砖瓦原料的“四化”制备即风化、细化、均化、陈化

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砖瓦原料的“四化”制备即风化、细化、均化、陈化
目前，我国烧结砖瓦工业正处于一个重要转型期，制品将由小块向大块转化，由重质向轻质转化，大块空心薄壁制品将得到快速发展。由于制品的“大块、薄壁”，故原料制备的要求大大提高。否则，难以生产出高质量的该类产品。
本人认为，要使我国砖瓦工业顺利转型，应高度重视原料制备工作，在“四化”，即风化、细化、均化、陈化上下功夫。



一、风化
风化是“自然制备”的一种形式。大多数黏土是由风化作用形成的，风化程度较差的黏土质原料开采以后若进一步风化，可以提高其成型、干燥、焙烧性能。风化是将原料堆放在露天，受到太阳、风、雨、冰冻的作用（主要是体积胀缩变化），料块进一步松解崩裂，使其颗粒细度提高，可溶性盐（引起制品泛霜的不利物质）被雨水洗除一部分，可塑性提高，其它工艺性能随之也可得到改善和稳定。此外，由于风化造成黏土原料松解崩裂，使其更易粉碎，这一做法对硬度较大的黏土（包括硬度较大的页岩和煤矸石）意义更大。即使发达国家机械化程度较高的砖厂，为了生产高孔洞率、高质量的空心制品，对原料制备也不乏使用风化手段。我国不少砖厂已经尝到了原料风化制备的甜头。
如湖南长沙市一砖厂和二砖厂的原料为山土，刚采掘的原料颗粒粗、塑性低、成型困难、成品质量差，但经风化一年后，颗粒变细，塑性大大提高，完全能满足生产要求。故这两家砖厂强调要使用“隔年土”。北京市规模较大的空心砖厂，原料多数经过较长时间的风化。如北京市某砖厂用作生产空心砖的黏土原料，必须经过2年的风化期（也就是说，原料堆放的露天要经历两个冬季），该厂十分强调使用冰冻后融化了的原料。如风化期太短，或未经冰冻过的原料，则成型、干燥、焙烧的废品率明显增加，成品质量也明显下降。值得注意的是，风化往往使原料的含水率大大增加，如吉林省某砖厂的页岩原料，风化前含水率为5%—7%，风化后含水率为13%以上。应该指出的是，硬度较大的页岩和煤矸石原料如含水率增加，容易使破碎、粉碎、筛分设备和料仓等粘堵。
二、细化
制品的孔洞率越高，壁越薄，则要求原料越细，以确保有足够的塑性料。当采用湿法制备时，以严格控制细碎对辊机的辊隙来达到，而采用干法制备时，以筛子的筛孔大小进行控制。
原料细粉碎的好处：①可使其中黏土质成分较充分分离出来，从而提高了可塑性能；②破坏晶体的完整结构，可促使晶格活化，促进扩散，加速固相反应。
在砖瓦生产较好的国家，通常是以湿碾机与细碎对辊机组合用于破碎含水率较高的塑性料；对于破碎含水率较低的块状页岩等，以锤式破碎机和干碾机组合用得较广。
可用于原料细化的设备种类较多，应根据具体情况，因地制宜地进行选择。
⑴轮碾机
轮碾机兼有破碎和拌和两项功能，因此，原料质量较差，或对原料处理质量要求较高时，常采用轮碾机。
⑵过滤对辊机
过滤对辊机的主要功能是排除混杂在原料中的草根、石子及其它杂质。与此同时，它又把破碎、混合、均化与过滤等功能综合在一起，起到一机多用的效果。
工作原理：原料进入两个相对旋转的辊子中，并被辊子的压力压入和通过辊圈上的孔洞形成均匀的料块，然后由装在辊圈内侧的刮板刮入下料口。不能通过孔洞的各种杂质（如草根、石子等）将使两个辊子中的一个活动辊子外移，使两辊之间的缝隙增大，杂质便通过辊子间隙落到下面的胶带输送机上运走排除。杂质排除后，活动辊子又靠弹簧的作用恢复到原位。
辊子的材料采用特种耐磨钢制成，在孔的周围及内壁用耐磨焊条焊一圈，以延长辊圈的使用寿命。
如用该设备代替轮碾机，产量可增加一倍，而设备自身质量仅为轮碾机的二分之一，加之其结构简单，使用效果较好，造价较低，因此有较强的竞争力。该设备适用于含水率较高、含砂量较低的原料。
⑶管磨机
