工业废料制砖机制砖过程中如何控制温度

工业废料制砖技术分析

工业废料制砖机设备是资源循环利用与环保建材领域的重要创新，其通过将粉煤灰、煤矸石、炉渣等工业废弃物转化为新型墙体材料，既解决了固废堆积污染问题，又降低了对传统黏土资源的依赖。以下从技术原理、工艺流程、产品优势及典型案例四方面展开分析：

一、技术原理：废弃物活性激发与胶凝反应

工业废料制砖的核心在于利用废料中的硅、铝、钙等活性成分，通过物理活化（如磨细、轮碾）和化学活化（如添加石灰、石膏）激发其潜在胶凝性。例如：

• 粉煤灰：富含硅铝氧化物，在碱性激发剂（如石灰）作用下形成水硬性胶凝材料，强度随时间持续提升。
• 煤矸石：含可燃成分，焙烧过程中既能提供热源，又能通过高温烧结形成致密结构。
• 炉渣：活性硅酸盐成分在碱性条件下生成硅酸盐矿物，增强砖体强度。

二、工艺流程：全流程自动化与低碳生产

典型工艺流程包括原料处理、混合搅拌、成型压制、养护固化四步，全程规避高温煅烧，显著降低能耗：

1. 原料处理：
   • 粉煤灰、炉渣等需筛选去除杂质，调整含水量至合适范围（如粉煤灰含水量控制在一定比例内）。
   • 煤矸石需粉碎至颗粒度小于0.2毫米，增加粉末黏结度。
   • 添加水泥、石灰等胶凝材料及外加剂（如早强剂、减水剂），精确计量误差小于0.5%。
2. 混合搅拌：
   • 采用双卧轴强制式搅拌机，确保原料充分混合均匀，搅拌时间根据原料特性控制（一般数分钟）。
   • 观察混合物状态，湿度适中以避免成型困难或砖体开裂。
3. 成型压制：
   • 将混合物填入模具，通过压力机施加18-30MPa压力，确保砖体密实度。
   • 采用全自动液压制砖机或高激振力成型机，提高生产效率与产品质量。
4. 养护固化：
   • 自然养护：通风良好环境下保持砖体表面湿润，养护周期数天至数周。
   • 蒸汽养护：通入饱和蒸汽加速水泥水化反应，缩短养护周期至14-16小时（恒温阶段95-100℃）。

三、产品优势：性能优异与环保效益显著

1. 力学性能：
   • 抗压强度达5.86-6.9MPa，满足一般建筑墙体需求，与黏土砖相比毫不逊色。
   • 抗折强度高，抵抗外力破坏能力强，不易折断。
2. 耐久性：
   • 抗冻性优异，经多次冻融循环试验后外观与强度基本无变化，适用于寒冷地区。
   • 耐水性好，长期处于潮湿环境中不软化、不崩解，保证墙体稳定性。
3. 保温隔热：
   • 内部孔隙率设计有效阻止热量传递，导热系数低至0.07-0.12W/(m·K)，降低建筑物能耗。
4. 环保效益：
   • 大量消耗工业废料，减少土地占用与环境污染。例如，年产1亿块煤矸石砖可消耗煤矸石20万吨，节约用地33万平方米。
   • 生产过程无需高温烧制，节约能源并减少二氧化碳排放。

   • 在制砖过程中，为达到最佳效果，需对温度、湿度等参数进行精细控制，具体控制方法如下：

     温度控制

     1. 干燥阶段：

        • 预热升速排水阶段：对于较厚的坯体，建议采用高温（如烟气温度控制在200~230℃）高湿干燥法，或者适当延长预热升速干燥阶段的时间，确保坯体表里均匀受热，避免产生裂纹。
        • 恒温干燥阶段：根据坯体材料和厚度，设定合适的恒温温度，确保坯体内部水分均匀蒸发。例如，在蒸养工艺中，恒温阶段温度通常设定在80~100℃，持续8~10小时，以促进坯体水化反应，提高强度。
        • 烧成阶段：烧成温度对砖的质量至关重要。一般将焙烧温度控制在900~1100℃之间，使砖坯烧至部分熔融而烧结。若烧成温度过高或时间过长，易产生过火砖；若温度过低或时间不足，则易产生欠火砖。对于特定材料，如利用建筑垃圾和工业废渣制备的烧结砖，烧结温度宜控制在925~1000℃范围内，以平衡线收缩率和能耗。

     2. 降温阶段：

        • 降温速度应缓慢且均匀，避免砖体表里之间温差过大，产生温差应力，导致砖面裂纹。例如，在蒸养工艺中，降温速度应控制在每20分钟降温5~7℃。

     湿度控制

     1. 干燥阶段：

        • 干燥介质湿度：干燥介质湿度对坯体干燥质量有重要影响。湿度过高，坯体脱水速度缓慢；湿度过低，易使坯体开裂。因此，需根据坯体材料和干燥阶段，设定合适的干燥介质湿度。例如，在蒸养工艺中，烘干阶段需通入干热空气，使坯体自由水慢慢脱去；升温阶段则通入湿热蒸汽，连续均匀地向室内送气1~1.5小时，使温度上升到80~100℃。
        • 坯体湿度监测：采用先进的电容传感器技术结合自适应模糊控制器，实现对坯体湿度的在线检测，及时反馈并调整给水阀门和传送带速度，确保坯体湿度均匀。

     2. 养护阶段：

        • 养护湿度：根据养护工艺的不同，设定合适的养护湿度。例如，在常温自然养护工艺中，预养数小时后，当砖坯达到可以浇水的程度时，开始洒水养护，一般3~5小时洒水一次，连续洒水7~10天。在最初的三天中，砖坯需水量较大，可增加洒水量；以后逐日减少。

     其他参数控制

     1. 原料处理：

        • 原料水分控制：原料水分含量对坯体成型和质量有重要影响。水分太少，混料湿度不够，可塑性变差；水分过多，则坯体过软，易损坏。因此，需根据原料性质和成型要求，设定合适的水分含量。例如，在利用建筑垃圾和工业废渣制备烧结砖时，原料水分添加量以混合料的13%~15%为宜。
        • 原料陈化：原料陈化可提高混料的细粉量，改善坯体成型性能。陈化时间、水分、粒度和温度是影响陈化效果的主要因素。一般来说，陈化时间越长，陈化效果越好；但在实际生产中，需根据生产需求和原料性质，设定合适的陈化时间。

     2. 成型压力：

        • 成型压力对坯体密实度和强度有重要影响。需根据原料性质和成型要求，设定合适的成型压力。例如，在采用全自动液压制砖机或高激振力成型机时，需确保成型压力均匀且足够，以提高坯体质量。