粉煤灰烧结砖（共7篇）
粉煤灰烧结砖 篇1
粉煤灰是火力发电过程中排放出来的一种固体废弃物, 多年来人们对粉煤灰的综合利用一直都在进行着各种研究和探索, 其中利用粉煤灰作为制砖原料的掺加剂, 已经得到了普遍应用。但由于粉煤灰自身特性所限, 即其塑性和吸水性差, 所以粉煤灰的掺加比例一直都不太高, 限制了制砖行业消纳粉煤灰的能力。
常规生产中, 制砖原料一般多为粘土、煤矸石、页岩等, 这几种原料因其容重接近, 塑性也好, 易于混合和成型, 因而是制砖的理想原料。但对粉煤灰而言, 由于其容重较小, 几乎没有塑性, 因而制砖生产中若掺加比例过大, 物料混合不均匀, 增塑化处理不到位, 则会严重影响最终成品的质量, 甚至无法成型。本文将对高掺量粉煤灰制砖生产中的原料处理及设备选择进行总结分析, 以便为完善粉煤灰制砖工艺提供参考。
1 基本工艺要求
无论是和煤矸石、页岩、粘土几种物料混合使用, 还是和其中单一组分混合, 粉煤灰的掺加比例目前一般均不超过50%, 比例越大, 产品的成型越困难, 成品率就会越低, 成品的强度也越低。
为解决上述问题, 包含了粉煤灰在内的制砖原料的处理就要予以特别的关注, 即要从原料的计量、混合、陈化、增塑处理上都要精心选择设备和处理工艺, 最终要实现下述目标——按一定比例配置的原料要实现均匀混合。由于粉煤灰和其他几种原料容重有较大差异, 混合中极其发生偏析、分层, 因此选择混合设备及工艺过程中的输送、喂料等设备时都要对此予以充分关注, 并采取必要的防范措施。
由于粉煤灰几无塑性, 不保水, 因此在实现了粉煤灰和其他原料的均匀混合后, 要对原料实现充分陈化, 注意陈化条件和时间, 之后再通过增塑化处理, 使多种原料充分融合, 整体塑性增强, 并具有良好的成型性能, 便于后续成型作业和提高制品性能。这一过程中应注意对陈化库类型、陈化工艺、增塑化设备进行精心选择, 同时将原料的最终粒度控制在适当的范围内, 以保证充分的塑化和成型制品的表面质量。
工艺设计中, 一般混合和增塑化设备常常合并, 因同类产品一般均兼具这两方面的功能。
2 几种常用的混合增塑设备
由于混合增塑设备是以粉煤灰为原料组分的制砖生产中的关键设备, 本文对此予以总结和介绍。多年来, 人们开发了多种具有此类功能的设备, 目前市场上常见的可用于粉煤灰制砖生产中的混合增塑设备主要有下面几种, 分别予以简单介绍。
2.1 筛式挤出喂料机
筛式挤出喂料机的详细结构及工作原理参见[1]。它主要由主传动系统、收集盘、挤出搅拌部件等组成。工作时电机驱动主传动减速机, 带动铲料板及挤出臂旋转, 铲料板将落入料盘中的原料不断的翻动混合, 并随后由挤出臂从筛板筒体的筛孔中挤出, 被挤出的原料自由掉落在收集盘上, 通过大小齿轮传动驱动的收集盘将原料旋转运至卸料点排出。
该类设备作为一种兼具混合和增塑处理的理想设备, 在国外墙材、屋面瓦及陶板的生产线中已成为一种标准配置, 十分常见, 且一般均配置在挤出成型机的前端。来自陈化处理后的原料, 再经过该设备进行进一步的增塑处理, 然后直接进入挤出成型机。国内由于一直没有系列化的筛式挤出喂料机, 因而未能普遍采用。目前该类设备国内已开发有完整的系列, 可供选择的规格如表1示, 其最大规格物料通过量约为65 m3/h, 混合仓直径为2100 mm。
2.2 LNA型大型湿式轮碾机
轮碾机是一种传统的碾压混合设备, 主要由碾轮、碾盘、刮料搅拌装置、支撑底盘及传动装置等组成。工作时, 轮碾机可对掺有粉煤灰的制砖原料进行充分的碾压、翻动、混合、细碎及增塑处理, 是粉煤灰烧结砖生产线的传统配置设备, 具有较好的应用效果。
为满足国内对大规格轮碾机的需求, 已完成开发了四种规格的湿式轮碾机, 其最大物料处理量可达90 m3/h, 最大碾轮直径2 100 mm, 基本与国内现阶段粉煤灰烧结砖生产线的需求状况相适应。碾轮、碾盘等耐磨件均选用高耐磨性材料, 以充分保证其工作寿命。碾轮设计充分考虑到了轮圈磨损更换的要求而采取了较为经济便捷的结构, 碾盘外圈篦孔及刮料搅拌装置也都充分考虑到了物料的碾磨作用及要求而精心进行设计, 整机底盘采用有限元分析技术使其设计不但轻巧, 而且安全可靠。表2为大型湿式轮碾机的性能参数。
2.3 行星式轮碾混合机
为克服传统轮碾机结构较庞大、质量大、功耗及造价高等缺点, 行星式轮碾混合机在结构上进行了较大改进, 除减轻了轮碾质量之外, 在旋转的立式主轴上, 还配置有若干立式搅拌轴, 并沿轮碾区圆周方向均布, 且随主轴旋转, 借助搅拌叶片可完成对物料的翻动和混合, 因而有助于进一步增强碾压增塑的效果。改进的结果是功能上进一步强化了混合效果, 弱化了辗压效果, 但质量大大减轻, 造价明显下降, 因而更适于以粉煤灰为原料的制砖生产线中, 其性价比更为优异。
该设备工作时, 物料经由下料管落到碾盘上, 在不断受到绕中心轴旋转的碾轮碾压的同时, 还受到同样由主轴驱动的行星搅拌转子的强制搅拌混合, 物料在反复的碾压、搅拌过程中不仅得以混合均匀, 同时由于捏和揉搓作用, 其塑性也得以进一步改善。由于这种特性, 该类产品特别适合砖瓦、陶瓷、耐火材料等行业使用, 用以在进行混料作业的同时, 进一步改善物料成型性能, 便于后续的挤出成型作业。
该类设备为间歇式自动排料, 应用时应注意其间断排料对生产线其他设备的影响。当布置在陈化库之前时, 可不考虑这种影响。表3为行星式轮碾混合机的性能参数。
2.4 双螺旋筛式喂料机
双螺旋筛式喂料机是在双螺旋混合机的输出端加装挤出筛板, 物料经由筛板挤出, 因此该设备亦同时具备了搅拌、均化和增塑的功能, 是结构和造价相对较低的一种产品, 但整体效果上会稍逊于上述几类设备。表4为双螺旋混合机的性能参数。
综合上述几类设备, 均能程度不同地提高原料的塑性指数, 且各有优缺点, 可视原料状况和投资情况灵活选择。一般情况下, 成品质量要求高和粉煤灰掺量大时, 优先选择前三类, 而当物料粉碎状况不理想时可优选轮碾式混合机及行星式轮碾机, 投资受限及低掺量粉煤灰时可选择双螺旋筛式喂料机。
3 生产线工艺设计中的几个问题
以粉煤灰为原料组分时, 制砖原料一般多和煤矸石或页岩或三者共同混合进行处理, 其适宜的原料处理及成型工艺流程一般为:
页岩成煤矸石→辊压机→细碎对辊机→加计量粉煤灰混合→陈化库→混合增塑设备→挤出成型机。
生产工艺线中应说明的几个问题:
页岩或煤矸石的破碎设备采用了先经辊压机中碎, 再经细碎对辊机细碎, 视最终制品的要求, 可实现物料最大颗粒小于1 mm, 这样也便于和粉煤灰的充分混合和均化, 也有效增大了和粉煤灰微粒的吸附接触面积, 便于增强原料整体塑性和制品挤出成型。
采用辊压机进行原料的中碎, 较之采用锤式破碎机, 更为经济、高效、实用, 详细分析参见[2], 此处不再赘述。
考虑到制砖生产中原料流量大的特点, 生产线中输送设备多采用螺旋式连续输送机。此类设备在多种原料喂入且不均匀时易导致排出料也不均匀, 因此设计中应先使多种原料在配料仓中首先预混合, 实现初步均化, 然后再进入输送设备和混合机中进行混合。
陈化库建议选用新型圆形陈化库[3], 其优点为:陈化原料保湿性强, 布料均匀不偏析, 原料先进先出, 不易扬尘, 占地面积小等。采用新型陈化库, 可实现原料的充分高效陈化, 也便于实现清洁生产, 一改传统陈化库粉尘飞扬的形象。
混合增塑设备的类型及选择原则前面已有陈述, 应说明的是, 实际应用中, 有的用户把该类设备放在陈化库前, 有的则放到后面, 有的则前后均有。一般建议, 轮碾式混合机及行星式轮碾机放在陈化库前, 其他类型则放到陈化库之后。当然, 必要时前后均配置这一类设备, 则更能保证制品的成型质量。
摘要：分析了粉煤灰制砖原料的处理特点及要求, 介绍了几种常用混合增塑设备, 即筛式挤出喂料机、轮碾混合机、行星式轮碾混合机和双螺旋筛式喂料机的主要特点, 并对粉煤灰制砖原料的处理工艺进行了讨论。
关键词：粉煤灰,混合增塑设备,烧结砖
参考文献
[1]佟占胜, 王宇航.圆盘筛式给料机的发展现状与设计分析[J].砖瓦, 2010 (11) .
[2]赵玉良, 王宇航, 李永鹏.新型圆形陈化库及应用[J].砖瓦, 2013 (7) .
粉煤灰烧结砖 篇2
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, 导致副产品粉煤灰、炉渣理化性能有较大差异, 使用前先要进行理化分析。
1.1 山西晋城泽州砖厂
该厂原料化学成分见表1。经过实验室指导和现场实际生产, 目前原料配比见表2, 混合料发热量在300 kcal/kg左右, 产品外观见图1。
1.2 山东泰安东平砖厂
该厂原料化学成分见表3。
经过实验室指导和现场实际生产, 目前原料配比见表4, 混合料发热量在250 kcal/kg~300 kcal/kg之间, 产品外观见图2。
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结过, 其化学成分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, 则制砖原料的可塑性差, 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。
2.1 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, 泰安东平砖厂破碎工艺流程见图3。
本破碎系统即体现了设备简单实用化, 又实现了多种原料更好的混合。利用颚破机破碎处理页岩大块, 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”难破碎的料, 大大提高了整个破碎系统的破碎效率, 提高产量, 降低成本。早在前些年, 破碎机使用者便对笼式破碎和锤式破碎的特点各抒己见, 很多用过的人说笼式破碎维修量太大, 成本太高。但是笼式破碎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滚破、球磨、轮碾机等贵重设备, 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, 有关砖厂的设备选型问题, 笔者后续会为大家总结。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KP1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、黏糊破碎设备, 降低产量 (该厂平时破碎产量约50 t/h~60 t/h, 下雨天时仅约40 t/h) , 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1 200 t~1 300 t时换一副笼, 而雨后物料湿时生产600 t~700 t便要换一次笼) 。
2.2 原料陈化
我院设计的生产线陈化库基本都考虑一个星期左右的储料量。虽然有的砖厂原料不需要陈化直接挤出成型, 甚至有的粉煤灰制砖陈化起到反作用, 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。陈化不仅仅可以提高塑性, 而且可以提高原料的流动性和黏结性, 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被消除, 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, 方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和成型能力, 含水率低有可能起不到陈化效果, 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, 有必要在物料顶部安装喷雾装置。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, 硬塑砖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见图4, 便于提高码坯层数 (标砖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秤自动加水系统, 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 %左右。
码坯采用自动码坯机, 见图5。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 m×3.6 m) 和一条焙烧窑 (115.8 m×3.6 m) 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。
