烧结砖生产过程中常见问题及处理

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烧结砖生产过程中常见问题及处理




1.原材料中的三氧化二铝
三氧化二铝是原材料中非常重要的成分之一，也是烧结砖生产中的“增强剂”，可提高制品的强度。当含量超过18%时制品强度明显增加，当含量低于10%时制品强度会明显下降。含量越多制品的烧结温度也高，增加热耗。当其含量超过30%则不宜使用。
2.原材料中的氧化钙
氧化钙：即生石灰，在自然界中以碳酸钙（CaCO3）即石灰石状态存在。氧化钙遇水生成氢氧化钙（Ca(OH)2），即熟石灰，体积膨胀2～3倍，使制品产生石灰爆裂直至砖体崩溃。在原材料中石灰石以块状存在时，且含量较高，石灰爆裂很难避免。在一定条件下氧化钙也会和水汽中的硫酸化合生成硫酸钙CaSO4（石膏），其易溶于水，当随水渗到砖体表面时，水分蒸发硫酸钙以白色粉末状沉淀于砖的表面，是为泛霜。国家质量标准规定：优级品的砖不允许出现泛霜。
3.原材料中的三氧化硫
三氧化硫：三氧化硫多来自燃煤及煤矸石中，可把燃煤或煤矸石放入火中燃烧，如发出刺鼻的硫磺味则是含硫较高。在含硫较高的煤堆或煤矸石堆上有时还可见黄色的“腰带”是为硫析出所致。
必须说明的是硫还是产生泛霜的“帮凶”。对于含硫太高的煤，或煤矸石，最好是不用。至少也应尽量少用，使混合料中的三氧化硫含量少于1%。
4.混合料中的颗粒级配
颗粒级配，或称颗粒组成，是指混合料中不同粒度的泥料在总量中所占的百分比。烧结砖在国外叫粗陶，不是瓷器，不需要太细的泥料。在挤出成型中，不同粒度的颗粒所起的作用是不一样的。其中粒径小0.05mm的粉料称塑性颗粒，用于产生在挤出成型时所需要的塑性，把泥料粘在一起。当然，这些细小的颗粒必须是黏土或具有类似黏土性能的页岩、煤矸石或其他材料。否则，如对于河沙，粉磨得再细，也是没有塑性的。其次是粒径为0.05～1.2mm的部分叫填充料的颗粒，其作用是控制产品在干燥时所发生的过度的收缩、裂纹及在塑性成型时赋予坯体一定的强度。至于粒径为1.2～2mm的粗颗粒，在坯体中起到骨架作用，有利于干燥时排出坯体中的水分。空心砖生产原料颗粒不宜大于2mm。
合理的颗粒组成应该是塑性颗粒占35%～50%；填充性颗粒占20%～65%；粗颗粒＜30%，绝不允许有大于3mm颗粒。因其不仅会降低制品的强度，还会因收缩不匀而产生干燥裂纹。
5. 制作机口时应考虑的线收缩率
线收缩率：线收缩率分为干燥线收缩率和焙烧线收缩率，分别指干燥的砖坯比湿坯缩短了的百分率和成品砖比干坯缩短了的百分率。其中应特别注意的是干燥线收缩率，因为它和砖坯在干燥过程中产生的干燥裂纹有直接关系，干燥线收缩率越大，产生干燥裂纹的危害也越大。两种收缩率之和是总收缩率，是为制作机口时应该比规定的成品砖放大多少的依据。
6.掺加内燃热值及调整
我国采用内燃烧砖，当前国内的先进水平为每kg原料中内掺热量260~280kcal，一般较好的水平是300~320kcal。在产煤地区有高过400kcal/kg原料或更高的，那是高内燃砖，有些浪费。掺入的内燃料有煤也有煤矸石等可燃材料。
当采用内掺煤时应先确认其发热量为每1kg多少kcal，除以300~320，即为每1kg煤可配用多少kg页岩，写成公式就是：煤的发热量&pide;300~320＝每1kg可配入页岩kg数量。如果用的是煤矸石或粉煤灰，在测定出其每1kg的发热量后应先减去其本身烧结时所需的发热量，320kcal/kg煤矸石，剩下的才是富裕的发热量再除以300~320即为每1kg该种煤矸石可以配用的页岩或黏土，写成公式就是：
（煤矸石的发热量－320）&pide;300~320＝每kg煤矸石可以配用的页岩（黏土）的kg数量。
