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【砖厂知识】烧结砖厂生产参数的设定与控制

新泽分析技术2018-11-11 09:35:14

  随着墙体材料行业墙改力度的深入和建筑节能要求的提高,为墙体材料开拓了广阔的发展前景。作为墙体材料的主导产品烧结砖得到了快速的发展。但目前也出现了一些问题:首先不重视技术的应用,造成建设工程的浪费、生产线不能达产、达标,能耗高以及生产控制无参数遵循;其次生产过程管理不严,工艺参数控制管理无法落实等。本文就生产工艺参数设定及控制予以论述。

  ✤工艺参数设定的重要性

  烧结砖工厂生产工艺参数的设定是一项严谨、科学、全面的工作。它涉及到生产的全过程,从原料的自然含水率、发热量、配料、破碎方式、粒度控制、加水量、陈化时间、成型水分、成型压力到干燥周期、干燥残余水分、烧成周期、烧成温度和成品拣选等等,各个方面缺一不可。任意一个环节参数设置不当或缺失,就会出现质量问题,影响成品率甚至造成生产不能持续正常进行。

    ✤工艺参数的设定

  工艺参数的设定必须具有针对性,也就是说所有工艺参数必须是针对某个生产线的具体特点而设定的。不同的原料有着不同的特性,混合料掺配比的不同也会有着不一样的工艺参数。不可能对于多个工厂采用同一套参数,要根据每一个生产线的特性确定完整的工艺参数,再根据自己生产线各个阶段的参数分别进行控制。目前许多生产管理者不重视技术投入,考察几家工厂了解几个数据后就用于本厂管理,往往达不到理想的效果。

  对于一条生产线,要设置完整的工艺参数,需要对以下几个环节加以重视。

  ✤建设前需要一个很好的技术筹划

  首先,必须了解原料的性能是否符合制砖的要求。这一过程有必要通过有专业资质及经验的单位进行原料制砖的可行性试验分析来完成。在原料制砖的可行性试验中,针对原料做如下几方面的研究测定:①原料基本性能测定;②配合比研究;③确定配合比后工艺性能的研究;④小型试样性能测试等,特殊性能的原料在完成原料试验后还要进行半工业性试验,为设计和生产提供相关数据。

  其次,要对生产线理顺一个全面的设计思路和轮廓,要考虑原料的自然状态及性能,考虑生产的产品性能,并结合可用场地的地形地貌,做到合理利用,同时也要考虑生产及辅助及配套的各个方面。设计工作最重要的内容之一就是根据原料和即将生产的产品确定合理的工艺路线。在原料的选择和甄别上同样要考虑它的适应性,因为普通砖、空心砖及保温砌块三种类型的产品对于原料的基本性能要求不同,对于原料的处理方式、粉碎粒度要求也不同,尤其采用的工艺方案更是不同。因此,在确定各参数之前要根据原料性能及产品特性来筹划并确定一个整体方案路线——一次码烧还是二次码烧。近些年,由于砖瓦行业废渣利用项目的增多,工艺路线普遍采用一次码烧工艺,造成许多人认为一次码烧是先进的、具有代表性的、最好的工艺方案。在选择工艺方案时盲目地套用,导致实际生产过程中出现了许多无法克服的困难并对产品质量及产量造成不同程度的影响。其实。原料干燥、成型性能不太好或者生产产品质量高的道路砖、保温砌块等产品时,考虑到半成品的废品率及产品质量等因素采用二次码烧是明智的选择。工艺路线选用的适宜与否,是生产能否顺利进行的基本要素。

  工艺参数的设定

  工艺方案确定后就要考虑各个工段的工艺参数,整套工艺参数是相辅相成、环环相扣的,不是一个个简单的叠加,一个参数的变化,其他各个参数也要做出相应的调整才能顺利完成整个生产过程。如何设置工艺参数,设置的工艺参数主要有哪些,设置工艺参数考虑哪些因素?可以根据工艺流程从以下几个方面着手。

   ✤原料处理工段

  首先要了解原料自然状态、硬度、自然含水率、发热量、化学成分、矿物成分及物理性能参数等。了解了这些参数后,在原料处理工段再设定以下工艺参数:配料、破碎方式及粒度控制。

  确定原料配比时同时要注意以下两点:

  根据原料的化学成分、矿物组成以及物理性参数如塑性指数、干燥敏感系数等来确定原料配比;

  热量掺配:目前工业废渣产量大,污染环境,破坏生态平衡。为保护资源限制黏土砖生产,生产企业积极利用废渣生产砖瓦,达到节土、节能、利废的目的。国务院和有关部门陆续出台了利废减免增值税、所得税等有关优惠政策,促进了大家利用废渣节约能源的积极性。利用有一定发热量的废渣(如煤矸石)来制砖可根据制品烧成、干燥(余热利用)所需的热量确定掺配比,同时还要考虑原料的塑性、工艺要求等因素。确定内燃所需热量时,不同的产品,内燃程度不同则所需热量也不一样,空洞率高的烧结砖相比普通砖每公斤制品所需的热量就偏低一些。