4.1 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, 遇水蒸气后还会因酥软而倒垛。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) 和分散排潮的方式, 取代以往大断面干燥室仅靠顶排潮理念。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组侧送热见图6, 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 h/车, 经测量发现, 底层砖坯干燥后含水率在3 %左右, 上层砖坯含水率在1 %~2 %之间, 干燥效果满足要求。
4.2 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。图7、图8为两家炉渣烧结砖的温度曲线, 以供参考。
图7、图8中显示烧成温度并不高, 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, 如表5。
虽然测温仪多少会有点误差, 但从表4 数据来看, 实际砖坯烧成温度达1 000 ℃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。
a. 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 长度方向尺寸相差1 mm~3 mm。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。经记录, 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。
b. 砖坯压裂问题。由于炉渣、粉煤灰砖总体来说塑性还是不好, 经过硬塑挤出成型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。
c. 砖坯细小裂纹。由于砖机的搅拌和润滑挤出作用, 使得泥条表面聚集大量的塑性颗粒, 与内部受真空挤压的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。为此, 生产过程中要避免存坯线受强风和阳光直射, 让刚生产出来的砖坯慢慢地阴干。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
粉煤灰烧结砖 篇3
1 粉煤灰烧结砖的生产工艺和主要设备设施
1.1 采掘工艺
由于粉煤灰烧结砖按照有关标准和工艺要求需要掺入一定比例的页岩和粘土等为胶结材料, 而页岩和粘土的开采又属于金属非金属矿山开采。因此, 采掘页岩和粘土是粉煤灰烧结砖的一项重要工艺流程。根据页岩 (一般不需要爆破) 和粘土矿的开采特点, 生产工艺为挖掘、铲装、运输等。
1.2 制砖工艺
粉煤灰烧结砖的工艺流程是比较复杂的, 除去一次烧结和二次烧结各自的工艺特点外, 一般的制砖工艺是:原料处理、陈化与二次搅拌、制坯、干燥及焙烧、出窑。坯、砖的厂内运输采用轨道、顶车机、窑车、摆渡车等设备。
1.3 主要设备和设施
粉煤灰烧结砖生产的主要设备设施有挖掘机、铲车、汽车、破碎机、粉碎机、加长双轴搅拌机、练泥机、双级真空挤砖机、自动切条机、自动切坯机、传送皮带、运输轨道、干燥室、隧道窑、变配电室、制坯车间、配料车间、储料车间、陈化车间、成品存放场等设备设施。还有氧气罐、乙炔、电焊机、切割机、砂轮机等维修设备。
粉煤灰烧结砖的工艺流程由采掘和制砖两大块组成, 且采掘属于矿山高危行业, 制砖也由于机械设备多、程序复杂等构成了其特有的危险有害因素。只有熟悉和了解粉煤灰烧结砖的生产工艺流程、设备设施及工业场地布置才能全面准确识别分析其危险有害因素, 从而采取有效的安全管理和安全技术措施, 确保企业的安全生产。
2 主要危险因素识别与分析
危险因素是指能对人造成伤亡或对物造成突发性损害的因素。依据《企业职工伤亡事故分类》、《职业病范围和职业病患者处理办法的规定》等国家规定, 粉煤灰烧结砖的生产中主要存在以下危险因素。
2.1 边坡破坏
从生产工艺中我们了解到粉煤灰烧结砖的生产首先要解决胶结材料的问题, 需要掺入一定比例的页岩和粘土, 因此, 在采掘页岩和粘土过程中边坡破坏是一项重要危险因素。边坡破坏的类型有:散落、坍塌 (垮落) 、滑坡、流动。在这些破坏类型中, 坍塌和滑坡是破坏最严重的类型。露天采场边坡管理非常重要, 坍塌的主要原因有:开采设计不合理、采场边坡过高、过陡, 矿体或围岩稳固性差;违章作业;雨水冲刷外力作用, 导致岩体的移动和变形, 造成坍塌;由于边坡底脚的岩体变化或人为开采破坏, 上部岩体将失去支撑, 原有的应力平衡被打破, 在次生应力的作用下, 边坡可能发生坍塌, 边坡底脚破坏的范围越大, 造成的危害也就越严重。当露天采场边坡过高、过陡或作业方式不合理 (如进行掏采、一面墙开采、超挖边坡角等产生“伞檐”、“老鹰嘴”现象) 、边坡管理不善、处于雨季或解冻期、地震等原因, 可能导致边坡发生坍塌、滑坡等, 造成人身伤害事故或设备损毁事故。
2.2 机械伤害
砖厂存在许多机械设备, 在锤破、运输、搅拌、轮碾、挤压成型、切条、切坯等过程中涉及机械设备, 某些设备的转动部件、移动部件等若缺乏良好的防护设施或防护设施有缺陷或操作错误等, 均可能造成人身伤害。若没有配备或正确穿戴必需的劳动防护用品时, 也可能造成机械伤害。
制砖机及其附属设备的机械传动部位无防护罩, 作业环境不良或行为不慎等原因而导致人体与设备直接接触造成夹击、碰撞、剪切、卷入、绞、碾、割、刺等伤害。
维修轮碾机、搅拌机等转动设备时, 如果设备意外启动, 可能引起人员被绞碾等伤害事故。
2.3 触电 (雷击)
砖厂内电气设备多, 作业场地相对拥挤, 因电气线路或电气设备安装不当或保养不善等将引起电气设备的绝缘性能降低, 有可能造成人身触电事故。特别是移动设备在使用时, 会因临时接用电或安全措施不完备而造成人员触电事故。
由于厂区地势较为开阔, 周边无高大建筑, 雷雨天气人员野外作业可能遭受雷击, 由于防雷设施不良, 雷电可摧毁房屋, 劈裂树木, 损坏电气设备和电力线路和引起人员伤亡。
2.4 物体打击
采场工作不排险就作业, 挖掘机铲装作业时由于操作不慎或人员在挖掘机下物料掉落砸伤人, 窑体不稳固造成砖体脱落, 以及在机械设备检修过程中因操作不当, 工具不适或失误等原因易发生物件脱落、抛出、反弹而对人员造成伤害和在高处检修设备时抛掷工具和配件等都会造成人员被物体打击事故的发生。
