[摘要]本文从河道淤泥的干燥、混合料配合比、生产工艺等方面, 浅谈河道淤泥烧结多孔砖的生产技术。
[关键词] 河道淤泥; 原料制备; 成型; 干燥; 焙烧; 烧结多孔砖
1 前言
河道淤泥是一种城市固体废弃物。采用河道淤泥生产新型墙材, 不仅疏浚河道, 提高抗洪、通航能力,而且避免城市淤泥的二次污染, 环境效益、社会效益和经济效益显著。
2 河道淤泥的材料性能
河道淤泥的烧失量较高, 表明有机腐蚀物质含量较高。河道淤泥是以SiO2、Al2O3为主的黏土质材料, 主要由石英、黏土类矿物(伊利石、高岭石、蒙脱石)、长石类矿物组成,另含少量的碳酸盐, 微量的硫酸盐、磷酸盐及有机物。河道淤泥具有颗粒微细、含砂量少、可塑性高、表面张力和粘度大、结合力强、具吸附性和膨胀性能、干燥敏感性和收缩率较大、易干燥等工艺特性。因此, 从矿物成分上可以看出, 河道淤泥是生产烧结多孔砖的较好黏土类原料之一。
3 河道淤泥烧结多孔砖关键生产技术
3.1 河道淤泥的干燥工艺
从河道中直接挖出的淤泥含水率太高, 无法满足生产应用要求, 需进行干燥处理, 使其含水率达到20%～30%。干燥处理工艺原则应遵循实用性、经济性。在欧洲发达国家, 自然干燥已基本淘汰, 但在我国因为劳动力多, 自然干燥仍占主导位置。河道淤泥的自然干燥工艺可简单地概括为“晒”、“翻”、“晾”、“陈”、“储”五步。正常气温下干晒3d～4d,夏季高温时干晒1d～2d, 并用推土机推其上层3cm～5cm厚的淤泥进行定期翻动, 可确保不同层的淤泥都能干燥到生产需要的20%～30%含水率。在夏季生产中, 如果原料场的淤泥外层与里层的熟化程度和水分含量存在差异, 必要时经人工补水后, 需用推土机反复推动搅拌。在推动搅拌时对翻过来的淤泥进行边洒水边推动搅拌, 直至水分均匀为止。为了确保雨期或冬季正常生产, 在料场设有一定贮量的料棚, 雨季到来前做好物料贮存, 以备阴雨天气因原料无法开采而影响正常生产。通常, 贮存河道淤泥的含水率控制较小, 制备大量的干河道淤泥原料。
3.2 混合料及配合比
3.2.1 原材料
河道淤泥烧结多孔砖的原材料主要包括河道淤泥、炉渣、调整剂等。河道淤泥必须预先进行陈化、脱水干燥处理。在实际生产中, 河道淤泥分为高含水率河道淤泥和低含水率河道淤泥干粉。调整剂是为了提高烧结多孔砖的抗裂性、尺寸稳定性而研制的一种干粉添加剂, 在砖坯中掺量为0%～2%。炉渣是煤厂的底渣, 在生产应用中, 将其粉碎成一定细度的粉料, 粒径为1mm～2mm。
3.2.2 配合比
混合料的配合比是决定坯体成型强度的关键工序。必须按照成型工艺的要求, 将炉渣与河道淤泥进行均匀混合、搅拌、捏练, 以提高混合料单位体积的密实度。确定配合比的依据是炉渣发热量的高低和河道淤泥塑性指数的大小。合理的掺配量通过试验测定,采用河道淤泥100%替代黏土烧结多孔砖, 生产配合比范围为: 河道淤泥30%～50%; 河道淤泥干粉20%～40%; 炉渣20%～30%; 调整剂0%～2%。其中, 河道淤泥及其干粉的比例应根据天气条件、河道淤泥的含水率而调整。如果遇到潮湿天气, 需添加河道淤泥干粉, 用来调整含水率。
3.3 生产工艺及控制技术
烧结多孔砖的生产工艺流程主要包括原料制备、成型、干燥和焙烧。根据目前国内烧结多孔砖工艺设备的发展现状与趋势，生产工艺及控制技术如下。
3.3.1 原料制备工艺
