1、粉煤灰燒結(jié)磚原料的處理設(shè)備及工藝趙玉良王宇航李勇鵬張帆(中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司，陜西西安710032摘要：分析了粉煤灰制磚原料的處理特點(diǎn)及要求，介紹了幾種常用混合增塑設(shè)備，即篩式擠出喂料機(jī)、輪碾混合機(jī)、行星式輪碾混合機(jī)和雙螺旋篩式喂料機(jī)的主要特點(diǎn)，并對(duì)粉煤灰制磚原料的處理工藝進(jìn)行了 討論。關(guān)鍵詞：粉煤灰；混合增塑設(shè)備；燒結(jié)磚中圖分類(lèi)號(hào)：TU522.04 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1001-6945202110-0034-03Equipment and process of raw material preparation for fired fly ash brickZHAO Yu-lia

2、ng WANG Yu-hang LI Yong-peng ZHANG FanAbstract：The treatment characteristics and requirements of fly ash making brick are analyzed; Severalcommon mixed plasticizer device, such as, the screen extrusion feeder, mixing mill, planetary mixing mill and double wing screen feeder are introduced; and treat

3、ment process of fly ash for producing brick materials are discussed.Key Words：fly ash, plasticizing device, fired brick粉煤灰是火力發(fā)電過(guò)程中排放出來(lái)的一種固體廢棄物，多年來(lái)人們對(duì)粉煤灰的綜合利用一直都在進(jìn) 行著各種研究和探索，其中利用粉煤灰作為制磚原料 的摻加劑，已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用。但由于粉煤灰自身 特性所限，即其塑性和吸水性差，所以粉煤灰的摻加 比例一直都不太高，限制了制磚行業(yè)消納粉煤灰的能 力。常規(guī)生產(chǎn)中，制磚原料一般多為粘土、煤矸石、頁(yè) 巖 等 ，這 幾 種 原 料 因

4、 其 容 重 接 近 ，塑 性 也 好 ，易 于 混 合 和 成 型 ，因 而 是 制 磚 的 理 想 原 料 。 但 對(duì) 粉 煤 灰 而 言 ，由 于 其 容 重 較 小 ，幾 乎 沒(méi) 有 塑 性 ，因 而 制 磚 生 產(chǎn) 中假設(shè)摻加比例過(guò)大，物料混合不均勻，增塑化處理不 到 位 ，那么 會(huì) 嚴(yán) 重 影 響 最 終 成 品 的 質(zhì) 量 ，甚 至 無(wú) 法 成 型。本文將對(duì)高摻量粉煤灰制磚生產(chǎn)中的原料處理 及設(shè)備選擇進(jìn)行總結(jié)分析，以便為完善粉煤灰制磚工 藝提供參考。1 根本工藝要求無(wú)論是和煤矸石、頁(yè)巖、粘土幾種物料混合使用， 還是和其中單一組分混合，粉煤灰的摻加比例目前一 般均不超過(guò) 50 %，

5、比例越大，產(chǎn)品的成型越困難，成品率就會(huì)越低，成品的強(qiáng)度也越低。為解決上述問(wèn)題，包含了粉煤灰在內(nèi)的制磚原料 的處理就要予以特別的關(guān)注，即要從原料的計(jì)量、混 合 、陳 化 、增 塑 處 理 上 都 要 精 心 選 擇 設(shè) 備 和 處 理 工 藝，最終要實(shí)現(xiàn)下述目標(biāo)按一定比例配置的原料 要實(shí)現(xiàn)均勻混合。由于粉煤灰和其他幾種原料容重 有 較 大 差 異 ，混 合 中 極 其 發(fā) 生 偏 析 、分 層 ，因 此 選 擇 混合設(shè)備及工藝過(guò)程中的輸送、喂料等設(shè)備時(shí)都要對(duì) 此予以充分關(guān)注，并采取必要的防范措施。由于粉煤灰?guī)谉o(wú)塑性，不保水，因此在實(shí)現(xiàn)了粉 煤 灰 和 其 他 原 料 的 均 勻 混 合 后 ，要

6、 對(duì) 原 料 實(shí) 現(xiàn) 充 分 陳 化 ，注 意 陳 化 條 件 和 時(shí) 間 ，之 后 再 通 過(guò) 增 塑 化 處 理 ，使 多 種 原 料 充 分 融 合 ，整 體 塑 性 增 強(qiáng) ，并 具 有 良 好 的 成 型 性 能 ，便 于 后 續(xù) 成 型 作 業(yè) 和 提 高 制 品 性 能。這一過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)陳化庫(kù)類(lèi)型、陳化工藝、增 塑 化 設(shè) 備 進(jìn) 行 精 心 選 擇 ，同 時(shí) 將 原 料 的 最 終 粒 度 控 制 在 適 當(dāng) 的 范 圍 內(nèi) ，以 保 證 充 分 的 塑 化 和 成 型 制 品 的外表質(zhì)量。工藝設(shè)計(jì)中，一般混合和增塑化設(shè)備常常合并， 因同類(lèi)產(chǎn)品一般均兼具這兩方面的功能。 墻材