2.5 高温灼烫
在砖焙烧过程中, 工人进行加煤焙烧、成品砖出窑时温度较高, 如窑体保温密封不良会产生较强的热辐射, 作业人员在此环境中易受到高温危害。特别是出窑时, 如果停烧间隔时间不长, 砖块温度过高, 有可能造成人员灼烫伤害。
2.6 高处坠落
挖掘机在台阶上行走, 如果不注意安全, 易发生高处坠落事故。工人在采场顶部检查、观察边坡情况及在台阶上部作业、检修时, 人员过于靠近坡顶线, 易发生坠落的危险。
窑顶与下方地面高差3 m左右, 工人在窑顶作业时, 如不小心, 可能造成高处坠落伤害, 上下窑顶栈道外侧无护栏, 也可能发生坠落事故。
有些车间台阶距地面较高, 或旁边有地沟, 或在高出地面的设备工作平台上操作, 如无防护装置, 人员可能发生坠落伤害。
2.7 车辆伤害
采掘场地公路运输, 以及厂区的物料运送, 如果路况不好、坡度太陡、转弯太急、宽度不够、防护设施不全等;车况不好, 如刹车不灵, 方向盘失灵等;司机违章或技术不熟练, 如酒后驾驶、疲劳驾驶、超速、超高、超载等原因, 均有可能造成翻车、撞车、撞人等伤害。
2.8 火灾
变电设施的配置、使用和维护时不符合安全要求, 电气线路短路、配电保护措施有缺陷、安装质量有缺陷、操作不当等可能引起电气火灾。各种油料、机械配件、仓库以及焊接和切割作业时操作不当和管理不善也可能造成火灾的发生。雷击可能引起建筑物火灾。
2.9 中毒和窒息 (有毒有害气体)
在加煤烧砖过程中, 煤炭燃烧产生CO、CO2、SO2以及页岩中的氟化物等有毒有害气体, 存在人员中毒窒息的危险。
2.1 0 坍塌
烧砖的隧道窑不及时检查, 窑内拱顶变形破损处不及时加固维修, 极有可能发生窑顶坍塌伤人事故。烘干道距离长, 由于结构失稳, 上方承重过大等原因可能坍塌, 影响生产。人员如果进入窑内维修也可能造成掩埋事故。砖坯及成品或物料的堆码不规范也可能造成倒塌事故。
2.1 1 容器爆炸
窑厂的真空挤砖机有空气压缩机、空压机储气罐和气瓶等属于压力容器。压力容器在使用中, 可能因安全装置失灵及操作使用和维护不当等原因而发生爆炸, 将直接威胁到操作人员及其他有关人员的人身安全和设备财产安全。
2.1 2 其他伤害
由于生产场地多在山区丘陵地带且场地复杂, 工人发生扭伤、跌伤、扎伤、磕碰等伤害的可能性很大。
3 主要有害因素识别与分析
有害因素是指能影响人的身体健康, 导致疾病, 或对物造成慢性损害的因素。根据对采区地质、开采技术条件、生产作业场所使用设备及生产过程的综合分析, 参照卫生部《职业病危害因素分类目录》及卫生部、劳动和社会保障部《关于印发〈职业病目录〉的通知》, 粉煤灰烧结砖在生产过程中主要存在粉尘、噪声等有害因素。
3.1 粉尘
在采场采挖、装载过程中、砖厂破碎作业、铲运粉煤灰、煤、煤渣和废砖料、成品出窑时等都将产生大量的粉尘, 在粉尘引起的职业危害中, 以尘肺的危害最为严重, 在不同粒径的粉尘中, 呼吸性粉尘对人体的危害最大, 长期的粉尘积累对机械设备的运转和性能都会造成一定的影响。
3.2 噪声与振动
产生噪声与振动的设备或场所主要有挖掘机、装载机、破碎机、搅拌机、制砖机、风机等。噪声可引起职业性噪声耳聋或引起神经衰弱、心血管疾病及消化系统等疾病, 这会妨碍作业人员辨认各种信号, 使操作人员的失误率上升, 容易导致事故发生。振动可直接作用于人体, 也可以间接作用于人体, 导致中枢神经和植物神经紊乱、血压升高以及各种振动病的产生, 同时也会导致设备、部件的损坏。
4 危险因素的防护措施
4.1 防边坡破坏
严禁掏底开采, 采用台阶式开采, 台阶高度依据设计数据而定, 采场工作坡面角要不大于45°;建立、健全采场边坡监测制度, 发现有危石、坍塌、滑坡危险时, 应停止作业, 设立警示标志, 并及时采取排险措施, 要做到先排险、后作业、不排险、不作业;对采场边坡要进行定期检查, 并形成制度;生产过程中, 要防止地表水长期浸润采场边坡;要加大断层、岩体层间裂隙、层理等岩石结构及地质构造对采场稳定性的研究, 提前采取减小坡面角等有效措施, 以确保边坡稳定;临近采场最终坡面角时, 应降低坡面角的度数, 并保持较好的边坡坡面。
4.2 防机械伤害
操作人员要进行岗前教育培训, 设备之间要有符合要求的安全间距, 所有机械设备的传动部位要有保护罩, 并有警示标志;作业人员要穿戴符合安全规定的服装进行操作;操作人员要集中精力, 以免身体进入机械危险部位。设备维修时要切断电源, 并有专人看护。
4.3 防触电 (雷击)
电气设备金属外壳应进行保护接地或接零, 接地电阻不大于4Ω;临时用电应经有关主管部门审查批准, 并由专人负责, 限期拆除;易触电部位应设置安全警示标志。移动使用的配电箱 (板) 应采用完整的、带保护线的多股铜芯橡皮护套软电缆或护套软线作为电源线, 同时应装设漏电保护器。
电工作业人员应经安全技术培训, 考核合格, 取得相应的资格证书后, 才能从事电工作业。
建筑物制高点要安装避雷针或避雷器, 电气设备、线路应安装可靠的防雷、接地装置, 并定期进行全面检查和监测, 不合格的应及时更换或修复。
4.4 防物体打击
采场工作面上严禁上下垂直作业;坚持先排险后作业, 不排险不作业;挖掘机在采场铲装作业时, 其他人员要远离挖掘机, 以免装载时掉落的物料砸伤人。窑体应经常检查加固, 防止砖体脱落;在高处检修设备时不应抛掷工具和配件。
4.5 防高温灼烫
窑体的建造一定要严实紧密, 防止热量散发。成品出窑时要间隔一定的时间, 砖块温度降下后再搬运, 给工人发放防灼烫手套等劳动保护用品。
4.6 防高处坠落
在距坠落高度基准面2 m以上 (含2 m) 的高处作业时, 应佩带安全带或设置安全网、护栏等防护设施, 安全绳应经常检查, 并拴系在稳固的安全桩上。在有坠人危险处设安全警示标志, 非作业人员不得进入。
4.7 防车辆伤害
采场装运设备主要采用挖掘机、汽车、厂区物料运输车辆等。因道路不平, 宽度较小, 车速不宜过快;加强对装载司机安全驾驶和行车安全重要性认识的教育, 克服其思想麻痹观念;加强车辆检修, 杜绝车辆带病行驶。司机要持证上岗作业, 严禁酒后驾驶。
4.8 防火灾
电气设备的选型、安装要符合要求, 生产过程中要加强对线路和设备的运行情况的检查, 防止因线路老化短路以及设备长时间或超负荷工作而引发的电气火灾的发生。要遵守有关操作规程, 严禁火源、热源等接触仓库、维修车间的油污物、供电电缆等设施和物品, 地表树林处严禁有明火出现。