  确定原料破碎方式及粒度的控制方法首先要掌握原料的自然状态、矿物成分和团粒硬度以及所生产产品的性能要求。目前,部分制砖原料塑性指数不太高,通常经过粉碎来改变颗粒分布、颗粒状态及表面反应能力,从而提高物料的塑性,如果破碎不够充分,则原料不能达到最佳塑性状态。对一些普通砖及空心砖的产品,出于投资及日常运营成本考虑,破碎粒度要求相对粗些就可以满足实际生产的需要;对外观质量要求高的产品如清水墙砖、道路砖及需打磨的保温砌块等,在破碎的过程中要求原料粒度比较细。总之,要根据不同的具体情况选择不同的破碎方式及粒度范围。另外,对含石灰石杂质的原料则必须经过充分破碎,以免成品发生石灰爆裂现象。

  原料陈化

  原料经过配料、破碎、加水处理后,必须充分混合原料,使物料水分均化,利于一些硅酸盐矿物与水分接触水解成为胶结物质,从而提高原料的塑性和成型性能。

  有些生产线由于场地限制或建设投资的原因没建设陈化库,生产中造成隐患。

  在设定陈化工艺参数前,首先要了解原料的自然含水率及成型水分,根据这两个参数来确定一搅的加水量。同时,陈化库内的温度及湿度也要进行严格控制,温度不低于5°,湿度不低于70%,如果满足不了这些条件易造成原料上冻或表面结块,结块后对成型造成不同程度的影响,特别是生产密孔的产品,这一点要特别注意。温度过低,原料的塑性就相应降低。陈化时间也要满足一定的要求,一般不低于3d,这就要求陈化库布料与取料有相应的措施。

   ✤成型

  烧结砖的成型主要为挤出成型,挤出成型分为塑性挤出成型、半硬塑挤出成型及硬塑挤出成型。

  成型跟原料的塑性有很大关系,应根据原料的性能来选择不同的成型方式。在成型过程中这股要控制的是成型水分的大小、挤出压力及真空度等,成型水分及挤出压力大小直接影响到湿坯的质量及码坯高度。

  ✤干燥

  坯体干燥分为人工干燥与自然干燥两种方式。人工干燥类型有隧道干燥室和室式干燥室。本文主要分析一下人工干燥(以下简称干燥)。干燥过程是在干燥介质(热空气)中进行的,是一个表面水分蒸发,内部水分向外传递的过程,也就是一个水分慢慢释放的过程。因此,在此工段要控制以下参数:干燥周期、干燥室进风温度、干燥室内湿度及残余水分。干燥周期的设定与干燥敏感系数有关,一般干燥敏感系数越高,干燥周期越长,反之,干燥周期则越短。干燥敏感系数的分界为1,大于1是难干燥物料,小于1是易干燥物料。干燥周期的确定需要看系数的具体值,一旦干燥周期确定,整个生产中一般不做改变,除非掺加其他物料改变了原料的性能等。

   焙烧

  焙烧烧结砖的窑主要有轮窑与隧道窑。窑型结构、通风设备和码窑形式决定窑内通风的大小及燃料的燃烧速度、焙烧的火行速度或窑车运行的速度,同时决定了成品的焙烧效果。当窑型结构合理、通风大小适当、码窑形式合理、焙烧操作适当时,就可以达到优质高产、低能耗的焙烧目的。因此就需要依据原料性能设计出合理的窑型及门数(或长度),选择合适的通风设备,确定适合的码坯方式,结合烧结温度及烧成周期制定出切实可行的烧结温度曲线,作为实际生产中的温控依据。

  ✤工艺参数的控制方法

  上面论述了生产过程中应该控制的工艺参数,下面就生产中具体如何控制、运用工艺参数进行交流和讨论。

  ✤配比

  依据原料颗粒状态选择不同的供料设备,配料可以按容积加料或按质量来配料。很多生产线中按容积来配料,配料设备比较简单,有的用铲车或装载机就能实现,还有一些用圆盘给料机按容积给料,这种上配料方式的缺点是误差大。现在越来越多的生产线为满足工艺生产的需求,采用按质量来配料,也就是在供料设备衔接处加皮带秤及配套设施,其具有计量偏差小、实用、效率高、工作稳定、维护量小、操作方便、节能、环保等特点,同时减少劳动力,也为后面工段正常运行提供了保障。

  热量的配制也是配料的关键,主要控制以下两个方面:①先测定内掺量的发热量,确定掺配比;②混合料的测定,校正配比,一般在两个位置测定:一是陈化库前;二是成型时,在这两点同时测定水分和发热量两个参数,一班四次,做好记录,将信息及时反馈给管理人员。

