煤矸石烧结砖的生产工艺全解析

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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在煤矸石烧结砖的生产过程中，生产工艺的选择会受到原料特性及建厂投资额的影响。当投资额较高时，通常会倾向于选择机械化、自动化程度更高的生产流程；而投资额较低时，则可能会选择机械化、自动化程度稍低，但同样能够确保产品质量的生产工艺。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]1煤矸石烧结砖生产工艺流程概览[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]原料首先经过粗锤式破碎机的初步处理，随后通过皮带输送机运送至板式给料机。经过多道破碎、筛选和输送环节后，物料进入双轴搅拌机进行充分混合。接着，通过可逆配仓皮带机和陈化库进行进一步处理。之后，物料由多斗挖土机送入箱式给料机，再经由双轴搅拌挤出机进行挤压。随后，物料进入双级真空挤砖机进行成型，经过切条、切坯和自动码坯等工序后，进入窑车运转系统。在隧道式干燥窑和隧道式烧成窑中完成干燥和烧成过程后，自动卸坯并进行成品检验，最后出厂销售。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]2煤矸石烧结砖生产工艺流程（二）[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]原料首先进入料仓，经过振动给料机的初步处理后，通过皮带输送机运送至粗锤式破碎机。破碎后的物料再次经过皮带输送机，送入锤式破碎机进行进一步破碎。随后，物料通过皮带输送机进入高频振网筛进行筛选。经过筛选的物料随后进入双轴搅拌机进行充分混合，并通过皮带输送机送至陈化库进行陈化。陈化后的物料经过人工取料后，通过皮带输送机送入箱式给料机。接着，物料在双轴搅拌挤出机的挤压下，进入双级真空挤砖机进行成型。经过切条机、切坯机和运坯机的连续作业后，人工进行码坯。最后，物料在隧道式干燥窑和隧道式烧成窑中完成干燥和烧成过程，经过人工卸坯和成品检验后，即可出厂销售。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]值得注意的是，煤矸石烧结砖的工艺流程并非固定不变，实际生产中，可以根据需求灵活调整，将上述两个流程有机结合，以适应不同的生产需求。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]3.1原料的破碎工艺[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在煤矸石制砖过程中，原料的破碎工艺至关重要。不同产品品种对原料粒度的要求各异。通常，砖瓦工业中的产品可分为两大类：一是普通实心砖和低孔洞率的多孔砖（孔洞率小于30%）；二是多孔砖和高孔洞率的非承重空心砖。针对前者，破碎粒度可控制在2.5mm以下，采用二级破碎工艺，首道使用颚式破碎机，次道则选用锤式或风选锤式破碎机。而对于生产多孔砖和高孔洞率的非承重空心砖，原料破碎粒度需达到1.5mm以下，可采用二级或三级破碎工艺。二级破碎工艺流程为：先将原料粗碎至40mm～50mm，再经颚式或粗锤式破碎机，最后通过锤式或风选锤式破碎机精细破碎至所需粒度。若需更高标准，可加入带磨削装置的细碎对辊机，进一步将原料粒度控制在1.5mm以下。对于塑性不佳的原料，破碎后辅以陈化处理，便能满足非承重空心砖的生产需求。目前，这两种破碎工艺在我国设备条件下均具可行性、经济性，且被广泛采用。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]4.2破碎设备的选择[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（1）粗锤式破碎机
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]粗锤式破碎机集粗碎与中碎于一体，专为煤矸石、页岩等中硬性原料设计。大块物料进入粗碎腔后，先由横梁拦截，再受高速旋转的板锤冲击，破碎成小料后进入中碎腔继续破碎。而小于100mm的物料则直接进入中碎腔，接受板锤、反击板及物料间的多重撞击而破碎。该机设有底筛板和前后排料通道，确保合格物料在离心力作用下及时排出。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]粗锤式破碎机适用于处理平均直径≤500mm的物料块，破碎比通常为4~6，特殊情况下也可用于处理大尺寸物料块。在砖厂中，它常被用于原料的粗碎阶段，为后续的二级破碎做准备。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（2）锤式破碎机
