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贵阳烧结砖“石灰爆裂”新解

贵阳烧结砖“石灰爆裂”新解

发布日期:2017-11-28 作者: 点击:

以煤矸石为原料制烧结砖生产线往往因原料中有石灰石而导致产品“石灰爆裂”,这种现象很普遍。早在2001年的工业试验中,我所在的砖厂就经历了严重的石灰爆裂,为此邀请了国内多位行业专家亲临鹤壁进行“号脉问诊”,最终贵州建材研究设计院的梁嘉琪院长率领的团队以综合治理的十六字方针通过了肯定,最终在山东鲁王砖厂,我恩师毕由增老师的指导下进行了工业试验,验证了综合方案的可行性。依照此方案建设的三条生产线,正常运转了至今,没有发生严重的产品质量事故。实践证明,治理石灰爆裂的十六字方针是可行的,正确的。

治理石灰爆裂的十六字方针是:人工拣选、控制粒度、加强焙烧、水淋消解。这次要谈的是“新解”。

01.人工拣选工序

这里的人工很多砖厂理解为:在原料(煤矸石)进入破碎机前的皮带运输上安排员工拣选。但通过实践来看,这个方法不理想,原因有以下几点:

1、石灰石混杂在原料中,经过几次拌混,并且煤矸石有一定的含水率,导致拣选人员无法辨认

2、皮带运转速度较快,没有仔细辨认的时间。

3、如果考虑峰谷电价,采用夜间生产,由于光照不足,拣选更加困难;

4、人为干扰因素太多,无法考核拣选人员的工作量。

5、增加用人成本,增加清理石灰石的成本。

6、拣选人员工作环境和安全不理想。

7、人工拣选就是将大块的原料随手拣出来,根本无法判断拣选的到底是不是石灰石,所以效率很低。

从原料中剔除石灰石是降低原料石灰石的含量,但不能百分百的全部剔除石灰石。这里要解释的是“人工”这个词。以前的轮窑在没有设置干燥室时,都是在晾晒场干燥砖坯,我们称为“自然晾晒”,现在有了干燥室,就是“人工干燥”,人工不是单单理解为安置员工去做,而是“人为的设置一道工序”来完成这项工作。

根据拣选人员的工作情况,我们在原料进入给料机前,设置一道规格合理的格筛,阻止大块原料进入。如果格筛能安置在原料取料环节,例如矸石山上,不但可以达到拣选的目的,也可以降低运输成本。所以,人工拣选不能理解为安排工人手工拣选。

02.降低颗粒

降低石灰石粒径可以减少石灰爆裂时对产品的损害,有资料也对石灰石颗粒粒径的控制进行了探讨,从多年的实践来看,存在很多误区。误区一:原料粒径控制在1mm或0.98mm以下,不会产生石灰爆裂;误区二:粉碎后的原料经化验氧化钙的含量在4.7以上时严禁使用;误区三:含有石灰石的原料粒径应控制在2mm以下。实践证明,这些都是理论推测,在实际生产中无法应用。

1、原料破碎后的粒径控制在0.98mm或1mm以下不会发生产品石灰爆裂现象,这个理论是不成立的。1998年鹤壁矿务局五矿委托西安院进行了煤矸石制砖小样试验,试验的小样砖一直保存在我手上,从保存的情况看,即使将颗粒粉碎到1mm以下,石灰爆裂依旧发生。还有一个疑问就是:0.98mm和0.99mm只要0.01mm之差,这么小的差别不会使石灰石发生一个质的跨越吧?依据是什么?最后一句话:这个小样砖很早已经没有了,爆裂粉碎了。

2、有一家公司将原料中石灰石含量严格要求控制在4.7%以下,超出则严禁使用,检验的方法是:对陈化库原料取样,进行氧化钙化学检测。这里有两个不确定因素:一是4.7%以下和以上会发生多大变化?二是如果氧化钙以化合态存在,就不会对制品(产品砖)质量产生危害,石灰爆裂主要产生于固体石灰石,化验检测能区分两种状态吗?最后一点,原料已经进入陈化库了,超标后怎样处理?