7、網(wǎng) 新浪微博：磚瓦雜志社 2021Brick & Tile 342 幾種常用的混合增塑設(shè)備由于混合增塑設(shè)備是以粉煤灰為原料組分的制 磚生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，本文對(duì)此予以總結(jié)和介紹。多 年來(lái)，人們開(kāi)發(fā)了多種具有此類(lèi)功能的設(shè)備，目前市 場(chǎng)上常見(jiàn)的可用于粉煤灰制磚生產(chǎn)中的混合增塑設(shè) 備主要有下面幾種，分別予以簡(jiǎn)單介紹。2.1 篩式擠出喂料機(jī)篩式擠出喂料機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)及工作原理參見(jiàn)1。 它 主 要 由 主 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 、收 集 盤(pán) 、擠 出 攪 拌 部 件 等 組 成。工作時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)主傳動(dòng)減速機(jī)，帶動(dòng)鏟料板及擠 出臂旋轉(zhuǎn)，鏟料板將落入料盤(pán)中的原料不斷的翻動(dòng)混 合，并隨后由擠出臂從篩板筒體的篩孔中擠出，被

8、擠 出的原料自由掉落在收集盤(pán)上，通過(guò)大小齒輪傳動(dòng)驅(qū) 動(dòng)的收集盤(pán)將原料旋轉(zhuǎn)運(yùn)至卸料點(diǎn)排出。該類(lèi)設(shè)備作為一種兼具混合和增塑處理的理想 設(shè)備，在國(guó)外墻材、屋面瓦及陶板的生產(chǎn)線(xiàn)中已成為 一種標(biāo)準(zhǔn)配置，十分常見(jiàn)，且一般均配置在擠出成型 機(jī) 的 前 端 。 來(lái) 自 陳 化 處 理 后 的 原 料 ，再 經(jīng) 過(guò) 該 設(shè) 備 進(jìn) 行 進(jìn) 一 步 的 增 塑 處 理 ，然 后 直 接 進(jìn) 入 擠 出 成 型 機(jī) 。 國(guó) 內(nèi) 由 于 一 直 沒(méi) 有 系 列 化 的 篩 式 擠 出 喂 料 機(jī) ， 因而未能普遍采用。目前該類(lèi)設(shè)備國(guó)內(nèi)已開(kāi)發(fā)有完 整的系列，可供選擇的規(guī)格如表 1 示，其最大規(guī)格物料 通過(guò)量約為 65

9、m3/h，混合倉(cāng)直徑為 2100 mm。表 2 產(chǎn)品規(guī)格與性能參數(shù)輾輪直徑寬度/mm物料處理量/m3/h電機(jī)功率/kW質(zhì)量/t型 號(hào)LNA1806LNA1807LNA21071800600180070021007002040305040605065557090110506880 LNA2108 2100800 6090 160180 90 2.3 行星式輪碾混合機(jī)為克服傳統(tǒng)輪碾機(jī)結(jié)構(gòu)較龐大、質(zhì)量大、功耗及造 價(jià)高等缺點(diǎn)，行星式輪碾混合機(jī)在結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了較大 改 進(jìn) ，除 減 輕 了 輪 碾 質(zhì) 量 之 外 ，在 旋 轉(zhuǎn) 的 立 式 主 軸 上，還配置有假設(shè)干立式攪拌軸，并沿輪碾?yún)^(qū)圓周方向均 布，

10、且隨主軸旋轉(zhuǎn)，借助攪拌葉片可完成對(duì)物料的翻動(dòng) 和混合，因而有助于進(jìn)一步增強(qiáng)碾壓增塑的效果。改 進(jìn)的結(jié)果是功能上進(jìn)一步強(qiáng)化了混合效果，弱化了輾 壓效果，但質(zhì)量大大減輕，造價(jià)明顯下降，因而更適于 以粉煤灰為原料的制磚生產(chǎn)線(xiàn)中，其性?xún)r(jià)比更為優(yōu)異。 該設(shè)備工作時(shí)，物料經(jīng)由下料管落到碾盤(pán)上，在 不斷受到繞中心軸旋轉(zhuǎn)的碾輪碾壓的同時(shí)，還受到同 樣由主軸驅(qū)動(dòng)的行星攪拌轉(zhuǎn)子的強(qiáng)制攪拌混合，物料 在反復(fù)的碾壓、攪拌過(guò)程中不僅得以混合均勻，同時(shí) 由于捏和揉搓作用，其塑性也得以進(jìn)一步改善。由于 這 種 特 性 ，該 類(lèi) 產(chǎn) 品 特 別 適 合 磚 瓦 、陶 瓷 、耐 火 材 料 等行業(yè)使用，用以在進(jìn)行混料作業(yè)的同時(shí)