如果其本身的发热量就小于320kcal，则不仅没有富裕发热量，在内掺煤时，还应先补足它烧结时所需要的发热量才行。生产中，应先计算出各种原料的配合比，坚持定量搭配，均匀给料，对页岩、黏土、煤矸石等用量较大的原料可采用箱式给料机，调整好给料闸板等调节装置随时检查保持不变，对煤炭等用量较少的燃料，宜采用更为精确的自动配料机，精确给料，并应根据煤的发热值变化随时调整配入比例。
煤的热值应现场取样，即在煤堆多点均匀采样约1kg，粉碎后用四分法制样、烘干，在发热量测定仪中测出热值，宜采用平行法检测同一样品，检测两次，其误差应小于30kcal/kg，否则应重新测试。
在生产现场，每批来煤均应取样检测。
7. 搅拌加水的控制
加水搅拌的目的是使水和粉料充分混匀，希望每一颗粉料的外表面都与水紧密接触。因此一是加水位置应在搅拌机的进料端，采用喷水形式对着来料皮带上落下的粉料，不但给水均匀，又有一定的防尘效果。二是时刻保持搅拌机的搅拌刀片完好，因为在搅拌机中泥料和水全靠搅拌刀的旋转翻滚搅动搅拌，工艺规定搅拌刀的叶片长度磨损达20mm必须更换修补。三是给料必须均匀，任何时候都必须看见搅拌刀的搅拌叶片的顶端。那种在搅拌槽斗中堆满粉料的作法，其上部粉料根本没有参与搅拌，就走向搅拌机的出料口，纯粹是自欺欺人，决不可取。
第一道搅拌要求加入成型水分的80%~90%。现场可采用以下直观方法进行评估。随手在搅拌机的卸料皮带上，抓一把搅拌好了的泥料，用手紧握约半分钟，张开手掌，泥料成团。用手指轻轻一弹泥团散开为合格。如握不成团，说明水分偏少，如弹不散，则是水分偏多。均应调整。
8. 成型含水率的控制
可用快速水分测定仪，或把刚切出来的湿坯现场立即称重，记录在案，并记下当时挤出机`下级电机的负荷电流和切坯机每分钟的切坯次数。将该湿坯置于化验室的方盘中，切碎放入干燥箱中烘干至恒重（烘干透），两者重量差即为其成型水的质量，除以湿坯重量是为相对成型含水率（或称湿基含水率），如除以干坯质量则为绝对成型含水率（或称干基含水率）。不同泥料、不同挤出设备，所需要的成型水分相差较大，如硬塑挤出的煤矸石砖的成型含水率只有13%～14%，而软塑挤出成型的黏土砖的成型含水率高达22%或更多，应根据本厂原料及设备能力，在确保设备安全的情况下尽量降低成型水分。
砖坯的成型含水率每班检测不少于两次；
在提取样品砖坯时，必须记录下当时挤出机`挤出电机的负荷电流，泥条的挤出速度（每分钟多少根泥条）。
这是因为砖坯的成型含水率与挤出电机的负荷电流成反比；和成型含水率与泥条的挤出速度成正比，即成型含水率越高，泥条出得越快。另外，成型含水率还和砖坯强度成反比，即成型含水率越低砖坯越硬，久而久之，只要看一下电机的负荷电流，数一下泥条速度，踩一下砖坯的强度，就可以评估当时的成型含水率了。
9. 坯体含水率不均匀的调整
同一个砖坯两半块的含水率差异太大的原因：挤出机的首节螺旋绞刀和其余的绞刀不一样，有一个副叶，制作时，对副叶的位置、螺旋角、尺寸都有严格的要求，生产中可以发现绞刀的主叶片只是正面被磨损，其背面基本没变，绞刀的副叶则正面和背面同样磨损，其使用寿命比主叶短了一半。
这是因为在泥缸里的泥料是被螺旋绞刀叶片推挤前进的，如果首节螺旋绞刀只有主叶，则主叶的绞刀尖转在那一方，那一方就挤出更多的泥料，其对应的一方只能是“顺便带一点”泥料出来。有了一个和主叶对称的副叶以后，情况就不一样了。后面绞刀推过来的泥料被副叶劈开分了一半，于是主叶和副叶把泥料齐头并进推向机口，挤出的泥条两侧泥料基本一致，不会这半块硬，那半块软了。
所以在不要副叶的情况下，同时检测同一个砖坯两半块的含水率明显不同，而且越是往砖坯的两头其含水率差异越大，到两端的20mm左右差异多在2个百分点以上。
于是，在干燥、烧结过程中，砖坯较硬的半块，含水量较少，收缩也较少，另一面则收缩较大。同块砖坯“各唱各的调”能不产生裂纹吗？
首节螺旋绞刀副叶一旦磨损太大，生产中可见泥条出来后不是直线前进，而是蛇形爬行，必须立即拆换修补首节螺旋绞刀，不能怕麻烦。
10. 成品砖掉角的原因及防止