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]锤式破碎机主要依赖铰接的快速回转锤头的冲击力进行破碎。其结构形式多样，包括立式、卧式、单转子和双转子等。出料处通常设有固定筛子，用户可根据需要选择合适的筛子来控制原料粒度。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]这种破碎机最适合破碎脆性物料，如煤矸石和页岩。对于坚硬或粘性物料则不太适用。单转子的破碎比通常在10[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]15范围内，而双转子可达到20[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]30。但需注意，其对原料含水率要求严格，一般不超过8%，否则易堵筛孔导致不出料。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（3）笼式破碎机
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]笼式破碎机由两个相对旋转的笼子组成，每个笼子包含2~3圈钢条。物料由装料斗进入两个笼子的中心区域，首先与最内圈钢条发生猛烈撞击而破碎。随后，在离心力的作用下被抛向下一圈钢条，并在此受到相反方向的撞击。这一过程持续进行，直至物料通过所有钢条为止。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]笼式破碎机特别适合用于破碎软脆性物料，例如工业炉渣、干粘土、页岩以及中硬煤矸石等。然而，对于坚硬物料，其破碎效果则不太理想。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]5.3原料的陈化处理工艺[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]原料的陈化处理，简而言之，就是将精细磨细并加入适量水分的原料，置于封闭的陈化仓内，使其颗粒充分湿润、疏解，从而增强原料的稳定性，进而改善其成型、干燥及焙烧性能，旨在提升产品质量。经过实践证明，经过4天陈化的原料制砖，其干燥废品率可降低12%，焙烧废品率减少6%，同时原料的塑性指数也能提升1.2。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在实际生产中，陈化均化库的形式选择与投资规模、生产能力以及原料特性紧密相关。常用的陈化库形式包括隔仓堆放装载机取料陈化库（侧面取料）和隔仓堆放人工取料陈化均化库（基本为端面取料）等。其中，隔仓堆放装载机取料陈化库设计巧妙，通过间隔堆料和刮料设备的前移，形成逐层覆盖的圆锥形料堆，适合物料的成分波动较小且对均化要求不高的场合。而隔仓堆放人工取料陈化均化库则更侧重于人工操作，适用于对均化要求较高或产量较小的砖厂。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]这种陈化均化库的设计与上一种相似，其间隔同样采用四面设隔墙的方法。与上一种不同的是，这种设计在厂房内不设置装载机的工作空间，因此建筑面积更小，存料量却更多。由于减少了与空气的接触，其陈化效果也更为优异。虽然采用了地下胶带输送机出料，增加了基础工程投资，但其剖面形式如图1所示，仍然具有很高的实用性。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在胶带输送机上方地面的适当位置留出料口，并盖上盖板。出料时，只需移开盖板，原料便会自然滑落一部分。随后，工人可以通过人工方式将原料扒至出料口，再卸至胶带输送机上。这种设计虽然劳动环境稍差，但工人劳动强度较低，生产动力消耗也较少，总体投资并不高。对于年产6000万标砖的烧结砖厂而言，每班仅需两人便可满足生产需求。因此，这种陈化库在中小型砖厂中得到了广泛的应用。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]此外，还有纵向挖料陈化均化库的设计方案可供选择。其厂房宽度一般以相邻成型工段厂房的模数宽度为基础，并结合国产多斗挖掘机的尺寸进行优化设计，以最大限度地减少无用空间并增加库存原料量。该设计还将料库设计成半地下式，以适应多斗挖掘机的工作特点。此外，通过巧妙地布置平台和皮带走廊，不仅满足了落料要求，还增强了陈化均化库的稳定性。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在布料方式上，这种设计通常采用圆锥形堆料方式，虽然人字形堆料方式也有采用，但其堆料设备相对复杂且物料粗细颗粒离析现象较严重。取料则采用多斗挖掘机进行，一人便可操作，极大地减轻了工人的劳动强度并提高了工作效率。因此，这种陈化均化库在国内较现代化的烧结砖厂中得到了广泛的应用。同时，根据实际需要，也可以在料库纵向方向上将其间隔为多个单料库进行使用。
