免燒制磚機工作原理
免燒制磚機的產品免燒磚是以工業廢渣為原料的一種新型磚機工業廢渣免燒免蒸磚（以下簡稱免燒磚）是以工業廢渣為集科水泥石灰等為膠結料配以外劑壓制成型后經自然養護而成的近年來工業廢渣免燒磚在我國發展很快已成為重要的新型墻體材料之一
工業廢渣免燒磚與燒結磚相比因其利用工業廢渣又不需燒結和蒸養生產成本比燒結磚低等;吃渣量大社會環境效益突出;棱角整齊尺寸準確抗壓強度高于7.5MPａ;密實度在吸水性小耐久性能好
1生產工業廢渣免燒磚的原材料
生產工業廢渣免燒磚的原材料一般包括3大部分工業廢渣固化劑和外加劑
1.1 工業廢渣
工業廢渣在免燒磚的生產中主要起集料作用許多工業廢渣都可以用來生產免燒磚包括電廠粉煤灰鋼廠礦渣有色金屬治煉廠冶煉渣各種礦業尾礦電解銅潭化學廢石膏及化學石灰建筑廢磚建筑垃圾等
各種工業廢渣的化學成分礦物成分有害物質及在利用時的正副作用都不盡相同因此利用工業廢渣生產免燒磚時應在分析各種廢渣的特性之后根據其強度形成機理制定出合理的配方有的工業廢渣在加入適量的固化劑和外加劑后可以單獨用來制造免燒磚如利用粉煤灰加入河砂和石灰石膏水泥及復合的外加劑生產出28ｄ強度達到31MPａ的工業廢渣免燒磚;又如在經過預處理的鉛鋅尾礦中加入適量水泥和外加劑制造出不低于MU10的工業廢渣免燒磚而大部分研究是將幾種工業廢渣相互搭配優劣互補或優勢協同來進行利用例如現在秦晉之好較多的是將粉煤灰和鋼渣結合起來制造免燒磚粉煤灰和鋼渣中的活性成分在固化劑和外加劑的作用下得以激發滿足磚的強度要求粉煤灰料徑比較小單獨制磚缺少大顆粒的骨料作用而具有較大粒徑分布的鋼渣就可以滿足此條件由此生產的免燒磚性能較優如利用包鋼的粉煤灰和鋼渣制造出MU10－MU15的免燒磚
在確定工業廢渣免燒磚配方時不但要盡可能地提高廢渣的摻量同時應盡可能地利用各種廢渣本身有利于生產免燒磚的特性從而盡可能地降低劑和外加劑的加入量以有效降低磚的生產成本生產工業廢渣免燒磚較常用廢渣的主要化學礦物分見表1
此外有些工業廢渣因具有放射性不宜或不能大量地用于制磚使用前應先對其進行放射性檢測有些工業廢渣如粉煤灰使用前必須先進行預處理除去草根及雜物有的還需要研磨到需要的料徑后才能使用;又如轉爐排出的廢鋼渣需先經過磁選剔除塊狀鋼塊后再通過濕法球磨磨到需要的粒徑
廢渣粒徑的大小決定生產工業廢渣免燒磚時是否需要另外再加入骨料在工業廢渣免燒磚的配合料中摻加適量顆粒級配合適的骨料可防止磚分層減少收縮改善成型時磚坯的排氣性能增加密實度從而提高磚的強度和耐久性并可
節約膠結料用量降低成本
作為骨料的砂有河砂山砂和海砂3種因山砂具有銳利的棱角能和水泥較好地結合而使磚具有較高聽強度所以選用山砂較好不過一般能用于建材的砂都可用于工業廢渣免燒磚的生產事實上有的廢渣本身就具有骨料的作用如鋼廠產生
的鋼渣煤矸石礦業尾渣等
1.2 固化劑
工業廢渣免燒磚的固化劑是指能將分散狀的各種原材料在物理化學的作用下固結成具有一定強度的膠結材料如水泥石灰石膏等
1.2.1 水泥
水泥在生產工業廢渣免燒磚時既是膠結劑又是活性激發劑其有效硅酸二鈣和硅酸三鈣等成分對磚的初期強度和后期貢獻較大一般選用高堿性的32.5普通硅酸鹽水泥
水泥的加入量越多對工業廢渣免燒磚的耐久性越有益;可是隨著水泥加入量的增大磚的成本會隨著提高為了降低成本許多生產廠家試圖采用適當的工業廢渣相互配合或是借助外加劑的作用在保證磚強度的前提下盡量少加以至于不加水泥