4.9 防中毒窒息
首先要检测窑体内部氧气、危险物、有害物浓度;隔离危害物质;其次是要通风换气, 安装水膜除尘装置;按规定佩戴个人防护用品。
4.1 0 防坍塌
窑体建设时必须使胶结泥浆 (或耐火水泥砂浆) 完全固结达到固定的强度后, 方可拆模。在生产使用过程中要加强窑体检查, 发现隐患要及时加固维护。砖坯或物料的码放高度和间距要符合要求, 且整齐稳固。作业人员要穿戴劳动保护用品。
4.1 1 防容器爆炸
正确使用、操作和维护压力设备, 并定期进行检查检验, 对职工加强安全教育, 持证上岗。操作人员在操作前应做好以下准备工作:按规定着装, 带齐操作工具;认真检查本岗位的压力容器、安全装置、机泵及工艺流程中的进出口管线、阀门、电器设备等各种设备及仪表附件的完善情况;检查岗位的清洁卫生情况;试动各阀门是否灵活, 检查系统阀门开关情况。操作人员在确认压力容器及设备能投入正常运行后, 才能开工启动系统。
4.1 2 防其他伤害
加强作业场地现场管理, 定期进行检查和清理。制砖车间设立独立的维修间;制砖车间内场地平整, 不得堆放杂物和垃圾;各类设备和设施实行定置管理;配电间不乱堆乱放杂物;窑顶房和窑洞内物品堆放有序。
5 有害因素的防护措施
5.1 防粉尘
原料堆放场地、破碎场所、成品出窑等产生粉尘的环节和作业现场应采取封闭、隔离, 采取洒水抑尘等措施, 加强职工职业教育, 监督督促工人按规定穿戴劳动防护用品。加强对作业人员进行粉尘危害和预防知识的培训教育, 对接尘人员定期进行身体检查, 做到早期发现病人, 及时调离接尘岗位。
5.2 防噪声和振动
设备的选型应选择低噪声、低振动或自动、半自动操纵装置的设备, 安装设备和场地布置时应将具有生产性噪声的设备和车间尽量远离其他非噪声作业车间、行政区和生活区。振动较大的设备应采用减震装置, 操作时尽量减少手及肢体直接接触振动体。对于生产场所的噪声暂时不能控制, 或需要在特殊高噪声条件下工作时, 佩戴个人防护用品是保护听觉器官的有效措施。振动作业工人应戴双层衬垫无指手套或衬垫泡沫塑料的无指手套, 以减振保暖。对接触噪声和振动的工人应定期进行健康检查, 及时发现和调离受噪声和振动损伤的作业人员。
粉煤灰烧结砖 篇4
1 配料
原料的配比一般是把30%粉煤灰、10%的已破碎炉渣、60%黏土混配, 这里需要说明的是, 粉煤灰的掺配比例不仅与生产的砖型有关系, 更重要的是与做粘结剂的黏土塑性高低有很大关系, 黏土塑性越高, 粉煤灰的掺量就越多, 反之黏土塑性越低, 粉煤灰的掺量就越少。如果不结合本企业的原料、工艺、设备、成本等因素, 盲目追求粉煤灰的掺量, 想达到不切实际的理想比例, 将会给企业造成巨大损失, 这方面的教训不少, 要引以为戒。一般情况下, 平均每增加1%的粉煤灰, 原料塑性指数就会降低0.11%, 配料时可按此办法试配, 尽量少走弯路。
如何最大限度发挥黏土粘结剂的作用, 这就不是单单按一定比例把黏土加进去这样简单了, 必须要重视黏土破碎, 使黏土颗粒要达到一定细度。在原料破碎过程中, 高塑性原料不易破碎, 易形成小的颗粒, 虽经陈化也难以松解, 发挥不了其塑性高的应有作用。实践证明也是如此, 如某厂把黏土、粉煤灰和粉碎好的炉渣按一定比例混配后, 再经破碎机破碎—滚筒筛筛选—普通搅拌加水—送入陈化库, 我们对该厂陈化库陈化7 d的原料抽样检验发现:2.5 mm以上的颗粒中有30%的高塑性黏土粒 (该厂粉碎后的炉渣粒径2.5 mm以上占到56%, 显然过大, 建议最大颗粒不超过2 mm) , 经练泥机处理后颗粒状黏土降到25%;2.0 mm~2.5 mm的颗粒中有35%的高塑性黏土粒, 经练泥机处理后黏土颗粒降到26%;2.0 mm以下高塑性颗粒状黏土所占比例也很高。这些颗粒都是高塑性黏土粒, 本应是很好的粘结剂, 因其为颗粒状, 上面都沾有一层粉煤灰和沙土的混合物, 既起不到粘结剂的应有作用又起不到骨料作用。如何发挥这些高塑性黏土作用, 必须把这些高塑性黏土颗粒再破碎, 这样才能发挥其很好的粘结作用。
如何把这些高塑性黏土颗粒再破碎, 就该厂的原料工艺显然是不完善的, 应在练泥机前至少再加一道高速细碎对辊机, 这样就可把难以松解的高塑性黏土挤成片状, 把粘在黏土颗粒上的灰挤进黏土中, 再经练泥机的挤、搅作用, 使原料的塑性进一步提高。经实践检验, 经对辊机处理后的原料塑性指数比未经处理之前提高了1.5%, 可见增加塑性的效果还是明显的。各厂采取什么样的工艺, 应根据自己的场地、资金、产量来决定。目的就是把黏土中塑性高的土尽量破碎细化, 发挥其应有粘结作用。
粉煤灰为多孔结构, 对水的吸附力很大, 即使含水率高达30%仍呈松散状态, 这就要求在配料时对含水率应十分重视, 尽量做到进陈化库的原料含水率要满足成型所需含水率的95%以上, 充分发挥水对黏土颗粒的劈裂和疏解作用, 做到强搅不加水或少加水, 主机上经搅拌不加水。由于水的下渗和蒸发特性, 进陈化库的底层料含水率稍低一点, 新区开挖前, 应对上层原料提前洒水, 保持均匀的含水率。
颗粒级配是制砖一个很重要的参数, (《砖瓦》杂志2014第12期王晋麟老师对此有专门论述) , 但往往由于重视不够造成生产损失。如果原料里面加有煤矸石还好配一点, 但用炉渣、粉煤灰、黏土混配, 对粒度的要求就比较严, 该厂的原料颗粒级配显然有点不合理, 后调整为:0.5 mm以下不低于45%, 0.5 mm~1.0 mm不超过25%;1.0 mm~2.0 mm不超过30%, 按这样的颗粒级配参数所配的原料在生产中表现比较好。
2 成型
成型要顺利必须注意以下问题:
a.原料的塑性指数不低于6。用粉煤灰制砖, 黏土塑性的高低决定了粉煤灰掺量的多少, 如果所配原料的塑性指数低于6, 成型就存在问题, 特别是生产空心砌块时问题就更多, 这就要求各种料的配比必须合理, 既要保证粉煤灰的掺量, 又要保证制砖原料的最低塑性指数, 还要保证在焙烧时有足够熔融物产生。
b.机口泥条断面流速一致性。在配料时, 要保证粉煤灰足够的掺量, 则黏土的掺量会较少, 所以混合料的塑性都不高, 一般能成型就可以了。这就要求供料要均匀, 机口截面压力要平稳, 泥条断面流速一致性要强 (必要时四角出泥可适当快一点) , 安装机口和芯架时一定要精细耐心调试, 不可马虎, 否则不仅会给成型造成困难, 还会给干燥和焙烧带来问题。
