現代化燒結磚廠工藝探討
孟永利 楊寰宇 鄧 磊
燒結磚在我國已經有兩千多年-的歷史，現在應用仍很廣泛。隨著建筑業的興起，燒結磚行業也得到了極大程度的發展。由早期的土磚窯、輪窯．發展到現代化的隧道窯技術。工藝技術的革新帶動了工業裝備制造業的發展，大型化、自動化的生產設備都逐步投入到制磚生產中使用。下面就目前燒結磚新型生產工藝的發展作以探討。
對于目前已建或者在建的諸多現代化燒結磚廠來說整條生產線的布局模式已經趨于成熟，若產品一定，則原料是影響選擇工藝模式的主要因素。
1 原料處理工藝的選用
目前可用于燒結磚生產的原料主要有頁巖、煤矸石、粘土、粉煤灰以及一些工業尾礦。其中頁巖+煤矸石、粘土+煤矸石的搭配，由于原料來源廣，成型條件優越，產品性能優良等原因，已經成為目前國內生產燒結磚的主要原料。
1.1 粘土+煤矸石的處理工藝
粘土作為生產燒結磚的原料由來久，但是由于粘土資源對農耕的重要性，所以國家要求逐步停止粘土實心磚的生產。而煤矸石作為煤炭行業的廢棄料隨著煤炭行業的發展累積量越來越大并且很難消除。粘土+煤矸石作為燒結磚原料，既消化了煤矸石，又減少了粘土的使用，利于節能環保，而且使得成品磚的強度有了極大的提高。
在處理煤矸石和粘土為原料的過程中由于兩種原料的硬度不同，所以要分開處理。
煤矸石的處理工藝通常是：①顎式破碎機—細碎錘式破碎機—振動篩（篩上料回錘破）；②粗碎破碎機—細碎錘式破碎機—振動篩（篩上料回細錘破）；③粗碎破碎機—細碎錘式破碎機—振動篩—篩上料進雷蒙磨（滾磨機）。原料處理模式的選擇主要根據煤矸石的塊徑、硬度和礦物組成。煤矸石的取料主要分為采掘煤矸石和水洗煤矸石，多數采掘煤矸石的塊徑大小為200mm～500mm，此種矸石的粗碎一般采用顎式破碎機以保證下料順暢；而水洗煤矸石塊徑多小于200mm，對于此種煤矸石易采用粗碎破碎機，這樣可以提高粗碎處理量以便減小細碎破碎機的處理壓力。對于高硬度煤矸石原料最好采用回料進磨機的處理方式以便達到顆粒細度的要求。實踐證明：煤矸石破碎粒度要求小于0.5 mm的不少于55％、2 mm~3mm的粒度在10％左右才能保證燒結空心磚的成型及焙燒。多數水洗煤矸石的含水率較高，在做破碎處理前最好進行晾曬。
粘土的處理相對煤矸石來說沒有那么復雜，由于粘土的硬度較低，多選用對輥破碎機進行破碎處理。處理工藝通常是：①箱式給料機—普通對輥機—高速細碎對輥機；②箱式給料機—除石對輥—高速細碎對輥機；③箱式給料機—雙齒對輥機—高速細碎對輥機。工藝方案的選擇主要根據粘土中是否含有大量石子及粘土開采塊狀物所決定。粘土經過高速細碎對輥處理后與煤矸石細料按照一定比例混合，再進行加水攪拌。
對于這種原料處理方式的主要優點是：①分開處理可根據原料的原始狀態采用不同的給料方式，使原料得到更好的破碎：②分開處理可以針對原料特點選擇合適的破碎設備。
1.2 頁巖+煤矸石的處理工藝
由于限制粘土使用，所以頁巖與煤矸石的搭配已經逐漸成為主流原料生產燒結磚制品。頁巖+煤矸石為原料生產出來的燒結磚制品有著強度高、外形美觀、易成型等優勢得到廣泛的認可。
頁巖的種類較多，不同頁巖的物理化學性能都有較大的差別。頁巖按硬度可分為硬質頁巖和軟質頁巖，北方地區多為硬質頁巖，采用的破碎工藝過程是：粗碎破碎機—細碎錘式破碎機—振動篩（篩上料回細錘破）。
由于頁巖與煤矸石的原始狀態和物理性能相近，大多數生產線會將兩種原料混合破碎。由板式給料機供料，經粗碎破碎機破碎，出料粒度在30 mm左右．粗碎原料通過刮板輸送機分料給細碎錘破進行細碎，出料粒度在5mm左右為細粉料。細粉料由皮帶送至篩網為3 mm的高頻振動篩進行篩分，篩下料送入雙軸攪拌機加水攪拌后送陳化庫陳化，篩上料通過皮帶運送回細碎錘破再粉碎。由于原料硬度不高,篩上回料量低于30％，使得細碎錘破的使用效率大大提高。
2 原料的陳化處理
原料陳化的作用是將經過加水攪拌過的混合料通過靜置陳化作用使混合料粒度水分更加均勻，表面平滑，這樣大大提高了混合料的成型性能。陳化庫根據原料的特性通常按照2 d～3 d的生產量儲存，陳化庫有利于成型原料供給的穩定。
3 成型工藝處理
原料經過陳化由多斗挖掘機從陳化庫取出，通過箱式給料機均勻供料至攪拌擠出機再進行加水攪拌。原料經過2次加水攪拌后通過皮帶運送至磚機，由雙級真空擠出機擠出成型。