3、原料粒径控制在2mm以下。控制在2mm以下就不会发生石灰爆裂了吗,答案是肯定会。之所以控制在2mm以下是应对烧结砖产品检验中:合格品最大破坏尺寸大于2mm且小于等于15mm的爆裂区域,每组砖样不得多于15处。其中大于10mm的不得多于7处;不允许出现最大破坏尺寸大于15mm爆裂区域。因为石灰爆裂时的体积膨胀近2倍多,如果将石灰石粒径控制在2mm以下,即使发生爆裂(前提是原料中石灰石含量少,没有对制品产生强度危害,检验是成品砖外观检测),也能通过检验。再一个就是小颗粒的石灰石产生的膨胀应力对制品的破坏较小。原料粒径控制在2mm以下是一个理想的破碎成本,能在大工业生产中实现。如果要求粒径控制 在1mm以下,原料的破碎成本是砖厂无法承受的。所以这是一个综合考虑得出的结论。

03.水淋消解

采用水淋消解的办法来解决石灰爆裂。水淋可以减少石灰爆裂但不能成为彻底解决该问题的最终方法。采用水淋工艺时,由于剁在运输车上的制品密度高,水淋时表面吃水量大,内部和底层吃水量少。吃水量的不均匀和不饱和,不但解决不了石灰爆裂,反而给该现象快速反应创造了条件,使制品在短时间内发生“石灰爆裂”。

如果采用水浸的办法效果要好于水淋。水淋与水浸两种工艺对“石灰爆裂”的不同影响:生石灰在水的作用下变为熟石灰并放出大量的热,体积增大1—2.5倍。煅烧良好、氧化钙含量高的石灰熟化较快,放热量和体积增大也较多。在饱和水的条件下,膨胀的石灰溶于水,由固体变为乳状溶液随水分解到砖的毛细孔隙中,其应力也随之分解,即消除了爆裂。如果在非饱和水的情况下,膨胀的固体不能随水分解,应力没有消除,而一定的水又快速的促其反应,应力急剧增加,当应力超出砖体的强度时会对砖体产生破坏,即“石灰爆裂”。

相比而言,水浸优与水淋,水浸后的制品甚至可以通过检验。但由于在烧结过程中,颗粒状的石灰石被熔融的液相体包裹或者石灰石外层与其他物质发生化合反应生产稳定的钙质类物质,在这种情况下,由于石灰石表面有了密实的“盔甲”,无论采取水淋或水浸都不能使其快速接触到水或者接触到的水的量太少,不能使其充分反应,石灰爆裂现象就不会产生或者产生的量很少,不能突破自身的“盔甲”,从而掩盖了制品的缺陷。但随着时间的推移,空气中的水分子通过极微小的空隙不断侵入这些被包裹的石灰石,使其发生反应,新物质的体积不断膨胀,其外扩应力一旦大于外界压力,“二次石灰爆裂现象”就会在制品中出现,其危害与原料中石灰石的含量、破碎的粒径既石灰石的颗粒大小、烧结温度、烧结过程中液相量的多少及原料的其他物质有着直接的关系。严重时可影响墙体外粉质量(石灰爆裂发生在制品表面)和墙体强度下降(石灰爆裂发生在制品内部)。“二次石灰爆裂”现象在同一制品发生的时间范围不一,短则几个月,长则几年或者更长。笔者观察2001年3月出窑的试验制品现象:原料为全煤矸石,石灰石含量为5.4,烧结温度为980度,未浸水的制品在30天后发生破坏性的石灰爆裂,浸水后的制品完好。但随着时间的推移,发现有轻微的石灰爆裂陆续出现,截止写稿(2007年10月)其现象仍在继续。

砖厂如果采用单一某种方法来解决制品的石灰爆裂现象,不但增加企业成本而且操作起来非常困难,控制的难度较大,有时甚至出现失控情况,例如南方地区气温高、湿度大、雨季较长,如果采用窑尾冷却风机,再加上延迟出车,就会出现制品砖还未出窑,石灰爆裂就发生的失控情况。

水淋或水浸制品虽然可以比较有效地控制石灰爆裂现象,但把握不严就会出现严重的质量问题。特别是“二次石灰爆裂”现象使制品存在一定隐患,一旦出现,后果无法挽回。在解决石灰爆裂问题上没有什么“一招制敌”的“仙丹妙药“,只有充分了解自己的原料理化指标,根据企业的工艺和设备性能,把解决石灰爆裂的技术融入到工艺的各个环节,促使生产的每个环节都来承担一部分职责,最终达到解决问题的目的,即使中间某个环节出现了偏差也不会严重影响制品的质量。


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