粉煤灰燒結(jié)磚原料的處理設備及工藝

1、粉煤灰燒結(jié)磚原料的處理設備及工藝趙玉良王宇航李勇鵬張帆(中國重型機械研究院股份公司，陜西西安710032摘要：分析了粉煤灰制磚原料的處理特點及要求，介紹了幾種常用混合增塑設備，即篩式擠出喂料機、輪碾混合機、行星式輪碾混合機和雙螺旋篩式喂料機的主要特點，并對粉煤灰制磚原料的處理工藝進行了 討論。關鍵詞：粉煤灰；混合增塑設備；燒結(jié)磚中圖分類號：TU522.04 文獻標識碼：A 文章編號：1001-6945202110-0034-03Equipment and process of raw material preparation for fired fly ash brickZHAO Yu-lia

2、ng WANG Yu-hang LI Yong-peng ZHANG FanAbstract：The treatment characteristics and requirements of fly ash making brick are analyzed; Severalcommon mixed plasticizer device, such as, the screen extrusion feeder, mixing mill, planetary mixing mill and double wing screen feeder are introduced; and treat

3、ment process of fly ash for producing brick materials are discussed.Key Words：fly ash, plasticizing device, fired brick粉煤灰是火力發(fā)電過程中排放出來的一種固體廢棄物，多年來人們對粉煤灰的綜合利用一直都在進 行著各種研究和探索，其中利用粉煤灰作為制磚原料 的摻加劑，已經(jīng)得到了普遍應用。但由于粉煤灰自身 特性所限，即其塑性和吸水性差，所以粉煤灰的摻加 比例一直都不太高，限制了制磚行業(yè)消納粉煤灰的能 力。常規(guī)生產(chǎn)中，制磚原料一般多為粘土、煤矸石、頁 巖 等 ，這 幾 種 原 料 因

4、 其 容 重 接 近 ，塑 性 也 好 ，易 于 混 合 和 成 型 ，因 而 是 制 磚 的 理 想 原 料 。 但 對 粉 煤 灰 而 言 ，由 于 其 容 重 較 小 ，幾 乎 沒 有 塑 性 ，因 而 制 磚 生 產(chǎn) 中假設摻加比例過大，物料混合不均勻，增塑化處理不 到 位 ，那么 會 嚴 重 影 響 最 終 成 品 的 質(zhì) 量 ，甚 至 無 法 成 型。本文將對高摻量粉煤灰制磚生產(chǎn)中的原料處理 及設備選擇進行總結(jié)分析，以便為完善粉煤灰制磚工 藝提供參考。1 根本工藝要求無論是和煤矸石、頁巖、粘土幾種物料混合使用， 還是和其中單一組分混合，粉煤灰的摻加比例目前一 般均不超過 50 %，

5、比例越大，產(chǎn)品的成型越困難，成品率就會越低，成品的強度也越低。為解決上述問題，包含了粉煤灰在內(nèi)的制磚原料 的處理就要予以特別的關注，即要從原料的計量、混 合 、陳 化 、增 塑 處 理 上 都 要 精 心 選 擇 設 備 和 處 理 工 藝，最終要實現(xiàn)下述目標按一定比例配置的原料 要實現(xiàn)均勻混合。由于粉煤灰和其他幾種原料容重 有 較 大 差 異 ，混 合 中 極 其 發(fā) 生 偏 析 、分 層 ，因 此 選 擇 混合設備及工藝過程中的輸送、喂料等設備時都要對 此予以充分關注，并采取必要的防范措施。由于粉煤灰?guī)谉o塑性，不保水，因此在實現(xiàn)了粉 煤 灰 和 其 他 原 料 的 均 勻 混 合 后 ，要