c.主机选择要合适。现实生产中, 很多厂家的砖机在甲地用的很好, 而在乙地用的就不行, 塑性高的原料怎么都行, 而塑性低的原料就很难成型。更有的因塑性过低, 机口不出泥条, 绞龙夹的死泥越来越多, 使泥缸发热产生蒸汽造成事故。所以在选择主机时, 一定要针对粉煤灰制砖原料的特性来选择, 特别是对绞龙制做精度要求更高, 最好选择铸造绞龙。在绞龙的螺距上, 一般选择变螺距绞龙效果较好 (两头大中间小的螺距比较好) 。
d.绞龙要及时修补。原料中配有炉渣, 这对绞龙的磨损非常大, 所以对使用的绞龙要做好记录, 用了多长时间, 生产了多少砖都要心中有数, 不可等到机口出的泥条有弯曲了、四角泥软等问题出现后再换绞龙, 这样就有点晚了。
3 干燥
a.码坯不可过高。由于粉煤灰砖坯含水率较高, 强度相对较低, 不宜一次码的过高。一般采用二次码烧工艺, 如果是一条线要生产多种规格空心砖, 在建造干燥室时要兼顾生产多种空心砖的干燥要求, 不可仅以生产普通砖的规格建造, 谨防生产各种空心砖及砌块砖时室内边隙、顶隙过大, 影响干燥效果。如该厂是多条室式小型干燥窑, 干燥车面距干燥窑顶700 mm, 生产240 mm×240 mm×190 mm砌块砖, 如立码三个高, 干燥室高度不够高, 码两个高, 顶隙高达190 mm, 这样高的顶隙, 干燥效果是不会好的, 所以建干燥室时尽量做到兼顾生产多种规格砖。就是建一次码烧隧道窑, 也要尽量兼顾多种型号砖, 窑的高度宜低不宜高。
b.注意粉煤灰极易吸水的特性。在干燥中要谨防冷凝水, 特别是冬春季, 要做好车间保温, 进车口的密封要好, 防止冷空气进入, 使砖坯上产生冷凝水。一旦砖坯上有冷凝水, 砖坯极易吸水变软, 造成塌坯事故。
c.控制好进车口的温度。进车口温度要尽量在40℃度以上, 温度过低易产生冷凝水。
d.进车口的湿度控制在85%~95%之间。冬春生产时进车口的湿度应适当低一点, 一般控制在80%~90%之间。
e.码窑密度要合理。码窑的密度要适当低一点, 要保证砖间的间隙有足够的通风量, 不能只看一窑车折算下来1 m3码砖数在合理范围内就认为是合理的, 这显然是片面的, 必须要把垛隙、边隙、顶隙和排隙考虑进去。如果在码坯数量一定的情况下, 垛隙、边隙、顶隙和排隙过大, 就占用了过多的码窑面积, 造成砖隙过小, 砖垛中间的热介质流动缓慢, 湿气不能及时排走, 砖坯就会再次吸潮变软, 这种情况往往表现是:从砖垛四周看砖坯干燥的较好, 从上看砖垛中间塌陷, 中间的砖坯不是断裂就是碎块, 严重时几乎是整车报废。
4 焙烧
粉煤灰焙烧的特点:
a.烧结温度较高, 由于粉煤灰是煤经高温燃烧过的固体废物, 含有大量空心微珠和多孔玻璃体, 平均粒径比黏土粒径大近3倍, 这就要求起粘结剂作用的黏土产生较多的熔融物, 把灰和渣的空隙填满, 使其形成较高致密的整体。
b.烧结温度范围较窄。在焙烧过程中粉煤灰参与化学反应不积极, 主要靠粘结剂起作用, 如粘结剂产生的熔融过少, 未能使产品形成致密的整体, 为欠火砖, 如产生的熔融物过多, 使砖软化变形, 为过火砖, 故要求焙烧的横断面温差尽量小, 温度控制要严格, 以免降低成品合格率。
c.保温带适当长一点。由于粉煤灰参与化学反应“不积极”, 适当加长保温带就相应的增加其物理变化及化学反应时间, 对其更充分地物理化学变化有一定的促进作用。如果是轮窑近打窑门或隧道窑开大强冷风机, 使保温带降温过快, 都会影响砖的强度, 严重时成品砖稍微一碰, 边角就会掉块, 强度、外观都很难达标。这就要求焙烧工精心操作, 内燃的配比不可过高, 一般达到95%就可以了, 其余的5%由外燃补充, 这样就容易控制窑的温度, 防止由于窑内高温而不得不采取强制降温措施, 影响砖的质量。
参考文献
粉煤灰烧结砖 篇5
目前国内外对粉煤灰的利用主要体现在轻集料的生产上,轻集料按生产类型可分为烧结型和免烧结型两大类。烧结型主要用于生产高强陶粒和应用于轻混凝土结构工程,但是这种方法存在着生产投资大、工艺复杂、能耗高的缺点。而免烧粉煤灰陶粒具有生产投资少、工艺简单、能耗低的优点,适合推广。但免烧型粉煤灰陶粒筒压强度低,无法应用于高强度的混凝土工程。
为了实现粉煤灰的综合利用,提高其利用的效率,本文提出一种新型粉煤灰陶粒的生产方法,即真空挤压成型生产高强度免烧型粉煤灰陶粒。对新型粉煤灰陶粒生产方法的原理进行了分析,提出了实验设计方法,为进一步进行实验提供理论参考依据。
1 真空挤压生产粉煤灰陶粒的原理
粉煤灰是一种复杂的细粒分散固体物质。在其形成过程中,由于表面张力的作用,大部分呈球状,表面光滑,微孔较小;小部分因在熔融状态下互相碰撞而粘连,成为表面粗糙、棱角较多的集合颗粒。通过扫描电镜照片可以看到常见的粉煤灰颗粒形状(见图1)。通过图1可以清晰的看到轻质、中空的颗粒特点使粉煤灰密度较低[1]。粉煤灰颗粒之间有很多的间隙,粘接型粉煤灰陶粒的成形主要是依靠粘结剂充满粉煤灰颗粒之间的间隙来完成对颗粒的粘结。在采用成球盘成球的过程中,很难保证粘结剂均匀地分布在粉煤灰颗粒之间。事实上,由于粉煤灰颗粒表面的犬牙交错,如果能够让这些颗粒相互嵌套,就可以减少颗粒之间的间隙,从而减少粘接剂的用量,同时由于颗粒之间镶嵌作用,可以提高成型后陶粒的机械强度。
挤压可以缩小颗粒之间的距离,使颗粒更密实,通过抽真空,可以减少颗粒之间的空气,使颗粒互相镶嵌,达到更密实、均匀的效果。真空挤压不仅可以得到力学性能良好的粉煤灰陶粒而且还可以显著提高粉煤灰陶粒的筒压强度。再配合粘结剂的使用从而使粉煤灰颗粒结合的更加密实,并可减少粘结剂的使用。粉煤灰混合物料通过真空挤压成形可以得到筒压强度、密实度更高的粉煤灰陶粒[2,3]。
2 实验设计
用真空挤压成形法生产粉煤灰陶粒主要的实验仪器是真空练泥机。真空练泥机是陶瓷工业中比较常用的机械设备之一,一般用真空练泥机对泥料进行练泥加工,以得到更加致密、均匀性好、可塑性高、空气含量低、能适合成形工艺需要的泥段[4,5]。同样,用练泥机对粉煤灰混合物料进行加工,不仅可以对物料进行挤压施力而且还可以对物料进行抽真空处理。从而得到力学性能较好的粉煤灰陶粒,使陶粒各组分的分布更均匀,结构比较致密,可塑性和干燥强度都有提高,最终使筒压强度得到提高,从而得到高强度的免烧型粉煤灰陶粒。
采用真空挤压成形方法生产粉煤灰陶粒的过程是:粉煤灰混合物料通过强制搅拌后,加入真空挤压成形机,再经前部螺旋绞刀(搅泥螺旋)的搅拌,由筛板切割成细条,细条经真空脱气处理后,再经后部挤泥螺旋及螺旋推进器的搅拌、揉练、混合均匀及挤压紧密后,由成形模具(也称机嘴)挤出,最后把挤出的条状切断,即可获得短圆柱体状的颗粒,经养护即可获得高强度的粉煤灰陶粒。养护后的陶粒,需按照轻集料国家标准(GB/T 17431.1-1998)进行物理力学性能检测。