11、，進(jìn)一步改善物料成型性能，便于后續(xù)的擠出成型作業(yè)。 該類(lèi)設(shè)備為間歇式自動(dòng)排料，應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意其間斷排料對(duì)生產(chǎn)線(xiàn)其他設(shè)備的影響。當(dāng)布置在陳化庫(kù) 之前時(shí)，可不考慮這種影響。表 3 為行星式輪碾混合 機(jī)的性能參數(shù)。表 1產(chǎn)品規(guī)格與性能參數(shù)混合倉(cāng)直徑/mm主軸轉(zhuǎn)速/r/min主電機(jī)功率/kW物料通過(guò)量/m3/h規(guī)格SWA12SWA15SWA19SWA21120015001900210026262727304560909011013216012305065表 3 產(chǎn)品規(guī)格與性能參數(shù) 容量/L混合盤(pán)直 功率/碾輪規(guī)格/mm處理量/t/h質(zhì)量/kg2.2 LNA 型大型濕式輪碾機(jī)輪 碾 機(jī) 是 一 種 傳 統(tǒng)

12、 的 碾 壓 混 合 設(shè) 備 ，主 要 由 碾 輪 、碾 盤(pán) 、刮 料 攪 拌 裝 置 、支 撐 底 盤(pán) 及 傳 動(dòng) 裝 置 等 組 成。工作時(shí)，輪碾機(jī)可對(duì)摻有粉煤灰的制磚原料進(jìn)行充 分的碾壓、翻動(dòng)、混合、細(xì)碎及增塑處理，是粉煤灰燒 結(jié)磚生產(chǎn)線(xiàn)的傳統(tǒng)配置設(shè)備，具有較好的應(yīng)用效果。 為 滿(mǎn) 足 國(guó) 內(nèi) 對(duì) 大 規(guī) 格 輪 碾 機(jī) 的 需 求 ，已 完 成 開(kāi) 發(fā)了 四 種 規(guī) 格 的 濕 式 輪 碾 機(jī) ，其 最 大 物 料 處 理 量 可 達(dá) 90 m3/h，最大碾輪直徑 2 100 mm，根本與國(guó)內(nèi)現(xiàn)階段 粉 煤 灰 燒 結(jié) 磚 生 產(chǎn) 線(xiàn) 的 需 求 狀 況 相 適 應(yīng) 。 碾 輪 、 碾

13、 盤(pán) 等 耐 磨 件 均 選 用 高 耐 磨 性 材 料 ，以 充 分 保 證 其 工作壽命。碾輪設(shè)計(jì)充分考慮到了輪圈磨損更換的 要 求 而 采 取 了 較 為 經(jīng) 濟(jì) 便 捷 的 結(jié) 構(gòu) ，碾 盤(pán) 外 圈 篦 孔 及刮料攪拌裝置也都充分考慮到了物料的碾磨作用 及 要 求 而 精 心 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) ，整 機(jī) 底 盤(pán) 采 用 有 限 元 分 析 技 術(shù) 使 其 設(shè) 計(jì) 不 但 輕 巧 ，而 且 安 全 可 靠 。 表 2 為 大 型濕式輪碾機(jī)的性能參數(shù)。規(guī)格徑/mmkWXLNA1800XLNA1450XLNA9001800145090025002200180037302270035060030

14、05002202722149600610034002.4 雙螺旋篩式喂料機(jī)雙螺旋篩式喂料機(jī)是在雙螺旋混合機(jī)的輸出端 加裝擠出篩板，物料經(jīng)由篩板擠出，因此該設(shè)備亦同 時(shí)具備了攪拌、均化和增塑的功能，是結(jié)構(gòu)和造價(jià)相 對(duì)較低的一種產(chǎn)品，但整體效果上會(huì)稍遜于上述幾類(lèi) 設(shè)備。表 4 為雙螺旋混合機(jī)的性能參數(shù)。表 4產(chǎn)品規(guī)格及性能參數(shù)有效攪混長(zhǎng)度/mm通料處理量/m3/h電機(jī)功率/kW型號(hào)缸徑/mmSSWA750SSWA60075060023002100705013290SSWA500 500 2100 40 75 2021Brick & Tile 新浪微博：磚瓦雜志社 墻材網(wǎng) 35技 術(shù) 交 流2021

