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1、软质泥料制砖人工干燥探讨软质泥料制砖人工干燥探讨刘照忠(西安墙体材料研究设计院,陕西西安710061)中图分类号:TU522.063文献标识码:A文章编号:10016945(2010)07005103随着禁止生产粘土砖政策的全面落实.我国制砖行业已开始大量利用煤矸石,页岩,粉煤灰,炉渣,淤泥,污泥,垃圾等工业废渣生产新型墙体材料由于劳动力成本的上涨.无论新建企业还是改造企业都尽量提高生产工艺的机械化和自动化.减少用人和降低工人劳动强度.提高生产效率这也是制砖行业今后的发展趋势目前传统的自然干燥制砖工艺在制砖行业从数量上依然占70%以上.但是由于生产规模普遍较小.其产量已不到50%就我国制砖企业
2、的整体技术水平而言.经济相对较发达的江苏,浙江,福建,广东等省份制砖工业技术水平却相对落后.这种现象已被当地政府所认识.近两年来当地政府已经出台了相关政策.要求对落后的制砖工艺进行取缔或改造.在这些地区.从目前新建烧结砖生产线来看基本都是隧道窑一次码烧或隧道窑二次码烧工艺,工艺技术水平,机械化程度较传统工艺有了很大提高.但是.江苏,浙江的部分砖厂所用制砖原料多是利用江河淤泥和污泥掺配少量页岩或建筑渣土,这类原料含水量较高,颗粒较细,成型水分较高,坯体强度较低.在人工干燥过程中如果干燥窑设计不符合这类原料的特性.就会出现干燥裂纹,塌坯倒窑等现象这一普遍问题既制约了已经建成的生产线的正常生产.又影
3、响到计划筹建生产线者的决策江浙一带利用河泥制砖的历史较长.但是多年来大都是采用自然干燥.成型坯体在自然干燥过程中一般只码高6层.干燥周期一般10d左右,由于江浙一带空气湿度较大.砖坯脱水速度缓慢.也正好符合这种原料的干燥制度.砖坯干燥质量比较稳定然而目前建成的大多数人工干燥室是照搬四川,山东,山西等地的用于干燥煤矸石,页岩砖的干燥室,由于页岩,煤矸石制砖原料干燥敏感性系数较低,颗粒级配合理,砖坯透气性好,成型水分较低.所以砖坯在干燥过程中能承受130cI=以上的热风.达到快速干燥却能保证砖坯的干燥质量.殊不知淤泥,污泥这类软泥原料20102,由于颗粒较细,干燥敏感性较高.这种原料的制品根本不适
4、合快速干燥更有甚者将四川的”一烘两烧”工艺照搬到江浙一带去生产淤泥砖.其结果不言而喻1干燥室送风温度与坯体干燥质量砖坯人工干燥是制砖工艺过程的关键.而对于软质原料.砖坯人工干燥就显得更为重要成型砖坯进入干燥窑后需要经过缓慢的预热,干燥,冷却过程.砖坯预热过程中主要是坯体由外到内的升温过程这一过程既要确保坯体缓慢升温又要降低砖坯表面脱水速度.这就要求预热带要保持低温高湿状态因为坯体表面在热空气对流作用下首先受热.受热坯体表面的水分会逐渐变成水汽向空气中扩散而被对流的空气带走这时.如果坯体周围空气相对湿度较小.坯体表面水分就会迅速蒸发.由于水是不可压缩的.水分在坯体中占有相应的空间,水分蒸发,体积
5、就减小,表面就会收缩.而这时坯体内部温度还较低.内部水分不会蒸发.体积也就不变化.内外收缩不一致就会造成坯体表面开裂.因此.必须等到坯体内部温度升高到开始蒸发水分时才能进入到脱水阶段要保证坯体表面水汽不被迅速蒸发就必须保证坯体周围的空气湿度.坯体由常温进人到干燥窑内.在预热段到干燥段这一升温阶段.坯体的空气湿度应保持在80%85%,温升速度应控制在3,h5/h.如果升温过快.只会加快坯体表面温升速度.而由坯体表面向坯体内部的热传导升温速度又相对坯体表面的空气对流升温慢得多.在这一缓慢过程中必须让坯体处在一个高湿的环境中,也就是坯体的预热阶段,这个阶段一般需要8h12h,预热段长度约20m25m
6、如果预热阶段坯体周围的空气湿度较低就会导致坯体表面脱水速度加快.坯体内外脱水速度不一致是坯体表面开裂的主要原因送风温度直接影响到预热带的坯体升温速度和干燥段脱水速度,所以.对不同的原料和坯体含水率.1l,ll,ll,.bric一.corn51送风温度应不同.一般情况下软质原料的送风温度不要超过100.这样.可以确保坯体在预热过程中合理升温送风温度过高会导致坯体蒸发水分过快.会使干燥窑内水汽量过大.超过了排潮风机的排风量.使预热段的相对湿度达到饱和.就会使砖坯变软而倒塌.砖坯在干燥过程中出现塌坯是常见现象,尤其是软质原料塌坯倒窑现象更为常见.造成塌坯的原因很多,比如砖坯成型水分偏高,坯体强度低,