由于粉煤灰陶粒的生产需要被挤出的坯体成条状,所以需要对机嘴进行改造。在不改变压缩比的前提下,只改变机嘴头部(即坯体挤出部分)的形状。
实验所用原料包括粉煤灰(湿排式粉煤灰或者干排式粉煤灰均可)、水泥、膨胀珍珠岩,按17∶3∶1的比例混合[1]。然后通过改变配方比例,分组进行实验,找出强度较高的堆积密度较小的配方。
3 真空挤压成形生产粉煤灰陶粒的特点
目前我国粉煤灰陶粒的生产主要采用的是烧结法,这种方法不仅耗能大、容易造成二次污染,而且生产线投资巨大不便于广泛推广。而普通的免烧型粉煤灰陶粒由于筒压强度低不能应用于高强度混凝土工程,所以目前只停留在试验阶段。相比之下真空挤压成形法生产粉煤灰陶粒,生产工艺简单,投资少,见效快,市场竞争力大,而且所生产的陶粒筒压强度高,能满足生产需求。这种方法与常规的生产法相比有着许多的优越性,具体表现在以下几个方面。
3.1 耗能低,污染小
真空挤压成形法采用的是免烧结的养护方法,与烧结法相比耗能大大减少;生产过程中不会产生二次污染。
3.2 投资少,见效快
传统的生产方法其生产线投资巨大不便于粉煤灰综合利用的推广,而真空挤压成形法投资少,还可以通过对小型陶瓷工厂及砖瓦工厂经过少许投资改造就可以进行生产,有利于对粉煤灰综合利用进行推广。
3.3 适用性强
传统的生产方法对粉煤灰质量的要求比较高,而且对料球在成形的过程也要求比较高;真空挤压成形法对粉煤灰质量要求不高(湿排干排均可,粉煤灰颗粒等级也无要求),对成形的过程要求也不是太严格。
3.4 无粉尘污染
真空挤压成型法属于湿法挤出成形,无粉尘污染,原材料利用率高,工作环境好。
3.5 筒压强度高
真空挤压成型法生产的粉煤灰陶粒其筒压强度比普通方法生产的粉煤灰陶粒要高,能够满足生产的需求,可以应用于高强度混凝土工程,便于推广。
参考文献
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[2]王玉平.真空练泥机真空系统的构成和工作原理分析[J].工艺与实践,2002(5):15-17.
[3]蔡祖光.墙地砖的塑性挤压成形[J].佛山陶瓷,1999(6):26-28.
[4]伍贤益.利用粉煤灰生产混泥土多空砖[J].建材工业信息,2005(2):26-28.
粉煤灰烧结砖 篇6
粉煤灰作为一种工业固体废弃物在我国中东部和沿海发达的部分地区已经商品化, 成为了一种资源, 这主要得益于当地经济发展和市场需求, 而贵州省火电厂一般远离中心城市, 同时, 以粉煤灰为主要原料生产的建材产品由于附加值低, 受到销售半径的制约, 客观上形成了贵州省粉煤灰资源综合利用效率低下, 因此, 开发粉煤灰制品时, 市场销售半径已经成为必须要考虑的一个重要因素。
烧结粉煤灰陶粒是一种人造轻集料, 利用85%左右的粉煤灰, 添加料、粘合剂, 经过成球、烧结而成;是粉煤灰建筑制品中用灰量最大的一个品种, 广泛用于建材、园林绿化、污水处理工程, 其销售半径较大。本文主要利用粉煤灰制备烧结陶粒, 粉煤灰掺量95%左右, 并对其烧结工艺和机理进行了阐述。
1 实验部分
1.1 原料
粉煤灰, 贵阳电厂Ⅱ级粉煤灰;页岩, 贵阳二戈寨;外加剂, 自行研制的陶粒外加剂。原料成分见表1。
1.2 制备工艺
将粉煤灰、页岩经磨细后与外加剂计量混合均匀, 成球盘成球后进入烧结机点火, 烧结后经破碎、分级后得到粉煤灰陶粒, 配比见表2。
2 结果与讨论
2.1 外掺燃煤对粉煤灰陶粒性能的影响
本试验分别外掺煤0%、5%、10%, 其余为粉煤灰, 对粉煤灰陶粒性能进行分析, 结果见表3。
由表1可以看出, 当煤粉掺量在5%~10%时, 随着掺量增加, 陶粒筒压强度、表观密度、堆积密度有所下降, 而吸水率、软化系数反而增加, 这是由于煤粉的掺入量增加, 提高了内部产气量, 并且使得陶粒的表观密度、堆积密度下降, 筒压强度也随着体积膨胀、孔隙率增加、密实度降低而降低, 吸水率和软化系数也随着筒压强度的下降而下降;当煤粉掺入0%~5%时, 掺入煤粉5%的陶粒强度明显增强, 堆积密度和表观密度也降低, 但吸水率下降是由于煤粉的掺入提高了陶粒的焙烧温度, 致使陶粒的筒压强度和软化系数都有明显升高。
2.4 生产工艺研究
制备粉煤灰陶粒生料球的设备比较多, 主要有挤压成球机、对辊压球机、成球筒、成球盘等。挤压成球级和成球筒能耗大, 但成球效果较好;对辊压球机具有效率高、产量大、设备简单、操作容易等优点, 但成球时粘模现象严重。目前使用最多的成球设备是成球盘。主要优点是料球质量好、运转可靠、调节灵活, 缺点是操作的技术要求高, 需要有熟练工人严格控制。
成球盘加水加料位置和数量对成球盘质量影响很大, 如果加水加料位置设于料球形成区, 就会使球径增大, 产量下降。若加水位置过分集中于加料区, 会使母球增多, 球径变小。
加水量和水滴大小对于成球盘成球也有一定影响。水量多, 料球易变大。水滴过大能加速形成母球。细小的水滴有利于料球的增长。因此, 要求加水装置的喷洒孔径小, 水压稳定。生产中加水加料不均匀, 会出现“包球”现象, 即料球剖面有分层包壳。这种“包球” (也称包壳球) 强度低, 热稳定性差, 焙烧时极易炸裂。因此加水必须均匀、畅通, 切勿忽多忽少。
实验中, 我们用空气压缩机将水用气流喷洒到粉煤灰粉料中, 这种加水方式易于改变加水位置, 控制生料球质量, 成型水分应控制在12%~18%范围内, 具体工艺参数见表4。
3 烧结机理研究
料球在焙烧过程中, 产生部分软化和液相, 特别在料球表面液相较多。整个料球进行复杂固相反应和液相反应, 形成晶体矿物和较多的玻璃体。主要的晶体矿物有莫来石 (3Al2O3·2Si O2) , α-石英 (α-Si O2) 等。莫来石和玻璃体具有较高的强度, 特别在陶粒表面, 以玻璃体为主形成一层坚硬的外壳 (厚度0.5 mm) , 使焙烧后的粉煤灰陶粒具有较高的强度。陶粒的SEM照片见图1。
4 结论
大掺量粉煤灰采用烧结机法生产烧结陶粒性能优异, 且工艺中节能效果明显, 适合作为规模化生产, 最佳配方为:粉煤灰90%, 页岩7%, 外加剂3%, 烧结机法美中不足的是产品质量不均一, 需要对设备本身稍做改动, 否则对产品质量造成很大的影响。
参考文献
[1]余民锋, 沙晨光.烧结粉煤灰陶粒的开发与研究应用[J].河南建材, 2010 (2) .