目前大多數已建或者在建的燒結磚廠的成型工藝大致相同。區別較大的是碼坯階段的改進。過去由于人工工資較低，所以碼坯多采用人工碼坯，人工碼坯對于操作人員的體力要求極高，勞動強度大，工作時間長。就目前國內的主流發展方向來看，眾多新建項目已經開始使用機械碼坯方式。目前針對一次碼燒的生產線主要有兩種機械碼坯的生產模式：碼坯機和機械手。
3.1 擠出機
由于機械碼坯設備的生產特性，目前在建的大多數磚廠在磚機下級增加了調頻設備，這樣可以滿足機械碼坯運行時的連貫性，減少磚機頻繁開啟所產生的泥條開裂等問題。
3.2 碼坯機
國內的碼坯機起步較早、發展時間較長，目前來說技術也比較穩定，受到眾多廠家的青睞。但是碼坯之前的編組系統的速度對碼坯機碼坯的速度有很大的制約，為保證產量還需對設備進行改進，以提高切碼運系統的整體速度。
3.3 機械手
相對于碼壞機來說機械手是近幾年才興起的，在國外的工業化生產中機械手已經得到廣泛的使用，在國內由于機械手的技術穩定性以及價格的制約還是令許多廠家有所顧慮。機械手的優勢主要體現在生產磚型靈活，碼坯速度調節性大以及碼垛變換性強的特點—通過近兩三年的改進，機械手的碼坯速度已經有了很大的提高，已經與碼坯機的碼坯速度相當。
4 運轉設備的應用
現代化的燒結磚廠從原料制備到成型碼坯上窯車已經基本可以實現全自動化生產，現場的操作工人只需在兩三個關鍵點進行現場監控，其他可由控制室集中監控，這樣大大提高了人員的利用率，節省了很大一部分的人員開支。運行設備的自動化控制一直制約著全廠的自動化運行，由于運轉系統的特殊性，致使運轉設備很難在無人操作的情況下完成自動運行動作。
4.1 擺渡車
擺渡通常的運行速度為6m／min，現代大型磚廠由于隧道窯和干燥室的條數逐漸增加，導致擺渡車行走軌道長度增加。擺渡車的行走速度已經成為窯車運轉是否流暢的制約因素。
將擺渡車的電機改為調速電機，當擺渡車空車運轉時可以提高速度，這樣大大縮短了設備運行時間，使窯車運轉工序更加流暢。
4.2 回車線設備
就目前回車線上運轉設備布置情況來看主要有兩種方式：①鋼絲繩的牽引設備；②鏈條式牽引設備。
兩種方式比較來看鋼絲繩的牽引方式的設備少，投資低，拖拽靈活，是目前的主要運轉方式。但由于牽引電機的馬力限制，一般每次只能拖拽單窯車，容易導致運轉不暢。而為使運轉連續性提高，有生產廠家采用鏈條式牽引設備，但是由于造價要高出很多，所以沒有推廣。
有幾個項目采用了液壓推進及鋼絲拖拽的聯合處理方式，使得機械碼坯后的窯車入干燥室之間的行程可以很好的聯動控制，運轉也較為流暢，設備投入也較之鏈條牽引方式減少很多。
在回車線上以及擺渡車線上的設備增加遙控裝置，這樣可以讓操作人員就近現場跟蹤設備到位情況，從而可以降低事故的發生率。
5 干燥、焙燒階段
5.1 干燥室
干燥室的熱源是利用焙燒窯冷卻帶的余熱，高溫煙熱和車底空氣換熱，由管道匯總用引風機抽送到干燥室內。熱氣流在干燥室內是逆流運動的。設置了送風系統、排潮系統、測控調節系統，保證了干燥室的熱工性能。
目前干燥室斷面分別為4.6m、6.9m、9.2m和10.04m。
5.2隧道窯
窯體結構多設計成平吊頂結構。以全內燃為主，不需外投煤。隧道窯預熱帶與冷卻帶墻體采用紅磚砌筑。焙燒帶、保溫帶窯墻最內層用粘土質耐火磚砌筑，保溫層采用輕質磚及巖棉氈，外墻用紅磚砌筑。窯頂部結構：在進出車端采用現澆混凝土頂板；在低溫帶、焙燒段，采用輕質耐火混凝土板通過陶瓷吊鉤吊掛、或采用耐火吊塊吊掛，上鋪耐火纖維氈及巖棉氈組成的保溫層。
該隧道窯具有完善的排煙系統、冷卻系統、車底壓力平衡系統、抽熱系統和檢測控制系統。該窯斷面大、產量高、斷面溫差小、保溫性能好。窯爐設自動控制系統，焙燒熱工參數穩定，保證了燒成質量。
6 卸坯方式
與碼坯的情況相近，近些年自動卸垛設備也已經得到了大多數生產廠家的認可。使用自動卸垛設備以及自動打包設備，不僅可以節約很大一部分人員工資的支出，還可以提高產品質量，使成型率以及產品的美觀程度得到很大的提高，打包產品也得到諸多建筑企業的稱贊，使燒結磚行業真正成為一個現代化產業。
卸垛機將磚垛吊碼到水平輸送平臺上，由平臺輸送之廠房外，根據場地的實際情況由叉車或者建筑用塔吊等起重設備移送至堆場。這樣可節約卸磚人員約50人，大大降低了人員工資的支出。
使用建筑用塔吊可使堆場碼磚高度大幅度提高，節約了場地，目前是新興的運磚方式。
建筑業的大力發展帶動著其他行業的快速發展，現代化燒結磚生產線的每一個生產環節都有了很大的技術革新，燒結磚行業正朝著自動化、大型化、集中控制化的方向大踏步地邁進。
