页岩、煤矸石挤出成型要素分析与成型

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页岩、煤矸石挤出成型要素分析与成型




随着我国墙体材料改革的不断深入，现阶段制砖行业已广泛采用页岩、煤矸石制作烧结砖。但砖坯在挤出成型过程中，易出现坯体强度低、坯条四棱烂角等影响成品质量的状况。现笔者根据自己多年的生产实践经验，就提高产品质量的主要要素进行浅析，供探讨。

1、 原料的处理

原料的处理适当与否会直截影响成品的品质。如原料的颗粒粗大，混合不均，砖的断面会粗糙不平，切割困难，影响钢丝使用寿命等，还会带来焙烧困难，煤耗增高。

1.1 加强原料的制备

用页岩、煤矸石为原料制砖，原料必须要经过破碎、筛分处理。满足原料挤出成型要求。

1.2 原料颗粒级配处理

将破碎后的原料筛分，粒径组成应满足：<0.05 mm（塑性颗粒）占25%～30%，0.05 mm～0.5 mm（填充颗粒）占40%～45%，0.5 mm～2.5 mm（瘠性颗粒）占25%～30%。

1.3 原料增塑处理

将经过颗粒级配后的原料及内掺燃料（内掺燃料颗粒也需粉碎至3mm以下，按比例均匀掺配至原料中），加水至原料含水率11%～13%，搅拌均匀后，送至陈化库，原料陈化时间不少于48 h。

1.4 原料均化处理

将陈化后的原料再次搅拌后，送入真空挤出机挤出成型。

2、 合理选择真空挤出机的挤出压力和真空度

真空挤出机挤出压力的大小和真空度的高低，会对原料的挤出成型、砖的焙烧造成影响。

a.挤出机的压力与螺旋绞刀挤压段的螺旋角、绞刀叶片的线速度、机头的长度、机口的压缩系数、芯模的压缩系数、原料的含水率等有关。

螺旋绞刀挤压段螺旋角选用15.5°～21°（原料塑性低、砖孔洞率大时取小值）；绞刀叶片线速度选用0.6～0.8m/s（塑性低、孔洞率大取小值）。

真空挤出机螺旋绞刀的使用对原料挤出成型的稳定性带有周期性影响。在正常情况下，每套绞刀的使用周期，可分为三个阶段：初使阶段，即自然磨合阶段、稳定阶段、维持阶段。

绞刀的初使阶段，挤出机的负荷较重。因此，要求制作、修复绞刀时，绞刀叶片的两平面应平整光滑，或在初使阶段先生产一个班次的实心砖，让绞刀磨合至稳定阶段。

绞刀的稳定阶段是挤出机的优质高效阶段。此阶段生产高孔洞率的薄壁制品最为适合。

绞刀的维持阶段，即绞刀通过一段时间稳定期后，由于绞刀叶片外圆的磨损，叶片外圆与泥缸衬套的内壁间隙过大。外围坯料在螺旋推进的过程中，会通过间隙返流（返缸）。坯料在返流的过程中，原料密度、可塑性发生变化，这种变化导致原料整体结构不均衡并由此产生内应力。与此同时会产生大的剪应力和摩擦力，造成泥缸和坯条的温升过高，此应力大部分尚存于坯体中，造成坯体断面应力不均，坯体在挤出、干燥过程中开裂。因此，发现坯条温升过高时，应及时修复绞刀外圆和泥缸衬套内壁的阻旋条（膛线）。

b.机头的长短和方圆位置度的偏差，会影响挤出机的压力和坯体的成型质量。

坯料在螺旋推进的过程中，当坯料脱离绞刀头前端时，瞬间其截面形状是中空的。在推力和阻力的作用下，坯料受机头内空形状的制约，坯料向中心合拢而前行。坯料在前行的过程中，在多个外力的作用下，进行着剧烈而复杂的运动，使内应力和结构逐渐着趋于均衡，应力相应减少。因此，为使坯料间的应力降低，机头的长度和几何形状至关重要。

机头的长度，一般为挤出机挤压段泥缸内径的40%～60%（原料塑性低时取大值）。机头的进口轴线与机头的机口轴线偏差<1.5mm，机头内壁上与下和左与右与轴线的对称度<2 mm。

c.口的压缩系数，即机口的进出口截面积之比（压缩系数）为1.5～2（原料塑性低取大值）。

d.芯模的压缩系数，即芯头大端截面积之和与芯杆截面积、大（主）、小（副）刀臂截面之和之比系数为1.5～3（原料塑性低、孔洞率大取大值）。芯模应具有足够的强度和刚度，并具有足够的耐磨性，以延长使用寿命。在充分考虑芯具对机头内部坯料的阻力与机口内壁阻力和坯料的摩擦阻力相平衡的前题下，尽量简化芯架结构，以减轻坯料对芯架的作用力，提高坯体的二次愈合能力。

e.原料含水率（原料的成型水分）根据选择的挤出机类型而决定。硬塑挤出机原料的含水率可选择在11%～14%（原料塑性低取大值）。半硬塑挤出机原料的含水率可选择在14%～18%（原料塑性低取大值）。

f.真空压力，即真空挤出机的真空表显示的压力。当挤出实心坯条时，真空压力可选择在-0.06 MPa～-0.07MPa，如果真空度太高，坯体太密实，坯体透气性下降，会影响干燥和焙烧。当要挤出空心坯条时，真空压力可选择在-0.08MPa～-0.092 MPa（坯体的孔洞率越高则真空度越高）。

3、 合理调整坯条截面挤出速度

坯条的挤出成型参数，尽管对原料、绞刀、机头、机口与芯具等结构进行了优化组合，若没有切实可行的辅助措施来进行随机补偿与调整，要保证成型质量的持续稳定也是不可能的。因为还存在着原料性能的波动和芯具的磨损不均等，这些因素会导致坯条截面的挤出速度不均。如果坯条截面的挤出速度不均，坯体内会潜伏应力，坯体在干燥或焙烧时显现裂纹，甚至造成坯体开裂，影响产品质量。

为使坯条截面挤出速度均衡，从而在机口进口处和芯具间设置调速板（阻力板）和调速棒（阻力棒），可达到较好地使用效果。根据安装方式，不同阻力板和阻力棒可分为固定式和活动式两种。选择活动式较好，其调整范围大、调整方便。

3.1 调速板

调速板配置在机口的入料端的特定位置，以促使坯条四棱与中部挤出速度一致。

3.2 调速棒

调速棒配置在芯具间特定位置，以促使坯条中部挤出速度一致。

综上所述，利用页岩、煤矸石为原料生产烧结砖，其产量和质量的稳定性，有赖于半成品生产的稳定。在半成品的生产过程中，必须把握好原料处理、挤出成型过程中的关键要素，这样才能保证稳定的产量和质量。
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