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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]这种陈化均化库的布料方式独特，采用波浪形（或称锯齿形）堆料。在料堆纵向，堆料点位于若干条平行线上，通过堆料设备，料堆底部先堆成若干等腰三角形条带，这些条带紧靠且平行。随着堆料的继续，波谷被逐渐填满，形成新的波谷，直至整个料堆完成。这种方式有助于减少堆料时的粒度离析。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]该陈化均化库的布料通过一条可逆配仓皮带机在料库纵向上实现，两端则分别采用横方向上的可逆配仓皮带机。出料则由夯车式多斗挖掘机完成，挖斗在料库宽度内左右移动，均匀取料，并倒入与挖掘机固定的胶带输送机上，再输送到下一个工段。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]需要注意的是，这种陈化均化库的布料设备需悬吊在厂房屋架下弦，对厂房结构要求较高，从而增加了建筑成本。然而，其料库设计为半地上式，地面以上部分约4米高，大部分原料处于封闭状态，确保了良好的陈化效果。此外，料库四面设隔墙，提高了空间利用率。该陈化均化库还采用全自动匀速运行控制，预计将在未来自动化程度高的大型工厂中得到广泛应用。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]6.4 煤矸石烧结砖的成型工艺[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]成型工艺是煤矸石烧结砖生产中的关键环节。经过陈化的原料，通过双级真空挤出机精心加工，形成具有特定强度、外观形状和尺寸精度的泥条。随后，这些泥条经过切条机与切坯机的精细切割，最终制成符合要求尺寸的砖坯。在成型过程中，挤出压力和真空度的控制至关重要，它们直接影响到砖坯的质量。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]为确保砖坯的高质量，双级真空挤出机的挤出压力需达到至少1.5MPa，真空度则要超过80%。若需生产更高质量的承重烧结砖或薄壁制品，这些参数则需进一步提升至2.2MPa和88%以上。同时，原料的塑性也会影响到成型工艺的需求，塑性较差的原料需要更高的挤出压力和真空度，而塑性较好的原料则可以适当降低这些要求。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在成型过程中，可能会遇到一些常见问题，如坯体强度不足、成型密度不够以及切割尺寸不稳定等。这些问题可能源于原料含水率过高、挤出压力不足、原料级配不合理或切割设备固定不准确等。针对这些问题，我们可以采取相应措施，如降低原料含水率、提高挤出压力、调整原料级配和校准切割设备等，以确保煤矸石烧结砖的成型质量。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]7.5 煤矸石烧结砖的干燥工艺[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在煤矸石烧结砖的生产过程中，干燥工艺是一个至关重要的环节。干燥介质，包括其温度、湿度和流速，对坯体的干燥速度和质量有着显著的影响。干燥介质的温度和湿度不仅影响坯体的外扩散速度，还对内部水分扩散速度产生作用。在排除自由水后，坯体的收缩阶段，其干燥速度主要取决于外扩散速度。因此，在确保干燥质量的前提下，优化干燥速度成为关键。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]为实现坯体在干燥室中的高效干燥，必须根据原料的干燥性能来选择合适的干燥介质参数。高敏感性原料通常需要较低的温度和较高的湿度，而低敏感性原料则相反。理论计算和实践证明，干燥室中干燥介质的热工参数应控制在以下范围内：进干燥室时的介质温度为120℃至150℃，排出废气的温度为35℃至45℃，排出废气的相对湿度为90％至95％，而干燥介质的流速则维持在1.5m/s至4.5m/s之间。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在干燥过程中，还需要对温度曲线和湿度曲线进行精心调整。随着坯体干燥时间的延长，温度应逐渐升高，相对湿度则相应降低，且变化过程中不应出现突变，以避免因温度、湿度突变导致的坯体开裂问题。送风段的长度是影响温度、湿度曲线调整的关键因素，其长度需要根据产量和干燥质量的要求进行合理设定。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]①均匀分配整支热风道内的送风量；
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]②采用分段送风策略；
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]③灵活调整热风支道的断面尺寸。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)](3)稳定控制干燥室的零压点
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]干燥室的零压点位置受到送风量、排风量、干燥室内码垛位阻力和坯体干燥性质的综合影响。在正常生产过程中，应确保零压点位置保持稳定。若零压点向进车端移动，可能是由于干燥室排风量减少或送风量增大所致，这两种情况都可能导致坯体表面产生裂纹。相反，若零压点向出车端方向移动，则可能是由于送风量减少或排风量增大所造成，同样会影响坯体的干燥质量。因此，在干燥室正常运行时，必须保持零压点的相对稳定。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)](4)合理设定干燥周期