淤泥采挖后进行陈化、均化处理, 除杂后送至箱式给料机, 炉渣直接由装载机送入箱式给料机,由箱式给料机按比例配料, 再由胶带输送机均匀地投入到细碎对轴粉碎机粉碎, 混合后的原料由胶带输送机送入强力双轴搅拌机搅拌, 同时由胶带输送机将一定比例的河道淤泥干粉与调整剂均匀地投入强力双轴搅拌机搅拌, 使混合料含水率达到18%～22%。由于原料的可塑性指数较低, 提高泥料的塑性就成为砖坯成型的关键。多孔砖的成型阻力比实心砖大, 从内燃料方面讲, 如果内燃料粒度粗、掺量大, 势必增加泥缸的阻力, 造成泥缸发热, 泥条发酥、开裂。因此, 内燃料必须经过粉碎与筛选, 其最大粒度控制在2mm以下。如果是掺入低塑性原料中, 则应控制在1.5mm以下, 否则难以成型, 即使勉强成型, 成品质量也难以保证。内燃料的掺配, 是保证烧结多孔砖质量重要的一环, 因此, 应力求掺量准确和掺配均匀, 这与保证产品质量和节煤降耗有密切的关系。必须从保证原料的细度、陈化处理、强力搅拌等方面采取措施, 以提高混合泥料的塑性。
3.3.2 成型工艺
不同含水率的河道淤泥原料混合使用, 调节塑性, 确定最佳配比; 添加炉渣粉作为内燃料, 并优化粒径参数, 改善原料颗粒级配; 控制最佳成型水分,既能保证顺利挤出和挤出产量, 又能保证湿坯强度并方便干燥操作; 提高成型真空度, 减少坯体气孔,增加结合性; 采用大功率挤出成型设备, 增大坯体密度, 提高产量和质量。采取上述措施后, 可使成型的坯体密度大、强度高、规整度好、不变形、表面光滑、抗裂性强。在成型过程中, 用铲斗车将淤泥铲到皮带机,送入箱式给料机, 由箱式给料机定量喂入双轴搅拌机进行搅拌混合, 再根据淤泥的实际水分, 使混合料的水分达18%~22%成型水分的要求。从搅拌机出来的混合料经皮带机喂入细碎对轴粉碎机进行细碎和碾练。进入生产线的物料由箱式给料机定量喂入圆盘筛式给料机中, 物料在这里进一步混合和揉练, 水分不足时可以加水调节。从圆盘筛式给料机出来的泥料经由皮带机喂入真空挤出机中。挤出机由三部分组成, 前部是搅拌机构, 中部是真空排气机构, 后部是挤出机构。真空排气机构的真空度可达95%以上, 挤出机的挤出压力在40个大气压以上。物料先经搅拌揉练, 再经真空排气处理, 最后呈线条状被挤出。挤出坯条经自动切条机、换向编组系统, 由板式自动切坯机切割成所需尺寸的砖坯,切割过程中的废泥条经带式输送机重新返回细碎对轴粉碎机中。在成型时, 物料的含水率是确保制品外观质量和成品率的必要条件。当淤泥和调整剂的掺合比例确定之后, 它们所形成的混合料含水率的大小直接影响到砖坯的成型和质量。如果成型水分过低时, 挤压不易密实, 初坯难以压制成型, 制品容易产生裂缝,导致成品缺棱、掉角现象严重, 并且成品砖强度很低; 相反, 若成型水分过高, 则成型压力要求较低, 会导致半成品粘模、变形, 砖的初坯强度降低, 成品砖强度也低。因此, 湿坯必须具有一定的强度, 从而保证自然干燥码架和人工干燥手工码车时, 湿坯不变形, 无手指印。影响物料含水率的因素很多, 季节的天气变化是其中影响因素之一。因此, 应根据天气变化及时测定其中各组分的含水率, 以便及时作出调整。坯体的成型含水率误差不能太大, 应保持在±1%之内。
3.3.3 焙烧工艺
干坯进入轮窑后分三个阶段进行焙烧, 包括预热段、燃烧段和冷却段。燃烧段温度控制在1000℃～1100℃, 整个焙烧过程需要24h～36h。选择合适的码窑形式是烧好多孔砖的重要条件。码窑形式决定着窑内气体流动的好坏。焙烧是烧成阶段的重要过程, 是决定砖的强度、吸水率、色泽及其均匀程度和耐久性的关键工序。温度控制是影响产品质量的重要过程。温度控制不好, 会出现欠火砖或过火砖, 不仅影响多孔砖的强度, 而且影响其外观颜色和尺寸。合理的焙烧制度应能充分利用焙烧设备的优点, 并能严格控制窑断面温差。焙烧操作要勤添少加, 多观察, 勤调节, 充分利用热能, 减少热损失。
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