6、 對 原 料 實 現(xiàn) 充 分 陳 化 ，注 意 陳 化 條 件 和 時 間 ，之 后 再 通 過 增 塑 化 處 理 ，使 多 種 原 料 充 分 融 合 ，整 體 塑 性 增 強 ，并 具 有 良 好 的 成 型 性 能 ，便 于 后 續(xù) 成 型 作 業(yè) 和 提 高 制 品 性 能。這一過程中應注意對陳化庫類型、陳化工藝、增 塑 化 設 備 進 行 精 心 選 擇 ，同 時 將 原 料 的 最 終 粒 度 控 制 在 適 當 的 范 圍 內(nèi) ，以 保 證 充 分 的 塑 化 和 成 型 制 品 的外表質(zhì)量。工藝設計中，一般混合和增塑化設備常常合并， 因同類產(chǎn)品一般均兼具這兩方面的功能。 墻材

7、網(wǎng) 新浪微博：磚瓦雜志社 2021Brick & Tile 342 幾種常用的混合增塑設備由于混合增塑設備是以粉煤灰為原料組分的制 磚生產(chǎn)中的關鍵設備，本文對此予以總結(jié)和介紹。多 年來，人們開發(fā)了多種具有此類功能的設備，目前市 場上常見的可用于粉煤灰制磚生產(chǎn)中的混合增塑設 備主要有下面幾種，分別予以簡單介紹。2.1 篩式擠出喂料機篩式擠出喂料機的詳細結(jié)構及工作原理參見1。 它 主 要 由 主 傳 動 系 統(tǒng) 、收 集 盤 、擠 出 攪 拌 部 件 等 組 成。工作時電機驅(qū)動主傳動減速機，帶動鏟料板及擠 出臂旋轉(zhuǎn)，鏟料板將落入料盤中的原料不斷的翻動混 合，并隨后由擠出臂從篩板筒體的篩孔中擠出，被

8、擠 出的原料自由掉落在收集盤上，通過大小齒輪傳動驅(qū) 動的收集盤將原料旋轉(zhuǎn)運至卸料點排出。該類設備作為一種兼具混合和增塑處理的理想 設備，在國外墻材、屋面瓦及陶板的生產(chǎn)線中已成為 一種標準配置，十分常見，且一般均配置在擠出成型 機 的 前 端 。 來 自 陳 化 處 理 后 的 原 料 ，再 經(jīng) 過 該 設 備 進 行 進 一 步 的 增 塑 處 理 ，然 后 直 接 進 入 擠 出 成 型 機 。 國 內(nèi) 由 于 一 直 沒 有 系 列 化 的 篩 式 擠 出 喂 料 機 ， 因而未能普遍采用。目前該類設備國內(nèi)已開發(fā)有完 整的系列，可供選擇的規(guī)格如表 1 示，其最大規(guī)格物料 通過量約為 65

9、m3/h，混合倉直徑為 2100 mm。表 2 產(chǎn)品規(guī)格與性能參數(shù)輾輪直徑寬度/mm物料處理量/m3/h電機功率/kW質(zhì)量/t型 號LNA1806LNA1807LNA21071800600180070021007002040305040605065557090110506880 LNA2108 2100800 6090 160180 90 2.3 行星式輪碾混合機為克服傳統(tǒng)輪碾機結(jié)構較龐大、質(zhì)量大、功耗及造 價高等缺點，行星式輪碾混合機在結(jié)構上進行了較大 改 進 ，除 減 輕 了 輪 碾 質(zhì) 量 之 外 ，在 旋 轉(zhuǎn) 的 立 式 主 軸 上，還配置有假設干立式攪拌軸，并沿輪碾?yún)^(qū)圓周方向均 布，