由于管磨机筒体较长，可使物料在其中粉磨的时间较长，故出料细度较高。砖瓦厂可用管磨机粉碎含水率低的中硬页岩、煤矸石、也可用它粉碎经筛分后的筛余料。
三、均化
当原料中的成分分布不均匀时，应反复进行搅拌使其充分均化。否则，经成型后的坯体是不均匀质的，这种坯体在干燥和焙烧过程中极易产生裂纹等废品，即使勉强生产出的产品，其耐久性等性能也很差。
疏解是制备均匀化的前提。泥料被水润湿时发生膨胀，泥料膨胀得越充分，其原有的构造就破坏得越充分，促使泥料疏解，为改善坯体的性能创造条件。热制备是疏解泥料的一个重要手段。
蒸气是一种良好的热湿载体，它能快速地将每一个原料颗粒形成水膜。
在搅拌过程中通蒸汽加热比加冷水的湿化、均化、增塑作用显著得多。与未经热处理的原料相比，加热处理的优点是：①可降低成型水分1—3.5%；②降低动力消耗20—30%③可增加干燥过程中的内扩散速度，从而可缩短坯体干燥周期15%左右；④提高坯体抗弯强度40%左右；⑤显著提高挤出机的生产效率，在成型水分降低的情况下，泥料的颗粒之间有着极强的结合能力，泥料的抗压和抗剪强度提高，在挤出泥条时，因速度梯度而形成的剪切力不能使泥料内部形成滑移面，阻碍了螺旋纹的形成，减少了废品率。蒸汽产生于锅炉，锅炉的参数是指锅炉所产生的蒸汽压力和温度。工业锅炉有的不带过热器，有的带过热器。不带过热器的锅炉生产的蒸汽是饱和蒸汽，带过热器的锅炉生产的蒸汽是过热蒸汽，过热蒸汽温度高于相同压力下饱和温度的蒸汽，它与同压力下饱和蒸汽的温度差值称为“过热度”。由于饱和蒸汽的压力和温度有一个对应的关系，只要知道其压力，就可以知道它的温度。
就低压饱和蒸汽、高压饱和蒸汽和过热蒸汽三者相比：低压蒸汽每千克所含的热量最少，过热蒸汽每千克所含的热量最多，但相差不大。低压蒸汽的流速小，不易浸入塑性高的原料中。高压蒸汽的流动能量大，可以深入原料内部与之混合。过热蒸汽与原料混合时在短时间内保持它的气体状态，在冷凝前渗透速度极快，但由于其不能很快的冷凝，设备密闭不好时容易外溢。总之，蒸汽是一种良好的热、湿载体，它能快速、均匀地使每一黏土颗粒形成水膜，使黏土物质的潜在可塑性得以充分发挥。一般配人工干燥室时，常采用2.5—3表压力饱和蒸汽。加热后原料温度45—55℃（使成型砖坯温度与干燥室进口温度相当）。
四、陈化
陈化就是将破、粉碎并加水后的原料储藏在密闭的房间内。在水的“劈裂”作用下使其进一步松散，水分分布均匀，使胶体的有机和无机组成部分的含量增加，从而达到提高其可塑性，改善其工艺技术性能的目的。
发达国家有些砖厂，为了提高制品质量，在生产工艺过程中一般均采用陈化手段。
陈化应在阴暗、高湿度和温度为20—30℃陈化库中进行（某厂的经验：温度从15℃提高至30℃，陈化时间可以缩短一半）。陈化库应力求密闭，不要用敞开式。因为这样做会使原料堆表皮水分蒸发，造成内、外水分不均匀。有些厂的陈化库建在地平面以下，堆料高度大，陈化期间水分散失少。
经陈化后，出料一般用多斗挖掘机，该设备可以做到先进库的料先出，后进库的料后出，较为合理。亦有用装载机出料的，装载机的优点是灵活，但应注意不要使新、老料混在一起运出。
黑龙江双鸭江某煤矸石砖厂的陈化库长50m，宽18m，料堆高5.5m，陈化期为3d，以多斗挖掘机出料，北京市门头沟区煤矸石砖厂和军庄煤矸石砖厂的陈化库采用可逆移动式胶带机进料，多斗挖掘机出料。
煤矸石砖厂普遍反映：经陈化3—6天的料，塑性指数提高了1.5—3，如重庆市叠叠煤矸石砖厂，用于成型的原料陈化前的塑性指数为9.1，而经3d陈化后的塑性指数增到10.8.干燥和焙烧废品率明显降低了。
新疆地区水分蒸发快，原料表面易结壳，因此有的厂在陈化库上方设有水的喷淋装置，以保证原料堆表面有一定的湿度。
陈化库还兼有中间储料的作用，不至于因一台设备出故障而“一停全停”，对维持连续正常生产提供了不可小视的保证。
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