投资全煤矸石烧砖技术与真空砖机设备选型

作者:MoonSeo-Andi 来源:原创 日期:2013-12-29 11:24:17 人气: 标签:

摘要:全煤矸石烧结多孔砖的硬塑成型和一次码烧为当今先进的煤矸石制砖技术,具有真空度高、挤出压力大、对原料适应性强、成型好、成品率高等优点。对全煤矸石烧结多孔砖原料的粉磨、增塑、硬塑成型、码坯、烧成等过程及国产双级真空硬塑挤砖机的特性作了详细的介绍。

 

Abstract:The hard plastic extruding and one time palletizing burning for full coal gangue sintered porous brick

is an advanced brick making technology at present.It has many advantages,such as high vacuum,large extruding

pressure,wide adaptability to rawmaterials,good formation and high finished product yield.This paper presents the

processes of full coal gangue sintered porous brick,such as grinding of rawmaterials,plasticizing,hard plastic ex-

truding,palletizing and burning as well as characteristics of the domestic double stages vacuum hard plastic extruder

in details.

Key words:full coal gangue sintered porous brick;hard plastic extruding;one time palletizing and burning

 

简介:2001年是国家经贸委提出的煤矸石扩大利用年,我国墙改步伐明显加快,因此,煤矸石砖等新型墙体材料发展十分迅速。在引进、消化吸收工业发达国家先进技术的基础上,经过近十年的努力,我国制造的半硬塑制砖成套技术装备已成熟,主要技术性能达到国际水准;在生产工艺上,积累了一次码烧成功的经验,全内燃、超热值焙烧的应用技术处于国际领先水平。目前,国内设备制造企业又成功地研制出真空硬塑挤砖机,国产化率为100%,设备性能达到国外同类产品的先进水平,取得了国家实用新型专利,标志着开发利用煤矸石的装备取得重大突破,结束了国内煤矸石原料不能实现全硬塑成型制砖的历史。

 

一、机器的选择:

  1.1、煤矸石粉碎机:我们选用正泰生产的煤矸石粉碎机,优势在于出料的粒度可以控制在3mm以下,其中2mm的占90%以上。适合我们下一步进行砖机配料烧制。

  1.2、真空砖机选型:我们选用正泰JZK 50-3.5双级真空砖挤出机,装机容量:上级45+下级110(kw)进行试验测试。

 

 

1、原料制备:

1.1、煤矸石:

煤矸石由于生成的地质年代、成矿构造、开采方式及堆放状态不同,其组成结构和特性差异很大,并不是所有的煤矸石都可以生产烧结砖。发热量较低的含炭矸石和机械强度差、易于破碎的岩矸石是适宜直接制作内燃砖的原料,其岩性主要是砾岩、砂岩、泥岩、泥质砂岩、粘土岩、石灰岩和岩浆

岩。

  我们分析了国内外8个窑宽为4.60~9.23m的平顶大断面隧道干燥焙烧窑的全内燃烧结砖的生产厂家,它们窑炉技术参数相近,控制系统类似,但在正常稳定的生产条件下,由于煤矸石发热量不同,窑炉每立方米净容积的标准砖日产量相差很大(见表1)。

  表1 窑炉每立方米净容积的标准砖日产量

表1 窑炉每立方米净容积的标准砖日产量

从表1可见,在全内燃煤矸石烧结多孔砖生产中,当原料发热量在1670~2090kJ/kg时,日产量最大;当原料发热量大于2090kJ/kg时,发热量越高,产量越小,不同的原料发热量可使日产量相差1倍左右。此外,发热量过大还会对产品的质量造成不利影响,因此配料时应使原料的发热量保持在合理水平上。

 

1.2、原料粉磨:

煤矸石块度大且较坚硬,必须粉碎处理,一般采用粗碎和细碎的二级粉碎方法。粗碎设备可选择颚式破碎机、齿式对辊机,细碎设备有锤式破碎机、笼式破碎机、对辊机、湿式棒磨机及湿式球磨机可供选择。煤矸石原料的含水率一般为5%~12%,若含水率较高,会降低粉磨效率,可采用对辊机中碎处理。

  物料粉碎后的颗粒级配对原料的性能、产品合格率、产品质量有较大影响。合理的颗粒级配可增加塑性指数、减少原料的有害杂质对成品的损害程度、提高成品强度。国内外较有代表性的原料颗粒级配控制范围如下:

(1)粒度小于0.1mm的占30%以上,或小于0.2mm的质量比达到35%以上,合计1mm以下的应在70%以上,粒度最大的不超过3mm。

(2)粒度小于0.5mm的应占70%,0.5~1.0mm的不超过30%。

(3)粒径2.0~1.0mm的占10%~14%,1.0~0.3mm的占36%~40%,小于0.3mm的占45%~50%。

(4)粒径小于0.2mm的占70%以上,0.5mm左右的占30%。

  试样(4)为法国某砖厂的原料颗粒级配控制范围,采用Celte公司粉磨设备。其余三者为国内具有先进水平的砖厂的物料颗粒级配控制指标。细颗粒的数量愈多,对提高产品性能愈有利,如用煤矸石烧结高质量的饰面砖和多孔薄壁制品,其物料粒径以控制在1mm以下为宜。在国内现有条件下,物料粒径也不宜要求过细。根据煤矸石塑性指数较低的特点,综合考虑原料的地质条件及工艺性能、企业经济效益、市场状况,合理制定本企业的煤矸石颗粒级配控制指标是十分必要的。

1.3:原料增塑、

  煤矸石的吸水性差,在挤出成型之前,需经增塑处理,建议采用如下工艺过程:给料(细碎后)※强力搅拌(加水)※陈化※搅拌※湿式轮碾(或对辊机差速细碎)。当煤矸石塑性指标过低时,可在煤矸石中加入高塑性的粘土或页岩,提高其塑性指数。原料在入陈化库前要加水搅拌,物料含水率在10%以上,可根据大气湿度的不同作适当调整。原料陈化是增加煤矸石含水率、提高塑性指数和成型性能、保持坯体表面光滑平整、消除干燥裂纹、增加密实度的

重要措施,陈化时间约72h。物料陈化后,应采用能对制砖原料进行配水、混合、揉练、均化、细化、挤出压缩、切削,从而提高原料塑性的轮碾机。轮碾机比对辊机(细碎)具有更有效的

细化作用,它可改善物料的颗粒级配,进一步提高其塑性,从而改善坯体外观和内在质量。

  处理以煤矸石为主、掺加少量粉煤灰的物料时,轮碾机对排除混合料的气体,增加密实度,提高其成型和干燥性能的作用尤为突出。制造轮碾设备虽耗钢量多,自重大,造价高,但轮碾设备处理原料的效果是其它设备无法取代的。根据美国和意大利的生产实际,应关注轮碾机由湿法向干法过渡的趋势,他们多将原料干法轮碾,然后加水搅拌后陈化,再进行湿法轮碾。由于干法轮碾先将少量的较大颗粒碾碎,改善了颗粒级配,当加水陈化时,碾碎的原料被水充分浸润的机会增加,陈化效果更好。笔者认为,今后国内开发产量高的干法轮碾机不失为明智之举。经过上述一系列的增塑处理,进入成型机之前的物料含水率应控制在14%以下。

 

2、硬塑成型:

煤矸石挤砖机分为软塑性(含水率16%以上)、半硬塑(含水率14%~16%)、硬塑(含水率12%~14%)3种类型。软塑砖机可生产孔洞率高的薄壁制品(孔洞率大于45%),投资较小,适合地方性砖厂使用。半硬塑砖机介于软塑和硬塑之间,和硬塑相比,坯体含水率较高,挤出压力小,码坯层数较少,物料的含水率和塑性指数控制适中,可用于一次码烧工艺。硬塑砖机适宜于塑性指数较低的原料,适用于软塑性、半硬塑难以挤出成型的原料,而且成品含水率低、挤出压力大、坯体强度高,可多码坯不需晾晒,特别适宜于一次码烧工艺。

  以国内正泰公司生产的JZK系列双级真空硬塑挤砖机(Ⅱ型)硬塑成型为例,其技术参数为:物料成型水分11%~13%,真空度小于-0.092MPa,抽真空稳定在90.8%以上,挤出压力3.5~4.0MPa,湿坯强度稳定在0.35~0.40MPa,可满足码坯成垛后坯体不变形,并能承受窑车进入干燥室的运行过程。该产品并配有全自动旋转切坯机和水平推式自动切条切坯机,可供用户选择,前者用于将挤砖机挤出的泥条自动切制成各种规格的湿坯,不用切条,废泥头损失少,自动化程度高;后者用于将挤砖机挤出的泥条自动进行定长切条和切坯,生产效率高。

  双级真空硬塑挤砖机的研制成功,标志着我国开发利用煤矸石技术装备取得新突破,它从根本上解决了以往煤矸石砖成型性差,砖坯强度低,外观质量不理想:产品缺棱掉角、存在黑斑、色彩不均、裂纹多,不能用于清水墙及难以用于混合结构的难题;结束了国内不能生产全硬塑成型挤砖机的历史,为发展我国的新型墙材、节土利废提供了质优价廉的设备。

