浅析制砖原料的陈化机理和条件

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一、陈化的机理

陈化的含义和原理。在自然环境中，开掘出来的制砖块体原料，通过风吹日晒雨淋和攒堆“闷发”的风化，使大的块体进一步疏解的过程是陈化的第一步；原料通过机械强制破碎，原料从大的颗粒进一步变小，再经与水拌和后放置到料仓静置，同时由于颗粒受到外力强制破坏，颗粒本身的应力和存在裂隙，在水分子的作用下，应力集中处通过毛细作用被水分子“涨开”而开裂，大的变小，逐步变得更小，同时颗粒本身也得到水的滋润。机理是由于水分的O-H键的键能比矿物晶体间的分子间作用力稍强，而破坏晶体间的联接；个体粒径越小，表面积越大，与水分子的接触面也愈大，水分子的氢键个数与晶体分子接触的数量越多，这样物体被疏解。
为什么陈化后原料粘性增加？由于矿物质晶体内部分子受到周围分子的作用力，能量较低；而表面水分子与周围分子接触较少，但能量较高，因此表面能就大，吸附力较强，因而粘性增加。
二、陈化的必要条件原料的入仓粒度级配、入仓原料的含水率（水分）、仓內静止时间、陈化库的室内温度。
基于物料陈化的机理和实践经验，笔者认为原料的入仓粒度的选定依据是：首先根据原料的种类和制砖的品种，当以页岩类为主和生产承重砖（砌块）时，作为骨架的大颗粒要多些；当硬度较高的原料作为主导原料和生产非承重砖（砌块）时，要求作为骨架的大颗粒要少，相对增加填充颗粒（1毫米左右）数量，粘结颗粒的数量力求增加（一味的追求该颗粒则会增加设备的磨损和电力消耗；降低产量）。破碎加水搅拌后的物料（泥料），部分较大的颗粒吸水后疏解成为更小的颗粒，逐步形成粘结颗粒，利于成型的生产。
破碎加水搅拌后的物料即泥料，它的含水率是由成型的生产工艺要求决定的------不大于成型产品的含水率。尤其是目前硬塑挤砖机的工艺要求，当泥料的含水率高于成型要求后，产品发生变形，尤其是直接与窑车台面接触的一层的砖（底层）坯变形严重，形成废品、残砖。根据实践经验，泥料的含水率低于成型要求的含水率2—3个百分点，满足泥料在“闷发”时的水的毛细作用即可。
原料在仓內的静止时间。原料的最佳陈化时间测定原理，通过测定制砖原料经陈化后变形比与时间（天、小时）之间的关系，当以时间T（天、小时）为横坐标轴，变形比a为纵坐标轴，连结各点绘制成时间—变形比曲线。从曲线上找出变形比最大点，盖点对应的时间即为最佳陈化时间。通过不同地域和原料的测定大都在40小时至72小时之间，有的以软质页岩为代表的料，在自然环境中充分风化后，陈化时间更短。
陈化库的室内温度。根据工作实践，体会到同一个砖厂在夏季的陈化库的泥料比冬季好用；在搅拌时加热水比加凉水，利于成型生产。其原理是水分在在温度高的条件下，运动速度加快，与物料颗粒结合的更充分。所以，陈化库在设计时，根据不同的地理位置其室内温度有所区别，通常在北方冬季温度要求10--15ºC。

三、实例
某地有两个砖厂，其中一个是个体砖厂，另一个国有砖厂，这两个砖厂相距7公里，先有国有砖厂，后有个体砖厂。所用原料一致。以某矿煤矸石为主、辅以页岩。
个体砖厂的生产工艺流程：
取料混合→粗破→细破、筛分→成型挤出→干燥→焙烧→成品。
国有砖厂生产工艺流程：取料混合→粗破→细破、筛分→加水搅拌→皮带输送进入陈化库→成型挤出→干燥→焙烧→成品。
这两个工艺区别：在一个有陈化库，另一个为节省资金，没有设置陈化库。效果是国有的砖厂，达产达标，而个体砖厂三番五次到国有砖厂，求教并诉说：同样的原料，也偷偷地聘用过你们的岗位工，成型产量就是上不去，干燥窑、焙烧窑等砖坯用，就是有砖坯，通过干燥后烧成出来的成品砖，也不如你们的质量好；为增加成型产量从原料破碎的粒度着手把锤头的更换频率加大，筛网孔径变小，仅是成型产量有所提高，但是原料的成本增加了5元/吨；坯体质量：外观上扒角、烂芯；窑车底层砖坯变形；干燥后开裂；成品砖的抗风化低、抗压强度低。后来为了加强地企关系，告诉他应增设陈化库，以改变物料性能。在其加设陈化库后产量和质量均得以提高，成本降下来了。
总之，在原料通过陈化库的陈化达到，颗粒疏解，泥团松散，水分匀化，使颗粒表面的水分渗入到颗粒内部，使干湿不均匀或搅拌不充分的原料通过相互渗透而达到水分均匀一致，再进一步通过物理和化学变化来改进原料性能，利于挤出成型生产和干燥、焙烧，提高产品的产量、质量。