炉渣、粉煤灰生产烧结砖的实践

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炉渣、粉煤灰生产烧结砖的实践


炉渣和粉煤灰都属于工业废渣，排放占用土地资源，也污染环境。国家极力推荐利用工业废渣来制作烧结砖，变废为宝。炉渣及粉煤灰含有一定的发热量，再配合页岩以及黏土等塑性材料，掺配出符合烧结砖所需的热值及其他要求的原料，再根据当地市场产品纲领的需求和原料特性，确定生产工艺和烧成制度，最终生产出符合国家标准以及节能要求的新型建材产品。笔者有幸参与了山西、山东和吉林几家砖厂的生产调试工作，并且都是利用炉渣、粉煤灰、页岩（建筑垃圾土）为主要原料生产多孔砖、普通砖的生产线。生产线均采用硬塑挤出成型、一次码烧工艺，目前上述生产线都已投产。下面笔者将从各个生产环节上叙述一下该类生产线的情况：1.原料配比因不同地区煤质差异较大、不同燃烧设备的效率不同，导致其副产品粉煤灰、炉渣理化性能有较大差异，但从其化学成分和矿物组成以及实际生产的产品来看，它们也都是做砖的好原料。2.原料处理炉渣和粉煤灰不像黏土质原料一样具有良好的塑性，又经过一定的高温烧过，其化学和矿物成分不尽相同，利用炉渣或粉煤灰，掺配胶结材料生产烧结砖，最主要的环节在于原料处理。如果胶结原料颗粒过大、过粗，与炉渣、粉煤灰混合不好，则制混合料的可塑性差，不宜成型，对生产成本和产品质量都有很大影响。原料颗粒越细，混合越均匀，泥条的密实度越高，切出的砖坯表面光滑，外观质量好，强度也高。所以原料粉碎后的颗粒级配是否合理，陈化效果如何，都对产品的质量起着关键性的作用。（1）粉碎工艺为了多种原料更好的混合均匀，生产时我们将所有原料按比例掺配好后共同进破碎机混合破碎，山东东平砖厂破碎工艺流程如下：      本破碎系统中，即体现了设备简单实用化，又实现了多种原料更好的混合。利用鄂破机处理页岩大块，经细锤破破碎、滚筒筛筛分后再用一台笼式粉碎机专门处理筛上料内的“顽固性”难破碎物料，大大提高了整个破碎系统的破碎效率，提高了产量，降低了成本。早在前些年，破碎机使用者便对笼破和锤破的特点各抒己见，很多用过的人说笼破维修量太大，成本太高。但是笼破产出的原料合格率高，加之现在维修技巧也提高了，工人天天焊笼子的现象已不多见。为提高产品质量而增加少量的成本，其实还是价值的提高。很多生产线根据原料特性、产品纲领需求等还需使用辊破、球磨、轮碾机等昂贵设备，也是这个道理。不同的原料，要生产不同的产品，肯定要采取不同的生产工艺。这里只是强调本厂选用的笼破效果很好，增加了细粉料所占的比例，为生产高质量的多孔砖打下了良好的基础。原料的含水率对破碎系统的影响不容忽视。有些砖厂觉得用铲车等机械摊晒原料是花冤枉钱，殊不知湿的原料一旦进入破碎系统，对厂里造成的损失可不是省下的机械费所能弥补的。首先湿的物料容易堵塞、粘糊破碎设备，降低产量（该厂平时破碎产量约50~60吨/时，下雨天时仅约40吨/时）。要达到产能，必须延长工作时间，增加电费和人工。其次湿的物料对设备的磨损程度近似干物料的两倍（本厂笼破正常生产干料1200~1300吨时换一副笼，而雨后物料湿时生产600~700吨便要换一次笼）。（2）原料陈化陈化库基本都要考虑至少一个星期的储料量。虽然有的砖厂原料不陈化就直接可以挤出成型，甚至有的粉煤灰陈化后而起到反作用，当然，这与原料特性、处理方式以及地域环境等诸多因素有关。大部分原料从生产系统稳定以及提高产品质量角度来讲，陈化库不可或缺。陈化不仅可以提高塑性，而且还可以提高原料的流动性和粘结性，使成型的坯体表面光滑平整。虽然陈化处理后颗粒分散度提高，干燥收缩也有所增加，但干燥时抵抗变形的能力却在加强，水分在蒸发时引起收缩不均的内应力减弱，对于消除干燥裂纹非常有利。有的专家通过陈化试验还得出一个重要结论：越是塑性指数高，干燥和收缩敏感性大的原料，越要考虑原料的陈化。至于建什么样式的、多大容量的陈化库，可根据原料自身特点和生产线规模，以及投资者的实际情况来综合考虑。需要注意的是，粉碎好的原料经搅拌机加水送入陈化库时的含水率也会影响陈化效果。含水率低有可能陈化效果不好，不好成型；含水率高时虽然可能有较好的成型性能，但坯体较软，码坯后底层砖坯容易被压变形。所以控制好陈化和成型时的含水率，也是提高产品质量的必要之举。一般情况下，一搅加水量是成型所需含水率的80%左右比较理想。