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]坯体的干燥周期长短受到多种因素的影响，包括原料特性、干燥介质参数以及设备性能等。在生产过程中，需要根据实际情况灵活调整干燥周期，以确保坯体能够达到理想的干燥效果。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)](4)合理设定干燥周期
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]坯体的干燥周期受多种因素影响，包括原料特性、坯体特性、干燥室结构和干燥介质等。在实际情况中，需要根据这些因素灵活调整干燥周期，以确保坯体能够达到理想的干燥效果。特别是原料的干燥敏感性和临界含水率，以及坯体的形状、尺寸、成型水分和干燥残余水分，都是影响干燥周期的重要因素。此外，干燥室的结构设计是否合理，能否使坯体在任意横断面上得到均匀干燥，也是决定干燥周期的关键因素之一。同时，干燥介质的温度、湿度和流速也会对干燥周期产生显著影响。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在坯体形状、尺寸已定，干燥室结构不变，干燥介质的温度、湿度、流速变化控制在规定范围内，且坯体成型水分和残余水分波动不大的情况下，坯体的干燥周期主要与原料的干燥敏感性有关。根据众多砖瓦厂的实践经验，我们可以得出干燥敏感性与干燥周期的大致关系如下：

• [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]当干燥敏感性系数K小于1时，干燥周期约为12h~20h；
• [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]当K在1[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]1.5之间时，干燥周期约为20h[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]26h；
• [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]当K在1.5[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]2之间时，干燥周期约为26h[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]32h；
• [color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]当K大于2时，干燥周期则可能达到32h~48h。
  

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]这样的关系为我们提供了根据原料的干燥敏感性来粗略估算干燥周期的依据，有助于我们更好地控制坯体的干燥过程。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]8.6煤矸石烧结砖的烧成工艺[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]（1）烧成设备的形式
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]目前，煤矸石空心砖的烧成设备主要分为轮窑、直通道三心拱轮窑和大断面平吊顶隧道窑三类。其中，隧道窑焙烧技术近年来发展迅速，尤其是大断面平吊顶隧道窑，其设计和应用已日趋成熟。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]a. 轮窑。轮窑是一种常见的连续式焙烧窑炉，特别适用于中小型砖瓦厂。其焙烧空间呈环形隧道状，隧道内设有横隔墙，并等间距地开设窑门，窑门的数量通常用来衡量轮窑的规模。砖瓦在焙烧道中码放成固定不动的坯垛，煤则从窑顶的投煤孔投入进行燃烧。由于“火焰”在隧道中连续运转，因此轮窑实现了一种连续的烧成过程。高温气体在冷却带经过砖垛加热后，供焙烧带燃料燃烧，而燃料燃烧产生的烟气则经过预热带，对砖坯进行预热，从而降低了排出的烟气温度（约在100℃～150℃之间）。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]b. 直通道三心拱轮窑。这种窑炉是在传统轮窑的基础上进行改进的，其特点在于……（此处可接续关于直通道三心拱轮窑的描述）。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]①上拱平缓，烧成时窑断面温差小，热气流阻力低于传统轮窑，使得火行速度更快，产量也相应提高；
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]②支烟道和主烟道主要位于地平面以上，简化了地下工程，省去了弯窑部分，不仅施工便捷，还使烧成操作不受地形限制，布局更加灵活；
