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蒸汽搅拌技术、成型设备和窑炉选择在6000万块规模高掺量粉煤灰烧结砖生产线设计中的运用探讨发布日期：2010年08月20日点击数: 37建设一条高掺量粉煤灰烧结砖生产线，其生产规模、粉煤灰掺量、总投资、生产成本和经济效益，是反映该生产线重要的6大技术经济指标。有一些高掺量粉煤灰烧结砖项目，投产以后一直存在粉煤灰掺量不高及投资过高的问题，多数是工艺选择不当和设备选择不当造成的。我们通过自己对设计的体会，和先后考察国内高掺量粉煤灰烧结砖生产线收集的大量技术数据，提出我们的技术观点和思路，与同行们共同探讨。1、蒸汽搅拌制备原料的提出目前，高掺量粉煤灰烧结砖生产工艺中的原料制备有三种形式：混料机+陈化+轮碾型；粉磨陶土（或膨润土）型；蒸汽搅拌型。第一种工艺方式是目前大多数高掺量粉煤灰烧结砖生产线采用的原料制备方式，这种方式基本上是在传统的生产工艺基础上，增加了混料、陈化和轮碾等工序，3年前，这种方式几乎成为高掺量粉煤灰烧结砖的标准工艺。受胶结料（粘土或页岩）塑性指数的限制，混料机+陈化+轮碾的生产工艺普遍存在粉煤灰掺量不高的问题，实际生产中大多数生产线的粉煤灰的掺量低于50%，工艺流程中的关键设备轮碾机多数使用效果不好，被闲置在一边。 不仅如此，采用大型隧道窑并且自动化程度很高的高掺量粉煤灰烧结砖生产线，由于投资过大经济效益都很差，很多生产线处于亏损状态。而采用轮窑或中型以下隧道窑的生产线，因工艺流程简单、投资少反而经营状态较好。看来，混料机+陈化+轮碾的生产工艺不仅没有真正解决粉煤灰掺量的问题，反而工艺流程复杂，环节过多，投资增加，实际情况不容乐观。采用粉磨陶土（或膨润土）作为粘结剂生产高掺量粉煤灰烧结砖的方法最初始于东北的辽宁省，是从铸造行业利用膨润土固结型砂的做法中借鉴过来的。我院曾于1998年在承担贵州省科委下达的“高掺量粉煤灰烧结砖研究”课题时，利用贵阳市郊区孟关乡的陶土做“磨细陶土对粉煤灰掺量影响”的实验，采用瓷坛磨对陶土和钙基膨润土进行物理磨细,然后掺兑不同比例的粉煤灰作对比.实验证明，随着陶土细度的增加，塑性指数提高，粉煤灰的掺量增加，这一特性用膨润土作实验效果更加明显（参见表1）。2003年夏天，全国墙材科技信息网和砖瓦杂志社联合在石家庄举办高掺量粉煤灰烧结砖学术研讨会，并组织参观了衡水市国新建材有限公司一条高掺量粉煤灰烧结砖生产线，该生产线就是采用添表1：磨细陶土对高掺量粉煤灰塑性的影响粉煤灰掺量( % )胶结剂名称主要矿物细度(目)成型水分( % )塑性指数60陶 土高岭石100 / 20018218.0/9.5钙基膨润土蒙脱石100 / 20018219.5/11.070陶 土高岭石100 / 20018217.0/8.0钙基膨润土蒙脱石100 / 20018217.5/8.580陶 土高岭石100 / 20018216.5/7.0钙基膨润土蒙脱石100 / 20018217.0/8.0注:粉煤灰掺量均为体积比.加磨细陶土的办法来提高粉煤灰掺量的，与会的专家和学者基本肯定了这种生产方法，但同时也指出该方法的不足和局限性。事实上，无论是东北、河北省或者是我们贵州省，粉磨陶土（或膨润土）作为粘结剂生产高掺量粉煤灰烧结砖的方法并没有被广泛推广采用。分析其原因，一方面是过高的生产成本成为采用该技术的障碍，另一方面不是所有的粉煤灰都能适合采用加磨细陶土（或膨润土）的办法。不仅如此，磨细陶土的方法，还对原料的含水率有严格的要求，大多数原料不经烘干处理，很难达到磨细设备工艺的要求。所以，这种方法存在很大的局限性和难度。采用加过热蒸汽搅拌处理原料的方式提高粉煤灰的掺量，严格来讲，还是一种传统的加工方法，早在七十年代，原北京市南湖渠砖厂和天津长征砖厂就利用过热蒸汽对混合料进行搅拌处理，从而提高原料的可塑性并降低干燥裂纹，取得非常好的效果。这是因为蒸汽是一种良好的热湿载体，它能快速、均匀地使每一个粘土颗粒形成水膜，促使粘土泥料潜在的可塑性得以充分发挥，从而提高了粉煤灰的掺兑量，泥料通过加入蒸汽处理之后，温度也随之升高，实现“热挤出”成型。实践证明，加蒸汽搅拌处理高掺量粉煤灰烧结砖混合泥料的方法有三大优点：1）泥料可塑性得到改善，有利于提高粉煤灰的掺入量；2）提高砖坯内扩散能力、加速了干燥脱水，可以实现快速干燥和减少裂纹的产生；3）减少成型阻力、降低挤出机的动力消耗、节约能源，可以采用挤出压力2.0MP左右的普通双级真空挤出机成型。所以，利用蒸汽搅拌提高可塑性的原理，达到提高粉煤灰掺量的目的，成为高掺量粉煤灰烧结砖生产的“新”方法，该工艺简单、实用、投资少，而且容易掌握，对生产成本增加有限。目前，该方法在我院设计的部分生产线上得到推广应用，并且逐渐受到业内人士的关注。