高掺量粉煤灰多孔烧结砖的开发

图分类号：TU522^.1⁺9　文献标识码：B
文章编号：1005－8249(2000)01－0048-03▲

1　工作概况

　　目前，辽宁省内有6000千瓦以上电厂118个，总装机容量1361.2万千瓦，其中火力发电1227.0万千瓦，占90.15%，粉煤灰年排量占全国年排量的10%，堆储量达1亿余吨，占全国堆储量的20%，占地十多万亩，利用率则不到20%，严重污染环境。本省有相当多的市建电厂由于资金不足，对灰的堆放和利用，没有摆在重要位置，以致电厂建成运行后，灰渣四处排放，没有长远性的排灰场，更谈不上“三同时”或上综合利用项目。此外，认识不足，特别是主管部门认识不足，是粉煤灰利用工作滞后的原因之一。还有，组织体制方面也存在一些问题，如多头管理又多头不管，辽宁省内的电厂有原东北电力局直属的(11个)，有省电力总公司的(26个)，有企业自备的(44个)和各市自已的(35个)，总计118个，对这些电厂各级政府大都不管。基于这些原因，粉煤灰综合利工作起色不大，更谈不上有紧迫感。
　　粉煤灰作为资源，如何发展稳定产品至关重要。从目前国内外情况看，用粉煤灰生产建筑材料制品占粉煤灰用量的50%以上，大量发展承重多孔、大块、高强烧结砖(烧结砌块)，是处理粉煤灰的有效方法之一，其明显优点是用灰量大持久稳定。以朝阳市华特公司生产的粉煤灰多孔烧结砖为例，其吃灰量相当大，且质量可靠，如将辽宁全省年排的1200万吨粉煤灰，全部用于生产多孔烧结砖(折合标砖72亿块)，根据粗略估算，其产量占全省目前墙材总量近50%(每年全省墙体材料用量折合标砖147.3亿块)。
　　多年来，辽宁省墙体材料工业协会从节能、节土、利废和提高建筑物功能出发，积极开发新型墙体材料，结合当地实际，进行高掺量粉煤灰多孔砖的研制，先后除在省内试验外，还6次到黑龙江省双鸭山市东方工业公司进行试验。试验采用挤出法成型，从中发现混合料塑性是最重要的工艺参数，就东方工业公司主机70/80-38型双级真空挤出机而言，其对混合料的塑性要求为8左右，否则便不能成型。而我们试验的目的在于提高粉煤灰的掺量，从开始就分别按60%、70%、80%和90%的掺灰比例(重量比)掺加粉煤灰粘合剂(又称外加剂)，为此，我们曾选用过有机、无机、以及复合材料等多种配方，取得了预期的结果。工业性实验产品经当地市级建材检验站检测后又经辽宁省建材检验站复检，两地检测结果基本一致，抗压强度达14.6～24.2PMa，其它各项物理指标均达到国标要求，产品尺寸为240mm×115mm×90mm，孔洞率30%。上述实验结果，先后两次在省内召开的专家论证会上得到肯定。1996年初省墙改办领导同志强调指出这一成果应引起省属14个市重视，并号召14个市争取在本世纪末各建1～2条生产线，生产线的规模分别为年产3000～5000万块、5000～8000万块和1亿块(折标砖产量)。
　　目前，辽宁省内在建的粉煤灰多孔烧结砖厂共5个，1999年经省及国家立项的两个，已做完项目前期工程的4个。1999年12月，国家有关部委局在北京联合召开了此一技术的研讨会，对此技术给予了很高评价。