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]③采用机械化装出方式，降低了工人的劳动强度，避免了高温作业；
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]④与大断面平吊顶隧道窑相比，造价更为经济实惠。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]c. 大断面平吊顶隧道窑。这种窑型在煤矸石空心砖生产中占据领先地位。它不仅产量大、产品质量上乘，还能节约燃料、改善劳动条件。在发达国家已广泛应用，我国随着新型墙材的崛起，这种窑型的数量也在不断增加，技术水平也在不断提升，目前已有不少断面宽度分别为4.6m、6.9m和9.2m的隧道窑投入使用。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)](2) 合理温度制度的制定
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]温度制度通过温度曲线来体现，它反映了烧成过程中温度随时间的变化规律。温度曲线通常包含预热升温、最高焙烧温度、保温时间和冷却曲线四个阶段。制定温度曲线时，必须综合考虑制品的物理化学反应特性、原料质量、泥料成分、窑炉结构以及窑内温度分布的均匀性等因素。
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[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]a. 预热带应缓慢升温，使砖坯能够逐步脱水。根据砖坯的干燥程度，需要合理控制隧道窑首个车位的温度，一般不超过100℃[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]105℃。在随后的5[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]6个车位中，温度应缓慢上升。特别需要注意的是，砖坯在300℃以下的低温阶段的升温速度要控制得当，以排除坯体内的残余水分，避免因升温过快导致坯体开裂或塌车事故的发生。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]按窑炉窑内温度的划分，低于600℃的区域属于预热带。在坯体水分排出后，至500℃前的升温可以稍快，一般控制在80℃/h左右。然而，当温度达到573℃时，需特别留意缓慢升温，以防范制品因β-石英转化为α-石英时产生的0.8%体积膨胀而出现裂纹。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]接着是焙烧温度与保温。煤矸石烧结砖的最高烧成温度通常设定为1050℃。但采用较低温度并延长保温时间同样能达到烧成要求。通过适当降低最高焙烧温度、增加高温车位数量和延长保温时间，可以更有效地利用燃烧热量，使制品烧成更加均匀。这种焙烧方法被称为“低温长烧”或“小火分散烧法”。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在焙烧过程中，需注意砖坯软化的问题，特别是在高温阶段。砖坯中的细粉微粒在800℃后开始形成液相，随着温度进一步升高，液相逐渐增多，导致可塑变形现象出现。因此，在高温阶段应保持缓慢的升温速度，以确保物理化学反应能够均匀且完全地进行。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]当制品焙烧至最高温度或略低时，根据砖的烧结性、窑炉温度的均匀性以及高温阶段的升温速度等因素，进行4~8小时的保温，以确保制品内部和外部都能获得一致的烧结。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]最后是冷却控温以防止冷裂。随着制品的冷却，烧结砖会产生正常的收缩。当温度降至800℃左右时，坯体中大部分粘性大的高温熔液已冷却成玻璃态。此时，若冷却速度过快或不均匀，会产生一定的应力，但这种应力通常会被制品的可塑变形所抵消，不会导致裂纹。然而，在制品进入冷却带后，温度低于800℃时，冷却速度的选择就至关重要了。它取决于制品的弹性性质和机械强度。因此，在中温阶段，随着砖体与气流温度差的缩小，可以适当地加快冷却速度。
[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]在制品的冷却阶段，我们需格外小心。当制品从焙烧带转入冷却带时，其冷却速度会迅速加快。特别是在制品达到573℃时，由于α-石英向β-石英的转化伴随着体积收缩，因此在这一关键时刻，我们必须确保缓慢冷却，以防止制品出现裂纹。而在温度降至400℃以下后，虽然可以适度加快降温速度，但当温度降至230℃左右时，方石英的快速体积收缩现象会出现。因此，此时若冷却速度过快，同样会导致制品裂纹的产生。
来源说明：内容来源于百度

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