如在利用赤泥和粉煤灰制造免燒磚時只加入一些堿性激發劑和硫酸鹽激發劑磚的強度能達到MU15以上
1.2.2 石灰
石灰熟化生成氫氧化鈣對水泥的早期強度和后期強度均有重要的作用它同時是工業廢渣免燒磚成型的膠結劑的膠結劑和堿性激發劑但是有些工藝特別是后期需采用蒸汽養護的工業廢渣免燒磚利用熟石灰可以簡化工藝減少磚在廠里停留的時間縮短
磚及資金的周轉時間
1.2.3 石膏
石膏是生產工業廢渣免燒磚的硫酸鹽激發劑同時它和石灰能力協同效應起著促進劑的作用對工業廢渣免燒磚的強度起著直接和間接的作用一般使用天然石膏效果較好當然為了降低成本也可以使用工業化學石膏如工業磷石膏
在工業廢渣免燒磚的生產中固化劑可以單獨使用如水泥而大多數情況下視具體情況可將幾種固化劑結合起來使用如將石灰和石膏結合使用或是石膏石灰水泥一起使用效果都不錯當然應用在工業廢渣免燒磚中的固化劑遠不止上面3種還有一些硫酸鹽類等同時一些工業廢渣（如堿渣等）也可以在磚的配合料中充當激發劑的作用
1.3 外加劑
工業廢渣免燒磚可以借助外劑來提高強度改善性能穩定質量外加劑有很多種用于工業廢渣免燒磚的主要有塑化劑（即減水劑）早強劑抗凍劑等
工業廢渣免燒磚配合料混合的均勻性會直接影響磚的最終強度一般情況下為了提高配合料的混合均勻度除了加強攪拌外加入減水劑能有效地增加配合料的流動性大幅度減少拌合用水量從而提高磚的密實度強度抗凍抗滲等性有也因此得到改善;另一方面由于減水劑的分散作用使得各物料接觸的表面積增加從而有利于提高反應機率
生產工業廢渣免燒磚時摻入的減水劑多是親水性的表面活性物質常用的有木質素類如木質素磺酸鈣等早強劑是提高制品早期強度的外加劑無論是無機鹽類有機鹽類還是無機－－有機復合早強劑他們都依靠加速配合料的水化速度來提高磚的早期強度使用較多的早強劑有氯化鈉氯化鈣三乙醇胺乙酸胺硫鹽復合早強劑等
另外生產工業廢渣免燒磚時幾種外加劑復合使用會產生協同效應比單獨使用某種外加劑的效果更明顯
2. 工業廢渣免燒磚的生產工藝
生產時注意事項如下
（1）如果用的是干料需在輪碾時加入適量的水;如果料中本身已含有水分視具體情況可不加或少加水
（2）陳化與否應視具體情況而定一般使用生石灰作固化劑就需要陳化而使用熟石灰則可以免去陳化過程
（3）如需要加水和水泥的應在成型之前加入
（4）加水量成型壓力等工藝參數對磚強度的影響比較大相應的參數均需要通過試驗確定
3. 強度形成的機理分析
工業廢渣免燒磚的強度主要來源于以下4個方面（1）物理機械作用;（2）水化反應; 3顆粒表面的離子交換和團料化作用;4）相間的界面作用
3.1 物理機械作用
生產工業廢渣免燒磚時攪拌機和輪碾機對配合料的充分混合有利外加劑對物料活性的激發和物料之間的反應對磚的強度提高起到更要作用
工業廢渣免燒磚的初期強度是在磚坯壓力成型過程中獲得的成型不僅使磚坯具有一定的強度同時由于原材料顆粒間緊密接觸保證了物料顆粒之間的物理化學作用能夠高效進行為后期強度的形成提供了條件一般工業廢渣免燒磚成型壓力要求不低于20MPａ實驗結果表明
在其它條件相同時工業廢渣免燒磚試件的強度隨成型壓力增加而提高;如果沒有高壓成型作用即使加入水泥和石灰也無法形成高強度
3.2 水化反應
水泥石灰等膠凝材料的水化產物提供工業廢渣免燒磚的早期強度主要的水化反應如下