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[4]李寿德.利用粉煤灰生产高强和超轻陶粒[J].砖瓦, 2004 (4) .
粉煤灰烧结砖 篇7
1 原料
页岩和粉煤灰均取自新疆某建材厂。页岩有三种,编号分别为1#页岩、2#页岩、3#页岩,粉煤灰的烧失量为8.02%,原料的化学组分如表1所示。粉煤灰进行工业分析,测定其水分为3.79%,灰分为89.46%,挥发分为4.61%,弹筒发热量为1 389.09 k J/kg。
由表1可知,粉煤灰的化学成分均在制砖的合适范围,符合新型粉煤灰烧结空心砌块的要求。其中Si O2含量大于40%小于70%利于制品烧成,Ca O、Mg O含量不高,不会影响制品的烧结质量。
粉煤灰的粒度组成采用筛分法分析。1 mm~0.2 mm以上组成占总量的24.4%,0.2 mm粒度组成采用LS230型激光粒度分析仪测定,仪器粒度测定范围为0.375μm~2 000μm,0.2 mm原料粒度分析结果如表2所示。
2 试验方案
试验所用页岩经过破碎、磨细控制最大粒度分别过1.0 mm、0.8 mm、0.5 mm、0.2 mm、0.1 mm的筛子,所有加工原料必须全部过筛,使其化学矿物组成保持一致。然后对页岩各种粒度进行泥料可塑性试验。将页岩加入适量的水,混匀后密封陈化,陈化时间选择1 d、3 d。在页岩可塑性指数测定的基础上将粉煤灰和页岩按照一定的比例进行配料,加入适量的水,混匀后将泥料密封,陈化时间也选择1 d、3 d。粉煤灰和页岩的比例分别为40∶60和45∶55,页岩的最大粒度分别选择0.2 mm、0.5 mm、0.8 mm,粉煤灰选用0.5 mm的筛下料。
粉煤灰烧结砖原料可塑性指数没有国家标准或行业标准测定方法,因此可塑性指数的测定参考粘土砖可塑性指数的测试方法来执行。具体测试方法是:先用华氏平衡锥法测定泥料的液限,再用手工搓条测定泥料的塑限,液限与塑限的差值即为可塑性指数[1]。
3 试验结果及分析
对页岩的五种粒度在不同的陈化时间下进行可塑性指数测试,结果如图1所示。
由图1可以看出,0.1 mm和0.2 mm的页岩的可塑性指数远大于其他粒度的可塑性指数,考虑到破碎工艺,在后来的试验中页岩的粒度选用0.2 mm、0.5 mm、0.8 mm,粉煤灰的粒度为0.5 mm,页岩和粉煤灰的比例为60∶40,编号为A,页岩和粉煤灰的比例为55∶45,编号为B,配合泥料可塑性指数测试结果如图2所示。由图1中页岩的可塑性指数可以看出1#页岩可塑性指数较低,因此在实验中只选用研究2#页岩和3#页岩与粉煤灰配合泥料的可塑性。
由图1和图2可以看出,随着页岩粒度的减小,可塑性指数随之增大。陈化3 d的泥料可塑性指数明显高于陈化1 d的可塑性指数。由图2可以看出,粉煤灰添加量的不同对配合泥料的可塑性指数有很大的影响,且随着页岩粒度的减小泥料可塑性指数也随之增加。粒度组成对可塑性的影响主要取决于粘粒含量的多少,粘粒含量愈多,即细小颗粒越多、分散程度愈高、可塑性愈高,因此原料的粒度愈小可塑性指数愈高。
粉煤灰制砖泥料的可塑性指数是液限和塑限的差值,液限反映了原料颗粒与水分子的亲合力,塑限指混合料塑性状态时的含水率,也表示混合料被润湿后形成水化膜,使颗粒能相对滑动而出现可塑性的含水率[2]。对于制备粉煤灰砖的泥料来说,随着粉煤灰掺入量的提高,成型水分和液限有所提高,但是提高幅度不大,而塑限则大幅度提高,因此可塑性指数随粉煤灰掺入量的提高而降低。陈化原料是为了让混合料借助毛细作用和蒸汽作用使水分更加均匀,同时通过陈化有利于材料颗粒充分消化进行离子交换,提高混合料的可塑性[3]。陈化3 d的可塑性指数较大是由于随着陈化时间的增加,水分扩散的比较均匀,材料颗粒间粒子的交换比较充分,从而提高了原料的可塑性指数。由图2可以看出,添加40%粉煤灰的泥料的可塑性指数和添加45%粉煤灰的可塑性指数相差不大。对于成型来说这两种页岩和粉煤灰两种配比的泥料的可塑性指数均大于9,满足新型烧结空心砌块成型要求。从提高粉煤灰的利用率来说以添加45%的粉煤灰为宜,陈化时间选择3 d,页岩的最大粒度选择0.8 mm即可。
4 结论
新型粉煤灰烧结空心砌块中掺入页岩的粒度组成对泥料可塑性影响很大,页岩颗粒越细泥料的可塑性会越大。泥料的陈化时间为3 d时较陈化1 d可塑性指数会大幅度的提高。选择2#页岩和3#页岩,最大过筛粒度选择为0.8 mm,从提高粉煤灰的利用率来说以添加45%的粉煤灰即B配方为宜,陈化时间选择3 d,配合泥料的可塑性指数大于9,满足新型粉煤灰烧结空心砌块成型要求。
参考文献
[1]郭伟,徐玲玲,钟百茜.粉煤灰制备烧结砖主要工艺参数的研究[J].盐城工学院学报,2003(1).
[2]闫开放.高掺量粉煤灰烧结砖有关问题的分析[J].砖瓦,2003(5).