10、且隨主軸旋轉(zhuǎn)，借助攪拌葉片可完成對物料的翻動 和混合，因而有助于進一步增強碾壓增塑的效果。改 進的結(jié)果是功能上進一步強化了混合效果，弱化了輾 壓效果，但質(zhì)量大大減輕，造價明顯下降，因而更適于 以粉煤灰為原料的制磚生產(chǎn)線中，其性價比更為優(yōu)異。 該設備工作時，物料經(jīng)由下料管落到碾盤上，在 不斷受到繞中心軸旋轉(zhuǎn)的碾輪碾壓的同時，還受到同 樣由主軸驅(qū)動的行星攪拌轉(zhuǎn)子的強制攪拌混合，物料 在反復的碾壓、攪拌過程中不僅得以混合均勻，同時 由于捏和揉搓作用，其塑性也得以進一步改善。由于 這 種 特 性 ，該 類 產(chǎn) 品 特 別 適 合 磚 瓦 、陶 瓷 、耐 火 材 料 等行業(yè)使用，用以在進行混料作業(yè)的同時

11、，進一步改善物料成型性能，便于后續(xù)的擠出成型作業(yè)。 該類設備為間歇式自動排料，應用時應注意其間斷排料對生產(chǎn)線其他設備的影響。當布置在陳化庫 之前時，可不考慮這種影響。表 3 為行星式輪碾混合 機的性能參數(shù)。表 1產(chǎn)品規(guī)格與性能參數(shù)混合倉直徑/mm主軸轉(zhuǎn)速/r/min主電機功率/kW物料通過量/m3/h規(guī)格SWA12SWA15SWA19SWA21120015001900210026262727304560909011013216012305065表 3 產(chǎn)品規(guī)格與性能參數(shù) 容量/L混合盤直 功率/碾輪規(guī)格/mm處理量/t/h質(zhì)量/kg2.2 LNA 型大型濕式輪碾機輪 碾 機 是 一 種 傳 統(tǒng)

12、 的 碾 壓 混 合 設 備 ，主 要 由 碾 輪 、碾 盤 、刮 料 攪 拌 裝 置 、支 撐 底 盤 及 傳 動 裝 置 等 組 成。工作時，輪碾機可對摻有粉煤灰的制磚原料進行充 分的碾壓、翻動、混合、細碎及增塑處理，是粉煤灰燒 結(jié)磚生產(chǎn)線的傳統(tǒng)配置設備，具有較好的應用效果。 為 滿 足 國 內(nèi) 對 大 規(guī) 格 輪 碾 機 的 需 求 ，已 完 成 開 發(fā)了 四 種 規(guī) 格 的 濕 式 輪 碾 機 ，其 最 大 物 料 處 理 量 可 達 90 m3/h，最大碾輪直徑 2 100 mm，根本與國內(nèi)現(xiàn)階段 粉 煤 灰 燒 結(jié) 磚 生 產(chǎn) 線 的 需 求 狀 況 相 適 應 。 碾 輪 、 碾

13、 盤 等 耐 磨 件 均 選 用 高 耐 磨 性 材 料 ，以 充 分 保 證 其 工作壽命。碾輪設計充分考慮到了輪圈磨損更換的 要 求 而 采 取 了 較 為 經(jīng) 濟 便 捷 的 結(jié) 構 ，碾 盤 外 圈 篦 孔 及刮料攪拌裝置也都充分考慮到了物料的碾磨作用 及 要 求 而 精 心 進 行 設 計 ，整 機 底 盤 采 用 有 限 元 分 析 技 術 使 其 設 計 不 但 輕 巧 ，而 且 安 全 可 靠 。 表 2 為 大 型濕式輪碾機的性能參數(shù)。規(guī)格徑/mmkWXLNA1800XLNA1450XLNA9001800145090025002200180037302270035060030