2、成型设备挤出压力的探讨以前，我们在研究高掺量粉煤灰烧结砖生产工艺的时候，得到的结论是，由于粉煤灰没有塑性，得出粉煤灰的掺量越高、挤出压力越大的结论，所以生产高掺量粉煤灰烧结砖必须选择高挤出压力的双级真空挤出机。可是实际生产中并非完全遵循这一结论。我们发现，大多数选用标称挤出压力超过3.0MP的“高压力双级真空挤出机”用户，实际挤出压力在1.52.5MP之间，很少真正达到3.0MP以上的挤出压力。而山东、辽宁的一些高掺量粉煤灰烧结砖厂只选用标称挤出压力为2.0MP的普通双级真空挤出机，生产情况仍然比较理想。特别是采用蒸汽搅拌技术以后，由于泥条的挤出阻力减少，完全可以选用普通的（挤出压力在2.0MP）双级真空挤出机。实践证明，采用普通挤出压力挤出机的高掺量粉煤灰烧结砖生产线，由于挤出机的动力消耗低、产量高，生产成本比选用高压力挤出机的生产线低，因而产品有较强的竞争能力。因此，生产高掺量粉煤灰烧结砖是否一定要选择高压力双级真空挤出机，是值得进一步研究和探讨的问题。一般来讲，如果采用加入磨细陶土（或膨润土）的方法、以及加入蒸汽进行搅拌的生产工艺，选用普通双级真空挤出机就能满足高掺量粉煤灰烧结砖的工艺要求。而以生产多孔砖为主的生产线，建议还是选型3.0MP压力以上的挤出机为好。而以生产实心砖为主的生产线，则应采用2.0MP压力的挤出机。所以，是选择高压力挤出机，或者是选择普通压力的挤出机，要依据原料的特性并且结合采用的生产工艺方式来确定。3、3.0米中断面隧道窑的优点国内高掺量粉煤灰烧结砖生产线现行采用的烧砖窑型主要有：1）断面宽度大于4.6米的吊平顶大断面隧道窑；2）断面宽度2.53.0米的中断面隧道窑；3）宽度3.64.0米的轮窑。吊平顶大断面隧道窑的生产线多数配备自动化码坯的“上下架”系统和自动码坯系统，自动化程度高，需要比较复杂的窑车运转系统，所以投资大；中断面隧道窑的生产线一般采用传统的正压（或负压）干燥室，人工两次码坯，机械化程度较高，投资相对较低；而采用轮窑的生产线投资最低，但劳动强度和劳动条件较差，但投资最省。在我国目前的市场条件下，那些采用吊平顶大断面隧道窑的生产线虽然自动化程度最高，但经济效益却不好，大多数这样的生产线不如采用中断面隧道窑或采用轮窑的生产线。选择一个合适的窑型，是关系到高掺量粉煤灰烧结砖生产线能否生存的大事。必须予以高度的重视。根据我们多年的设计效果和考察国内同类项目取得的资料表明，吊平顶大断面隧道窑虽然技术先进，但系统复杂，投资太大，生产成本过高，至少在目前情况下，是不适合我国现在国情的。而中断面隧道窑和轮窑技术成熟、系统简单、生产成本低、投资适中，是当前砖瓦行业采用最多的窑型。但是，我们应当还注意到，随着社会经济的不断发展，原本用工低廉的劳动力，现在价格也不断上涨，这是社会进步与发展的标志，许多采用轮窑的砖厂都感受到了用工困难的压力，在广东、浙江和江苏三省“民工荒”的问题实实在在地凸现出来，导致生产成本不断上升，相比之下隧道窑的优势越来越明显，这是今后的趋势。各种窑型的对比情况见表2，通过优化对比，我们院设计的新型3.0米“三心拱”中断面隧道窑的优点比较突出。表2 ：三 种 窑 型 的 对 比 结 果序号比 较 项 目3.0米中断面三心拱隧道窑4.6米大断面吊平顶隧道窑54门轮窑1设计生产能力6000万块/年6000万块/年*6000万块/年2选择窑的数量2条2条1座（54门）3窑的规格1183.0米1324.6米宽3.9米、门距5米4窑的高度（米）1.8331.332.70米5单条（座）窑造价100.0万元200.0万元140.0万元6运转系统造价30.0万元60.0万元/7以上造价合计230万元460万元140万元8配备窑车的数量150台180台/9单台窑车的价格0.80万元1.45万元/10全部窑车的造价120.0261.0转运机具10万元11窑系统总价（第7项第10项）350万元721万元150万元12系统的复杂程度简单复杂简单13用工人数少最少最多14运行管理成本低高低 不难看出，我们以年产量6000万块高掺量粉煤灰烧结砖生产线为例，4.60米吊平顶大断面隧道窑的造价是轮窑的4.8倍，是3.0米中断面隧道窑的2倍。如果我们不是烧制高档的清水砖（或装饰砖）产品，完全没有必要花大价钱建造华而不实的吊平顶大断面隧道窑。4、结束语综上所述，在以生产高掺量粉煤灰烧结承重多孔砖为主要产品纲领的前提下，我们认为采用“蒸汽搅拌混合料提高粉煤灰掺量、混合料强化搅拌与陈化处理、普通压力双级真空挤出成型、小型人工隧道式正压干燥室干燥、3.0米双孔中断面三心拱隧道窑焙烧”的两次码烧工艺技术方案，是目前投资少、见效快的方案之一。这个方案充分体现 了“适用的就是最好的”理念，讲求实际、摒弃繁杂，使技术方案在确保产品质量和产量