7、下部坯体承受不了上部坯体的压力造成塌坯,坯垛码放层数过高,下部坯体被压变形,坯垛码放不规范使得受压不均等均可造成塌坯送风温度过高,升温速度过快是造成塌坯的常见原因在南方.很多一次码烧或两次码烧的生产线为了避免塌坯.生产工艺中备有很多湿坯存放位置,也就是将码好的窑车存放一段时间.让坯体中的水分在自然环境中蒸发一部分.使坯体的硬度有所提高后再进入干燥窑.这种方法可以减轻干燥过程塌坯的现象.但是过多的存坯线不但占地面积大.而且大大增加投资.因为这种存坯线必须是在车间厂房里进行.依靠常温自然蒸发水分.存放时间短了没有效果.至少要存放24h以上.即使这样也不能彻底解决干燥窑内塌坯的现象科学的方法是将干燥
8、室容坯量增加40%50%.降低送往干燥窑的热风温度.延长坯体升温时间和干燥周期就完全可以避免塌坯现象我们试想一下.为什么砖坯放在自然环境中不会倒塌.而进入干燥室坯体受热后就会倒塌.如果干燥室内不送热.砖坯在里面会倒塌吗(当然排潮风机必须是开着的)?结论是肯定不会.这就说明关键是送热温度和坯体升温速度起着决定性的作用.过高的送风温度会使砖坯在单位时间内蒸发的水汽量增加.升温速度过快会使砖坯迅速变软.底部砖坯无法承受上面砖坯的压力而倒塌.那种认为塌坯的原因是因为送风温度低而造成的观点是完全错误的事实上低温大风量几乎适应所有原料的制品.更适合软质原料如果送风温度过高.则可适当提高余热风闸和打开检查1
9、5掺入冷气.确保送热温度适应原料的干燥制度.对于成型水分较低,低敏感性,高临界水分,低收缩率的原料.适当提高送风温度不会影响坯体的干燥质量.严格说来没有不适合人工干燥的原料和制品.在自然干燥状态下能成功的制品.在人工干燥过程中同样能成功.这里要说明的是人工干燥的概念,我们很多人认为人工干燥就应该是在短时间内干燥出合格的制品.而笔者则认为只要是将砖坯放在人为的装置里.人为地送入干燥介质.并且可以人为调节装置里52l/Ylgl/.-.bric一le.om的气氛就是人工干燥.要在人工干燥装置内营造一种自然干燥状态下的气氛和环境.这种环境必须符合原料的特性.而且人工干燥由于可以人为调节干燥环境,比自然
10、干燥更能提高制品质量.因此.人工干燥的关键是合理的干燥室结构和热量的合理分配2送风量和送风压力干燥窑的热量来自于焙烧窑的余热和烟热.砖坯的干燥过程不但需要热量.而且需要具有一定压力的风量对于隧道窑而言.由于干燥窑采用的是顶送风或者顶,侧结合送风,如果风量,风压不足,就不能将热风送到坯垛中部和底部,使中底部坯体无法受热和形成空气对流送热风机和排潮风机是干燥窑的关键设备.不但要选用正规厂家的产品.而且要随时检修保养.因为风机的材质,制造精度和叶轮腐蚀磨损都直接影响风机风量和压力.砖坯在于燥过程中可以适应低温度(30cC50),但是不能适应小风量低压力特别是在焙烧窑没有充足的干坯进窑时.烧窑工为了保
11、火而调低送热风机转速.风压就会成倍降低.热气推动湿气的流速就会降低.特别是坯垛底部就无法形成对流.由于湿气比重大.流速缓慢的湿气就会下降到坯垛底部.使底部坯体再次吸潮变软而倒塌如果遇到焙烧窑需要降低火行速度时.不应调低风机转速.而应该降低哈风闸高度.适当提高预热闸高度并打开检查口或风机进口处的冷风闸.保证进入干燥室的风量和风压,使干燥窑内坯垛断面风量压力趋于一致.使热气和坯体产生的潮气形成对流.而不至于停留在坯垛底部造成底部坯体潮湿而倒塌3排潮大多数干燥窑排潮是采用排潮风机集中排潮.(也有采用多组排潮烟囱分散排潮的),但是如果送热风机的压力不足就会使干燥室内的零压点后移.导致排潮不畅.使干燥窑
12、内水汽过大而造成倒坯:而如果送热风机的压力过大就会使干燥室内的零压点前移.使砖坯过早进入干燥阶段.导致坯体升温过快而开裂因此.排潮风机和送热风机的风量和风压是根据原料的性能及每小时产生的潮气量确定的.假设干燥窑的产量为每24hlO万块(折合标准砖),折合每小时产量为4000块,以每块砖干重2.7kg,含水率18%计算.砖坯在干燥窑内蒸发12%水分(另外6%为坯体残余水分).4000块砖坯在干燥窑内蒸发水量等于2.7X12%4000=1296kg.以每公斤水受热产生30m水汽量计算.干燥窑内每小时产生水汽为1296X30=201o38880m3.考虑到漏气及开门时间的因素.排潮风机的排风量应在4