14、05002202722149600610034002.4 雙螺旋篩式喂料機雙螺旋篩式喂料機是在雙螺旋混合機的輸出端 加裝擠出篩板，物料經(jīng)由篩板擠出，因此該設備亦同 時具備了攪拌、均化和增塑的功能，是結(jié)構和造價相 對較低的一種產(chǎn)品，但整體效果上會稍遜于上述幾類 設備。表 4 為雙螺旋混合機的性能參數(shù)。表 4產(chǎn)品規(guī)格及性能參數(shù)有效攪混長度/mm通料處理量/m3/h電機功率/kW型號缸徑/mmSSWA750SSWA60075060023002100705013290SSWA500 500 2100 40 75 2021Brick & Tile 新浪微博：磚瓦雜志社 墻材網(wǎng) 35技 術 交 流2021

15、 年第 10 期綜 合 上 述 幾 類 設 備 ，均 能 程 度 不 同 地 提 高 原 料的 塑 性 指 數(shù) ，且 各 有 優(yōu) 缺 點 ，可 視 原 料 狀 況 和 投 資 情 況 靈 活 選 擇 。 一 般 情 況 下 ，成 品 質(zhì) 量 要 求 高 和 粉 煤 灰 摻 量 大 時 ，優(yōu) 先 選 擇 前 三 類 ，而 當 物 料 粉 碎 狀 況 不 理 想 時 可 優(yōu) 選 輪 碾 式 混 合 機 及 行 星 式 輪 碾 機 ， 投 資 受 限 及 低 摻 量 粉 煤 灰 時 可 選 擇 雙 螺 旋 篩 式 喂 料機。3 生產(chǎn)線工藝設計中的幾個問題以粉煤灰為原料組分時，制磚原料一般多和煤矸 石

16、或頁巖或三者共同混合進行處理，其適宜的原料處 理及成型工藝流程一般為：頁巖成煤矸石輥壓機細碎對輥機加計量 粉煤灰混合陳化庫混合增塑設備擠出成型機。生產(chǎn)工藝線中應說明的幾個問題： 頁巖或煤矸石的破碎設備采用了先經(jīng)輥壓機中碎 ，再 經(jīng) 細 碎 對 輥 機 細 碎 ，視 最 終 制 品 的 要 求 ，可 實 現(xiàn)物料最大顆粒小于 1 mm，這樣也便于和粉煤灰的 充 分 混 合 和 均 化 ，也 有 效 增 大 了 和 粉 煤 灰 微 粒 的 吸 附 接 觸 面 積 ，便 于 增 強 原 料 整 體 塑 性 和 制 品 擠 出 成 型。采用輥壓機進行原料的中碎，較之采用錘式破碎 機，更為經(jīng)濟、高效、實用

17、，詳細分析參見2，此處不再 贅述?？紤]到制磚生產(chǎn)中原料流量大的特點，生產(chǎn)線中輸送設備多采用螺旋式連續(xù)輸送機。此類設備在多 種原料喂入且不均勻時易導致排出料也不均勻，因此 設計中應先使多種原料在配料倉中首先預混合，實現(xiàn) 初 步 均 化 ，然 后 再 進 入 輸 送 設 備 和 混 合 機 中 進 行 混 合。陳化庫建議選用新型圓形陳化庫3，其優(yōu)點為：陳 化原料保濕性強，布料均勻不偏析，原料先進先出，不 易揚塵，占地面積小等。采用新型陳化庫，可實現(xiàn)原 料的充分高效陳化，也便于實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，一改傳統(tǒng) 陳化庫粉塵飛揚的形象。混合增塑設備的類型及選擇原那么前面已有陳述， 應說明的是，實際應用中，有的用戶把該類設備放在 陳化庫前，有的那么放到后面，有的那么前后均有。一般 建議，輪碾式混合機及行星式輪碾機放在陳化庫前， 其他類型那么放到陳化庫之后。當然，必要時前后均配 置這一類設備，那么更能保證制品的成型質(zhì)量。 參考文獻：1佟占勝，王宇航.圓盤篩式給料機的開展現(xiàn)狀與設計分析J.磚瓦，202111. 趙玉良，王宇航，李永鵬.新型圓形陳化庫及應用 J.磚瓦，20217.收稿日期：2021-09-1