  物料粒度

  对于硬质物料,一般普遍采用锤破+筛分的工艺。以煤矸石为例,初期采用锤破带篦子板,产量低易堵塞,通过更换不同孔径的筛网控制产量,通过巡检及时发现并更换。粒度的大小主要靠筛来控制,煤矸石破碎时筛孔的大小为2mm,筛上料再回到锤破进一步破碎,达到粒度要求的筛下料进入下一工段。

  对于软质物料,一般采用对辊(轮碾)+搅拌+对辊工艺,通过控制对辊间隙来控制粒度,定期或及时对辊皮的磨损部分进行修复。由于某种原因不能及时更换时,要通过交接班制度予以落实,或反映给相关部门尽早解决,以免颗粒过大,影响到产品质量。

  目前,烧结砖的品质越来越高,高品质产品对破碎粒度要求较细,因此,原料粗碎后,采用雷蒙磨或立式磨进行细破,这两设备均是采用气流风选收集细颗粒,细碎后的颗粒均在1mm以下。经过处理的细颗粒成型水分相对高些,不利于干燥,一般用在二次码烧工艺方案中的原料处理。

   成型水分

  作为生产考核参数,不同的工艺方案成型水分要求也不同。二次码烧方案采用塑性成型,成型水分在20%左右,挤出压力低,坯体强度小,适合于单层干燥或2~3层干燥码放,码放高度再增加会造成下层砖坯出现变型或裂纹,影响半成品率;硬塑挤出成型的含水率较低(12%~16%),高挤出压力(22kg/cm2~45kg/cm2),坯体的抗压强度为20kg/cm2以上,常与一次码烧工艺配套使用,有效地控制成型水分,保证足够的挤出压力,才能使挤出坯体的强度达到要求。

  成型水分的控制主要是通过测定陈化后的原料含水率来实现。陈化前加水到成型水分的80%左右,调整水分是砖机前或砖机上来完成。很多生产线的水分控制是人工取样、测量,每班要保证4次检测,发现水分变化异常及时调整。整套加水设施也可结合配料采用工业计算机高速取样,进行计量加水。自动加水系统实现水自动跟踪,在停料的情况下自动停水,可控制砖机、皮带输送机、搅拌机等多路电器设备,除微机键盘启停外,并支持远程现场一键启停。

  成型水分控制不理想,水分过高的话会造成残余水分的提高,进而影响干燥焙烧效果。

  ✤残余水分

  每种原料干燥、焙烧周期设定好后,对坯体残余水分也有要求,每班都应对残余水分进行测定,如果忽略会造成严重的生产事故,每班至少测定1次。二次码烧中砖坯干燥后要再次码到窑车上,因而在室内搁置时间间隔相对长些,容易再次吸潮,造成半成品的抗弯强度大大降低,影响到砖坯,因而在这种情况下要做好残余水分控制,同时还要保持好半成品含水量,尽量避免吸水回潮。

  ✤温度、压力控制

  人工干燥及焙烧两个工段均有温度及压力的控制问题。对隧道干燥室而言,隧道干燥室的生产方式是连续的,干燥室内沿长度方向有不同的温度、湿度。通常送风温度、干燥周期及湿度是这个工段比较重要的控制参数。另外,对于干燥系数低的原料,采用大断面单层干燥室时,干燥室内各分区湿度指标是一个极为重要的控制参数。

  焙烧制度包括温度制度和压力 制度。温度制度是由升温速度、最高温度及保温时间、冷却速度组成;压力制度是用沿焙烧长度方向各点气体压力与大气压力差值来表示的。传统窑炉焙烧及温度控制军事由有丰富经验的烧窑工不停看火巡视,完全靠人工掌握火行速度(或进车速度)及烧结温度。现在越来越多的窑炉使用自动温控系统来实现这一过程,采用的热电偶作为测量仪器探测隧道窑(或干燥室)内、窑侧、窑底的温度,使用压力采集变送器来测定压力,所有信号与数据传送到中央工控机,通过中央工控机对整个焙烧窑的排烟系统、送风系统、抽余热系统、窑底压力平衡系统、窑车运转系统和燃烧系统(或投煤系统)进行集中管理,随时巡检,显示各测点工作状况和发展趋势,可在线修改各种参数,对温度、压力等信号进行相应组态,发现压力、温度有异常波动时报警等。这些数据要及时反馈给管理人员,同时该系统能降低劳动强度,优化生产环境,减少能源消耗和人力资源的浪费,这也是生产管理先进性的标志。

  生产线的整套工艺参数不是一成不变的,相互之间是动态平衡,如果个别参数发生改变,其他参数也要做出相应调整来保证整个生产线的正常运行。在实际生产中,由于参数设定或控制不当造成损失的现象屡见不鲜,最常见的有干燥室倒坯、隧道窑中爆砖、出过火砖或生砖等等。为了不影响到正常生产,希望大家对这点加强重视。


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