随着陈化时间加长，物料中的水分有所蒸发，在气候干燥、风大的季节，应保持车间密封，有必要在物料顶部设置喷雾装置。我们利用窑炉余热在陈化库也设置了采暖措施，冬季可以保持需要的温度和湿度。3.砖坯成型用炉渣、粉煤灰制砖虽然不大好成型，但多种原料经过混合破碎和陈化，已经具备了一定的成型性能。我们采取硬塑挤出工艺，硬塑挤出机解决了在低水分时成型难的问题，使湿坯具有较高的强度，便于提高码坯层数（普通砖15层），同时也便于干燥和烧成的顺利进行，保证了砖坯内在质量和外观。搅拌机挤出机加水采用皮带称自动加水系统，稳定可靠，避免因加水过多或过少导致的成型问题，经多次测试，成型含水率在14%（湿基）左右。码坯采用自动码坯机，俗话说“七分码，三分烧”，保证砖坯在窑车上的整齐码放，有利于砖垛之间风道的通畅。4.干燥与焙烧上述两家生产线的干燥与焙烧都是由一条干燥室（76.2×3.6m）和一条焙烧窑（115.8×3.6m）组成。干燥介质是用风机抽取的焙烧窑产生的烟热，干燥室排潮外接脱硫塔。（1）干燥任何砖坯在干燥过程中都需要考虑两个重点，一是干燥裂纹，二是塌坯。炉渣、粉煤灰砖的坯体是由硬塑工艺挤出成型，虽然抗压强度可以，但是抗裂性能较差，干燥收缩过快容易产生裂纹，如果排潮不当，遇水蒸气还后会因酥软而倒垛。所以在生产中，要尽量避免让砖坯承受高温急风，根据实际情况控制合理的送风温度、选择合理的送风方式。随着技术的进步，为了提高隧道窑产能，有的砖坯码高层数高达16层之多，我们在干燥室设计时多采用近乎全窑送风（顶送、侧送结合，图8）和分散排潮的方式，取代以往大断面窑炉仅靠顶排潮理念。减小底层水蒸气往上且长距离运动的阻力，分散排潮更重要的是让水蒸气及时排除窑外，避免流经低温度砖坯时产生凝露现象，减少塌坯的可能性。干燥室共有21个车位，11组顶送热和11组侧送热，在不同部位设置多段排潮，热电偶分别安装在6#、12#、18#车位的顶部。进车间隔为1小时/车。经测量发现，底层砖坯干燥后残留含水率在3%左右，上层砖坯含水率在1~2%之间，干燥效果满足要求。（2）焙烧烧结粉煤灰、炉渣本身的化学性能和物理性能及矿物组成与黏土、煤矸石、页岩等有明显的差异，所以其烧成温度也不尽相同。烧成温度的确定主要取决于两个因素：一是化学和矿物组成；二是炉渣、粉煤灰的掺量和胶结材料的烧结性能。能否正确的掌握烧成制度，确定合理的烧成曲线，直接影响烧结砖的内在质量和厂方的效益。烧成温度并不高，不超过900℃，这是因为窑炉以全负压烧成，热电偶显示温度与砖坯温度有差别。笔者使用测温仪测量了高温区车位砖坯的实际温度，与有热电偶的车位进行了比较。虽然测温仪多少会有点误差，但从表3数据来看，实际砖坯烧成温度达1000℃左右，负压状态下热电偶显示数值与实际温度差别达100℃之多。生产过程中，切不可生搬硬套某些原料的烧成温度用来要求热电偶显示的温度。5.问题与解决办法在调试生产过程中也遇到过许多小的问题，尤其在成型阶段，经过分析和实践，最终找到原因并对症下药，问题得到解决。（1）砖坯大小头问题。所谓砖坯大小头即是砖坯的两个头面尺寸不一样，115方向尺寸相差1~3mm。产生此问题的原因是砖坯密实度不够，在切坯机推坯时推板与砖坯头面碰撞而导致，砖坯密实度又与原料陈化的均匀程度有关。经检验，原料在陈化5天以上可以消除由此产生的砖坯大小头现象，再一次证明了陈化的重要性；（2）砖坯压裂问题。由于炉渣、粉煤灰砖总体来说塑性还是不好，经过硬塑砖机挤出后砖坯抗压强度虽高，但抗折能力却很低，所以砖坯如果受力（拉力、剪力）不均匀，很容易出现断裂现象。生产过程中要尤其注意窑车台面的平整度；码坯机压缝一定要整齐；控制好干燥速度，不能让砖坯收缩过快等等，都能避免砖坯被压裂（拉裂）的现象发生；（3）砖坯细小裂纹。由于挤出机的搅拌和挤压作用，使得泥条表面聚集大量的塑性颗粒，与内部原料抵抗收缩的能力是不一样的，加之表面蒸发水分比较快，所以砖坯表面容易产生细小的干燥裂纹。也可能是由于冷砖坯进入干燥室后表面吸潮所致。另外，干燥室送风也不宜用过高的温度和过快的风速。6. 结束语如今煤矸石烧结砖技术已经成熟，炉渣、粉煤灰烧结砖技术正在发展。新的《煤矸石综合利用管理办法》中也要求煤矸石发电厂产生的粉煤灰等固体废弃物应按照有关规定进行综合利用和妥善处置。所以利用炉渣和粉煤灰生产高质量的烧结砖，是我们继续努力的追求。希望想生产出质量好的炉渣和粉煤灰砖的企业，最好让设计院根据原料自身特点，在试验研究的基础上，确定合理的生产工艺路线。内容来源于百度