  该机是在消化吸收美国斯蒂尔公司先进的制砖设备基础上,借鉴意大利、法国、西班牙等先进制砖机生产国的经验和技术,进行了多项技术创新:针对国外砖机的核心技术—高强度耐磨材料,采用先进真空实型铸造技术,进行整体铸造,主要耐磨件寿命提高15倍以上,耐磨件性能与美国砖机的相当;用机口水润滑代替油润滑,运行成本大幅降低;挤出机的整机口改为活机口,机口磨损后,可进行调整,保证了产品的几何尺寸,减少了维修工作量;改变砖机内部曲线,对成型流线体内腔进行重新设计,提高了挤泥效率;取消砖机的大皮带轮,加大了传动速比,机械运行效率明显提高。

 

3、码烧:

国内砖窑分为土窑、轮窑、隧道窑3种。土窑指间歇生产的各种型式的砖窑,装砖和出砖均在冷状态下进行。土窑由于技术落后应予以淘汰,但目前土砖窑产量仍占各种烧结砖总产量的20%左右。轮窑是我国窑炉的主要型式,1994年我国砖产量有74%是由轮窑生产的。这种窑型劳动条件较差,产品质量较差,但投资相对较小。隧道窑机械化程度高、劳动强度低、产品质量好、成品率高。隧道窑又分为拱顶和平顶2种,两者相比,拱顶窑上下温差大,不利于机械化码坯、成品率较低、产品质量较差;大断面平顶一次码烧隧道窑是目前先进砖窑,可实现机械码坯、断面上下温差小、密封性能好、便于机械化与自动化、成品率高、质量好和产量大,国内可设计断面内宽为4.6m、6.9m、9.3m和10.4m的炉窑,窑全长可在200m以上,这种窑建设投资较大,技术与管理水平要求较高。

3.1、码坯:

一次码烧工艺是在坯体成型后直接码上窑车连续干燥、焙烧,省去了二次码烧工艺中坯体成型后先码上干燥车经干燥后卸下,再码上窑车等工序,提高了劳动生产率;比二次码烧省略了上下架的环节,减少了坯体损失,提高了产品合格率。一次码烧适用硬塑或半硬塑挤出成型。

 表2 一次码烧对原料的制备及湿坯的技术要求

表2 一次码烧对原料的制备及湿坯的技术要求

一次码烧工艺,湿坯一般采用上下自动翻转码架的方法,码到坯架上。国内已能生产自动码坯机,夹坯的气压在0.4~0.6MPa。真空高压挤出成型,减少了成型水分,特别是排除了吸附在物料粒子表面的小气泡,加强了水膜对粒子的粘结能力,改善了物料成型性能;提高了坯体密实度,增强了湿坯强度;减少坯体的干燥收缩率和干燥敏感性,明显改善坯体的干燥性能。从原料干燥性能的角度看,煤矸石烧结砖一般应采用一次码烧工艺。一次码烧对半硬塑成型和硬塑成型的原料制备、湿坯技术要求见表2。

 

3.2、烧结过程:

要处理好干燥与焙烧的关系,干燥窑送进的热风温度以110~130℃为宜,坯体出干燥窑的残余水分应小于6%。如坯体干燥过程控制不理想,进入焙烧窑烧结,成品砖外观容易产生多层微裂。在原料制备工艺中,应对原料发热量的控制引起重视。按照我国61个地区的煤矸石发热量的统计资料,最佳热值(1670~2090kJ/kg)的占11.48%,低热值的(<1670kJ/kg)占13.11%,超热值(>2090kJ/kg)的占75.41%。这61个地区煤矸石平均热值为4660kJ/kg。国内大多数砖厂为超内燃焙烧,严重影响产量和产品质量。各地可根据具体情况,用低热值、无热值的煤矸石(自燃矸石)、粘土、页岩等合理配料,将配料发热量降低到合理水平上;对低热值煤矸石,全内燃焙烧时可适当掺入煤粉,否则应采用外投燃料来补充;还要根据煤矸石的特性,确定合理的烧结温度,最高烧结温度一般控制在950~1050℃。烧结温度过高,坯体易粘结,烧结温度偏低的砖大部分强度偏低。由于煤矸石成分不同,粉碎粒度不同,粗细搭配不同,烧结温度应根据情况适当调整。

 4、总结:随着我国引进国外技术与国内公司结合研制出更高效节能的真空砖机,投资者从中收益也会大大提高。同时废物利用低价环保也是未来国内形势,这里推荐使用正泰烧砖设备。

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