13、0000m3/h以上如果排潮风机排风量不足或抽力不够.使干燥窑内湿气过大也会导致塌坯倒窑.4”一烘两烧”不适合大多数制砖企业近年来.在华东地区也出现了一些”一烘两烧”烧结砖生产线.既一条干燥窑满足两条焙烧窑,结果导致生产线不能正常生产或停产由于一烘两烧工艺干燥窑的进车速度是焙烧窑的两倍假设两条焙烧窑每小时各进1车.而干燥窑每小时就要进2车.干燥窑的容车量与焙烧窑相同为30辆.其干燥周期为0.530=15h.砖坯从常温20升到120不到8h.其升温速度为12.5/h.坯体快速升温,快速脱水,会导致坯体变形开裂.同时两条窑的热量进入一条干燥窑,使窑内温度达到150t2以上.过高的温度会使坯体迅速变
14、软.坯体中的水分快速蒸发使坯体周围湿度过大,而这种干燥窑的长度较长(一般与焙烧窑同长度).窑内坯垛对气流阻力较大,如果送热和排潮风机的压力没有相应增加.窑内热气和湿气流速就会降低.尤其是排潮效果就会大大降低.过高的湿度就会导致塌坯”一烘两烧”工艺仅仅适用于成型水分较低,干燥收缩较小,干燥敏感性低的原料如煤矸石,硬质页岩等.即使是这种原料,如果坯体快速升温,快速脱水.也很难生产出良好的薄壁空心制品.5建议对于干燥敏感性系数大于1.5.原料颗粒粒径大多小于O.02mm的淤泥,污泥,建筑渣土,粘土及粉煤灰掺量较高的原料来说.由于砖坯成型水分大多在l8%以上,这类原料颗粒较细,坯体透气性较差,由外向内
15、热传导升温速度缓慢所以.砖坯干燥过程中坯体升温速度应控制在3cC,h5,h又因为成型含水率较高.坯体蒸发水分的过程相应延长.所以必须增加干燥室的容量,降低进车速度,延长干燥时间.增加干燥窑容量不能简单地增减干燥窑长度.因为干燥窑过长.坯垛对气流的阻力相应增加.送热和排潮效果就会降低.最好的方法是增加干燥窑的数量.比如采用“三烘二烧”或”二烘一烧”.既增加了干燥窑容量又提高了坯体干燥效果对于在软质原料中掺有一定比例的页岩,煤矸石原料生产烧结砖的生产线.可采用”三烘二烧”一次码烧工艺.既三条干燥窑二条焙烧窑.既增加干燥窑容量又降低干燥窑进车速度.确保坯体的干燥效果.假设焙烧窑的进车速度为1车/h.
16、而干燥窑的进车速度则为1车/1.5h假设干燥窑内容车量为24辆.砖坯干燥周期为241.5=36h相对”一烘两烧”,砖坯干燥时间延长了一倍以上二条焙烧窑的热量分送到三条干燥窑.送风温度一般在100c(=以下.砖坯从常温20升到8O大约为18h.其升温速度为3-3/l1坯体在这一缓慢的温升环境中能确保坯体既不会开裂.也不会因为干燥窑内水汽量过大而倒坯一次半码烧对于以软质原料为主的生产线.由于成型砖坯强度较低,不能一次性码高到12层以上.大多数企业采用的是二次码烧工艺.砖坯干燥在小干燥室里进行.干燥好的砖坯再通过人工二次码放到大窑车上进入焙烧窑焙烧.这种工艺不但占地面积大,工艺布局不流畅.而且干燥车
17、与窑车也不统一.更不便于实现机械码坯对于这类原料可采用一次半码烧.所谓一次半码烧.就是根据实际生产原料的性能和挤出机的压力确定干燥窑的码车高度为810层.通过干燥后再将三车变成二车或二车变成一车.码高到1516层.再进入焙烧窑焙烧这种工艺应该采用”二烘一烧”来增加干燥窑容量一次半码烧与二次码烧相比的优点是:减少了1/2或2/3的二次码坯工作量:统一了窑车规格,使工艺布局更加合理流畅;可以实现机械码坯;如果原料有变化和随着挤出机技术的发展,挤出压力的提高.使成型砖坯强度有所提高后可以比较容易实现一次码烧.只需要把干燥窑顶板拆掉.将干燥窑加高与焙烧窑同高度即可对于以软质原料为主生产烧结制品的生产线.无论采用一次码烧,二次码烧还是一次半码烧,关键是砖坯的干燥.必须根据原料特性确定干燥窑结构和干燥周期,合理增加干燥室容量,降低干燥室进车速度,延长干燥周期,采用低温慢速干燥方式才能保证砖坯干燥质量.确保生产线正常生产收稿日期:201006112010亏ll,ll,ll,.brick-53