庫陳化、高速細(xì)碎對輥或濕式輪碾處理等過程，能明顯增加混合料的較小顆粒含 量，提高塑性指數(shù)，改善混合料的其它工藝性能，從而能夠生 產(chǎn)出高質(zhì)量、高孔洞率的多孔

18、磚或高孔洞率的空心磚。（"）采取控制原料的有害成分含量、加入外加劑、改善燒 成制度等措施，在技術(shù)上能夠保證制造出一等品的具有裝飾 性的清水磚。"·!·! " # $ % & ( & ! ) * + , " - & + .化學(xué)成分456"78"6(9:"6(0;6+<6含量 = 3#>2#!">"->!#?!#?(項(xiàng) 目規(guī)格 = &&孔洞率 = 3折合標(biāo)準(zhǔn)磚 = 塊備注承重多孔磚"-#!)#(-$#!$2!模數(shù)多孔磚"-#!)#)#(-$%"$*!)#!)#)#(-$%"$"!)#!-#)#(-$%!$%-!)#)#)#(-$%!$#非承重 空心磚"-#!*#!#$#($-&quo