3Ca0.SiO2＋ｍH2O>xCaO.SiO2.yH2O 3-xCAOH2
2Ca0.SiO2＋ｍH2O>xCaO.SiO2.yH2O 2-xCAOH2
4CaO.Al2O3.Fe2O3 7H2O>3CaO.Al2O3.6H2O CaO.Fe2O3.H2O
Ca0 H2O>CaOH2
生產工業廢渣免燒磚的原料（如粉煤灰粘土爐渣）中含有的大量活性氧化硅和活件氧化鋁等在外加劑的作用下與氫化鈣發生水化反應生成類似于水泥水化產物的水硬性膠凝物質水化硅酸鈣水化鋁酸鈣等從而不斷提高磚的強度反應式如下
xCaOH2 SiO2 mH2O>xCaO.SiO2.nH2O水化硅酸鈣）
xCaOH2 Al2O3 mH2O>xCaO.Al2O3.nH2O水化鋁酸鈣）
另外CaOH2吸收空氣中的CO2生成CaCO3晶體結構即:
CaOH2 CO2>CaCo3 H2O
原料中如有石膏存在時還有如下反應
xCaO.AlO3.nH2O CaSO2.2H2O>xCaO.Al2O3.n 2H2O鈣礬石）
3.3 顆粒表面的交換和團料化作用
工業廢渣免燒磚顆粒物料在水分子的作用下表面形成1層薄薄的水化膜2個帶有水化膜作用下一部分化學鍵開始斷裂電離形成膠體顆粒體系膠體顆粒大多數表面帶有負電荷可以吸附陽離子而不同價不同離子半徑的陽離子可以與反應生成的Cａ（OH）2中的Ca2 等當量吸附交換
由于這些膠體顆粒表面的離子吸附與交換作用改變了顆粒表面的帶電狀態使顆粒形成了一個個小的聚集體從而在后期反應中產生強度
3.4 相間的界面反應
界面科學家認為一切化學都是從界面開始的在工業廢渣免燒磚的強度形成過程中有著液相與固相及氣相與固相之間的反應比如加水后水泥等發生的水化反應就是液相和固相之間的反應而配合料中的Aｃ（OH）2被空氣中的CO2碳化生成CａCO3的反應就是氣相與固相間的反應這些反應都
是從兩相的界面開始不斷地深入使磚的強度不斷增強
綜上所述配合料的充分混合和成型過程中的加壓為磚的后期強度奠定了堅實的基礎通過顆粒表面的離子交換和團料化作用水泥和石灰的水解和原料間的水化反應及各相間的界面作用生成的各種晶體交叉搭接在一起形成空間網格結構使工業廢渣免燒磚的強度逐步增強
4. 結語
據統計日前利用工業廢渣生產免燒磚年產量正在以15%的速度增長但是在生產和使用中仍然存在不少問題首先一部分人的觀念中始終不能真正地接受免燒磚覺得磚需要經過燒結其性能才可靠其實不然無數的實驗如利用礦渣粉煤灰制成的免燒磚養護28ｄ后性能到GB11945要求的MU25
其次現在許多生產工業廢渣免燒磚的廠家停產或倒閉其大多是因為采用蒸養或者是沒有合適地利用廢渣過多在加入外加劑造成成本太高為此廣大的科研工作者應該幫助企業選擇合適的原料配比工藝和設備以提高企業的經濟效益
工業廢渣免燒磚與燒結磚相比因其利用工業廢渣又不需燒結和蒸養生產成本比燒結磚低等;吃渣量大社會環境效益突出;棱角整齊尺寸準確抗壓強度高于7.5MPａ;密實度在吸水性小耐久性能好
1生產工業廢渣免燒磚的原材料
生產工業廢渣免燒磚的原材料一般包括3大部分工業廢渣固化劑和外加劑
1.1 工業廢渣
工業廢渣在免燒磚的生產中主要起集料作用許多工業廢渣都可以用來生產免燒磚包括電廠粉煤灰鋼廠礦渣有色金屬治煉廠冶煉渣各種礦業尾礦電解銅潭化學廢石膏及化學石灰建筑廢磚建筑垃圾等