2　工艺技术

　　本文以朝阳热电厂华特公司粉煤灰多孔烧结砖生产线为例，介绍投资及技术。
2.1　工　　艺
　　粉煤灰原料的特点是松散，容重小(干基600kg/m³左右)，体积较大，没有塑性。我们曾多次搞过压制成型试验，采用国产压机CM-143，16孔转盘式和8孔压机等，由于压力不够，坯体强度上不去，产品分层现象严重，烧成周期长，抗冻性能不易过关。采用蒸养、蒸压方法，制品在寒冷地区收缩难以过关。若采用较低掺灰量，则无多大意义。采用国外压机压力虽大(800～1000kg/cm²)，但一台机械要投资人民币800万元，即使引进来，企业需较长时间负债，多到10年无效益，为此确定挤出成型。
2.1.1　原料配合　　朝阳市依据当地条件，对原料配方采用电厂丘坡地高塑性粘土为粘结剂，塑性指数19～21，自然状态下容重1.26t/m³。如何使粘土与粉煤灰掺配均匀，这是工艺上的第一关，我们按粉煤灰∶粘土=60∶40(重量比)进行配料和搅拌，拌合后物料含水率15%，然后进入“陈化”仓陈化3天。陈化工序主要解决混合料相互吸水，提高混合料的和易性，利于挤出成型。原料第二关是如何提高混合料容重，我们在改造设计时，开始选用轮碾机，但由于当时资金不足暂时没上，而采用了对辊机，虽然效果差得多些，但对辊后的混合料再进行搅拌，这时加足至成型水份为21%，粉煤灰掺配量越高，成型水份也越高，因粉煤灰容重小，为颗粒状态，吸水性强，当掺量85%时，成型水份为24%。另一重要参数是混合料容重不得低于850kg/m³，原料处理后容重越大，制品强度越高。
2.1.2　成型　　主机设备选型，是经过对全国性设备制造厂调研和初选后，再通过试验，最后选定黑龙江省双鸭山东方工业公司设备制造厂的产品。对高掺量粉煤灰多孔砖生产来讲，该公司虽生产系列设备，却只有JE50/45-30及70/60-38型两种可用，朝阳市热电厂华特公司粉煤灰多孔砖生产以来，挤出压力为2.0～2.2PMa(即20～22kg/cm³)，真空度一直稳定在0.085以上。设备运行平稳，每小时产量折合标砖9080块，承重空心砖12条/分钟，每条14块。
2.1.3　干燥　　选用人工干燥室对坯体进行干燥，采用隧道式逆流干燥室，以底送风为主，侧送风为辅，干燥室进口温度为120～140℃，出口温度40℃，设计干燥周期为32小时，由于制品坯体呈多孔，加之采用国外码法分垛码放，孔向朝上符合底送风，实际干燥周期只有24小时。
2.1.4　焙烧　　烧成与普通红砖基本一致，选用轮窑，不同之处首先是加大内燃，二是码法与红砖不一样，三是抽热系统不一样，为了保证烧成质量，内燃配置为烧成需要量的70%，操作工人只需注意少加勤添外投煤，重点攻弯窑部位，注意观察火情和查温度变化即可。码法主要是坚持上密下稀，中间拉洞边密，坯体孔朝上有利焙烧，码中时孔横川，有利通风，保证烧成质量和速度，抽热系统采用三点抽热，一是窑顶烟热，二是边火眼热，三是冷却带余热，保证干燥，形成良性循环。
　　产品经市级检验站检测，强度满足15PMa，高者20PMa以上。
2.2　生产工艺流程图
　　高掺量粉煤灰多孔烧结砖生产工艺示于图1。

图1　高掺量粉煤灰烧结砖生产工艺流程图

3　存在问题与改进措施

　　朝阳市热电厂华特公司粉煤灰烧结砖厂建成后，经过近一年调整试车，未能生产出合格产品，后由省墙材协会承担技术改造任务，作了几点改进，终于生产出了合格产品。这些改进包括：①调整车间生产线工艺设备，增设转向台；②拆除轮窑上部，增设抽热系统；③拆除原6条干燥室，新上10条干燥室；④协调购买抽热风机；⑤增设原料车间及半成品库房；⑥提供原料配方；⑦增加回车线等。
　　应当指出的是，原工程基本没有设计图纸，工艺不合理处较多，如干燥与焙烧窑平行布置，陈化库建得距车间较远，且陈化库边墙已弯曲，存在安全隐患等，由于资金不足，轮碾还没上去，否则粉煤灰掺量可达70～80%，砖外观质量及内在指标还会提高，厂区面积只有4公顷左右，成品堆放场地太小等。

4　投资与主要主要经济技术指标

　　总投资额1096万元。资金来源包括：世行205万元，市财政及环保局90万元，工行75万元，热电厂434.5万元，供热公司32.5万元，华特公司88.7万元，后期改造81万元(热电厂投资)。
　　主要技术经济指标见表1。

表1　主要经济技术指标