掉角是普通实心砖的一种常见病，指砖的四角十分脆弱，一碰就坏，运到工地上的砖没有四角全成椭圆形，原因是挤出机`的螺旋绞刀严重磨损，特别是首节螺旋绞刀的叶片外径磨损到盖不住一块砖的四角时的必然后果。
挤出机`里的泥料是靠旋转的螺旋绞刀的叶片推挤前进的，只有螺旋绞刀叶片的面积大于挤出泥条的横断面积，才有可能对泥条全面施压挤出完整的泥条，如果螺旋绞刀叶片的外径小于泥条断面的外接圆，其压不住的部份就只能“吃”绞刀叶片外缘“漏”出来的泥料，没有被压紧、含水率高，烧出来的砖就四角疏松，一碰就掉角了。
其实这一情况，在泥条出来时极易发现：刚切出来的砖坯，用手捏其四角如果比其它部位软得多，甚至捏出水来，就可能会掉角。
11. 坯体出现的螺旋纹或S形裂纹
螺旋纹及S形裂纹指实心砖的大面上出现象花卷一样的许多同心椭圆形的裂纹，或呈S形的平行曲线裂纹，均属于废品。由于泥料在挤出机`里被螺旋绞刀叶片推挤前进时断面各点的前进速度并不一样，总是中间快周边慢，这种速度差就把前进的泥料撕成若干层，这些分层的泥料在随螺旋绞刀旋转时就裹成了“花卷”，在相邻两层泥料之间则挤满了空气及挤出来的水，没有粘结成一个整体，而出现螺旋纹或S形裂纹。
这一问题，在砖坯切出来时极易发现，办法是：取切坯机切出泥条时两端切下来的较薄的废坯，用手掰其四角，如掰开处全是圆弧形，且断面平滑则是螺旋纹或S形裂纹无疑，应作废品处理。
解决的根本方法是增加泥料的粗颗粒，即泥料中粒度为0.05~1.2mm的填充颗粒的百分比，特别是有棱有角的颗粒的百分比，黏土细腻，黏土砖易出现螺旋纹；煤矸石、较硬页岩，泥料颗粒较粗，又全是有棱有角的颗粒，所以煤矸石砖、页岩砖就基本没有螺旋纹。纸张光滑，一摞纸很容易抽出一张，而一摞毛巾则抽不出来，如果在黏土或软质页岩的泥料里适当掺入粉煤灰、炉渣、煤矸石或废砖，让这些有棱有角的泥料，互相咬住，减免泥料分层，则会消除螺旋纹或S形裂纹呢。   

12.“剜心砖坯”现象的处理
剜心砖坯见图示。


这是指在普通实心砖坯的中部出现月牙形的孔或弧形裂纹，所有孔洞、裂纹均透穿砖体，几乎所有砖坯都是一样，掰开孔洞及裂纹均表面光滑，似乎挤出砖坯时，中部供料不足。当增加成型水分时，问题消失，一旦降低成型水分又死灰复燃。
如前所述：在挤出机里，泥料是靠旋转的螺旋绞刀的 叶片推挤前进的，而螺旋绞刀的轴套所占据的部位是没有泥料的。因此，在挤出机`的泥缸里，泥料不是一根实心的“泥棒”，而是一根中空的“泥管”，直到泥管脱离了螺旋绞刀进入机头四周的泥料才向中间挤过去，填补螺旋绞刀轴套所留下的空间。如果轴套太大，泥缸里绞刀叶片的有效挤出断面太小“泥管”的泥料，填补不满绞刀轴套留下的空间，或还来不及填满中间的空间，就被挤出了机口，必然造成“剜心砖坯”。
由于包裹在泥料颗粒表面的水膜在泥缸里是泥料的润滑剂，所以加大成型含水率后，泥料的流动加快了，在同样条件下，泥管周围的泥料较容易涌向中间，填补真空，剜心现象也就没有了。
对付这一问题的治标之策只有多加点水提高砖坯的成型含水率。当然这不仅会增加干燥的负担，也有可能在一定程度上影响砖的强度。治本之策，一是适当延长机头的长度，使泥管周围的泥料有足够的时间挤向中间填补真空，但这样肯定会增加挤出能耗，同时也提高了砖的密实度，有助于提高其强度；二是尽可能缩小螺旋绞刀轴套的外径，尽可能地增加绞刀叶片在泥缸里的有效挤出面积，使“泥管”的泥层更厚一点，挤出的泥料更多一点，泥管的孔更小一点。更容易补填满。
实际上，在挤出机里，只有首节螺旋绞刀担负着克服机头、机口的全部阻力，把泥料挤出机口成为泥条其所承受的推力最大，扭矩也最大，其绞刀轴套也必须有一定的厚度，所幸首节螺旋绞刀都被安装在绞刀轴的最前端，轴径较小，在轴套外径不变的情况下轴套的壁厚已经完全够了，其余各节螺旋绞刀主要都是“运输大队长”，兼负少量挤压任务，其所承受的推力和扭矩都不大，所以它们的轴套都不需要多厚。
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