15、 年第 10 期綜 合 上 述 幾 類(lèi) 設(shè) 備 ，均 能 程 度 不 同 地 提 高 原 料的 塑 性 指 數(shù) ，且 各 有 優(yōu) 缺 點(diǎn) ，可 視 原 料 狀 況 和 投 資 情 況 靈 活 選 擇 。 一 般 情 況 下 ，成 品 質(zhì) 量 要 求 高 和 粉 煤 灰 摻 量 大 時(shí) ，優(yōu) 先 選 擇 前 三 類(lèi) ，而 當(dāng) 物 料 粉 碎 狀 況 不 理 想 時(shí) 可 優(yōu) 選 輪 碾 式 混 合 機(jī) 及 行 星 式 輪 碾 機(jī) ， 投 資 受 限 及 低 摻 量 粉 煤 灰 時(shí) 可 選 擇 雙 螺 旋 篩 式 喂 料機(jī)。3 生產(chǎn)線(xiàn)工藝設(shè)計(jì)中的幾個(gè)問(wèn)題以粉煤灰為原料組分時(shí)，制磚原料一般多和煤矸 石

16、或頁(yè)巖或三者共同混合進(jìn)行處理，其適宜的原料處 理及成型工藝流程一般為：頁(yè)巖成煤矸石輥壓機(jī)細(xì)碎對(duì)輥機(jī)加計(jì)量 粉煤灰混合陳化庫(kù)混合增塑設(shè)備擠出成型機(jī)。生產(chǎn)工藝線(xiàn)中應(yīng)說(shuō)明的幾個(gè)問(wèn)題： 頁(yè)巖或煤矸石的破碎設(shè)備采用了先經(jīng)輥壓機(jī)中碎 ，再 經(jīng) 細(xì) 碎 對(duì) 輥 機(jī) 細(xì) 碎 ，視 最 終 制 品 的 要 求 ，可 實(shí) 現(xiàn)物料最大顆粒小于 1 mm，這樣也便于和粉煤灰的 充 分 混 合 和 均 化 ，也 有 效 增 大 了 和 粉 煤 灰 微 粒 的 吸 附 接 觸 面 積 ，便 于 增 強(qiáng) 原 料 整 體 塑 性 和 制 品 擠 出 成 型。采用輥壓機(jī)進(jìn)行原料的中碎，較之采用錘式破碎 機(jī)，更為經(jīng)濟(jì)、高效、實(shí)用

17、，詳細(xì)分析參見(jiàn)2，此處不再 贅述?？紤]到制磚生產(chǎn)中原料流量大的特點(diǎn)，生產(chǎn)線(xiàn)中輸送設(shè)備多采用螺旋式連續(xù)輸送機(jī)。此類(lèi)設(shè)備在多 種原料喂入且不均勻時(shí)易導(dǎo)致排出料也不均勻，因此 設(shè)計(jì)中應(yīng)先使多種原料在配料倉(cāng)中首先預(yù)混合，實(shí)現(xiàn) 初 步 均 化 ，然 后 再 進(jìn) 入 輸 送 設(shè) 備 和 混 合 機(jī) 中 進(jìn) 行 混 合。陳化庫(kù)建議選用新型圓形陳化庫(kù)3，其優(yōu)點(diǎn)為：陳 化原料保濕性強(qiáng)，布料均勻不偏析，原料先進(jìn)先出，不 易揚(yáng)塵，占地面積小等。采用新型陳化庫(kù)，可實(shí)現(xiàn)原 料的充分高效陳化，也便于實(shí)現(xiàn)清潔生產(chǎn)，一改傳統(tǒng) 陳化庫(kù)粉塵飛揚(yáng)的形象。混合增塑設(shè)備的類(lèi)型及選擇原那么前面已有陳述， 應(yīng)說(shuō)明的是，實(shí)際應(yīng)用中，有的用戶(hù)把該類(lèi)設(shè)備放在 陳化庫(kù)前，有的那么放到后面，有的那么前后均有。一般 建議，輪碾式混合機(jī)及行星式輪碾機(jī)放在陳化庫(kù)前， 其他類(lèi)型那么放到陳化庫(kù)之后。當(dāng)然，必要時(shí)前后均配 置這一類(lèi)設(shè)備，那么更能保證制品的成型質(zhì)量。 參考文獻(xiàn)：1佟占勝，王宇航.圓盤(pán)篩式給料機(jī)的開(kāi)展現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)分析J.磚瓦，202111. 趙玉良，王宇航，李永鵬.新型圓形陳化庫(kù)及應(yīng)用 J.磚瓦，20217.收稿日期：2021-09-1