各種工業廢渣的化學成分礦物成分有害物質及在利用時的正副作用都不盡相同因此利用工業廢渣生產免燒磚時應在分析各種廢渣的特性之后根據其強度形成機理制定出合理的配方有的工業廢渣在加入適量的固化劑和外加劑后可以單獨用來制造免燒磚如利用粉煤灰加入河砂和石灰石膏水泥及復合的外加劑生產出28ｄ強度達到31MPａ的工業廢渣免燒磚;又如在經過預處理的鉛鋅尾礦中加入適量水泥和外加劑制造出不低于MU10的工業廢渣免燒磚而大部分研究是將幾種工業廢渣相互搭配優劣互補或優勢協同來進行利用例如現在秦晉之好較多的是將粉煤灰和鋼渣結合起來制造免燒磚粉煤灰和鋼渣中的活性成分在固化劑和外加劑的作用下得以激發滿足磚的強度要求粉煤灰料徑比較小單獨制磚缺少大顆粒的骨料作用而具有較大粒徑分布的鋼渣就可以滿足此條件由此生產的免燒磚性能較優如利用包鋼的粉煤灰和鋼渣制造出MU10－MU15的免燒磚
在確定工業廢渣免燒磚配方時不但要盡可能地提高廢渣的摻量同時應盡可能地利用各種廢渣本身有利于生產免燒磚的特性從而盡可能地降低劑和外加劑的加入量以有效降低磚的生產成本生產工業廢渣免燒磚較常用廢渣的主要化學礦物分見表1
此外有些工業廢渣因具有放射性不宜或不能大量地用于制磚使用前應先對其進行放射性檢測有些工業廢渣如粉煤灰使用前必須先進行預處理除去草根及雜物有的還需要研磨到需要的料徑后才能使用;又如轉爐排出的廢鋼渣需先經過磁選剔除塊狀鋼塊后再通過濕法球磨磨到需要的粒徑
廢渣粒徑的大小決定生產工業廢渣免燒磚時是否需要另外再加入骨料在工業廢渣免燒磚的配合料中摻加適量顆粒級配合適的骨料可防止磚分層減少收縮改善成型時磚坯的排氣性能增加密實度從而提高磚的強度和耐久性并可
節約膠結料用量降低成本
作為骨料的砂有河砂山砂和海砂3種因山砂具有銳利的棱角能和水泥較好地結合而使磚具有較高聽強度所以選用山砂較好不過一般能用于建材的砂都可用于工業廢渣免燒磚的生產事實上有的廢渣本身就具有骨料的作用如鋼廠產生
的鋼渣煤矸石礦業尾渣等
1.2 固化劑
工業廢渣免燒磚的固化劑是指能將分散狀的各種原材料在物理化學的作用下固結成具有一定強度的膠結材料如水泥石灰石膏等
1.2.1 水泥
水泥在生產工業廢渣免燒磚時既是膠結劑又是活性激發劑其有效硅酸二鈣和硅酸三鈣等成分對磚的初期強度和后期貢獻較大一般選用高堿性的32.5普通硅酸鹽水泥
水泥的加入量越多對工業廢渣免燒磚的耐久性越有益;可是隨著水泥加入量的增大磚的成本會隨著提高為了降低成本許多生產廠家試圖采用適當的工業廢渣相互配合或是借助外加劑的作用在保證磚強度的前提下盡量少加以至于不加水泥
如在利用赤泥和粉煤灰制造免燒磚時只加入一些堿性激發劑和硫酸鹽激發劑磚的強度能達到MU15以上
1.2.2 石灰
石灰熟化生成氫氧化鈣對水泥的早期強度和后期強度均有重要的作用它同時是工業廢渣免燒磚成型的膠結劑的膠結劑和堿性激發劑但是有些工藝特別是后期需采用蒸汽養護的工業廢渣免燒磚利用熟石灰可以簡化工藝減少磚在廠里停留的時間縮短
磚及資金的周轉時間
1.2.3 石膏
石膏是生產工業廢渣免燒磚的硫酸鹽激發劑同時它和石灰能力協同效應起著促進劑的作用對工業廢渣免燒磚的強度起著直接和間接的作用一般使用天然石膏效果較好當然為了降低成本也可以使用工業化學石膏如工業磷石膏
在工業廢渣免燒磚的生產中固化劑可以單獨使用如水泥而大多數情況下視具體情況可將幾種固化劑結合起來使用如將石灰和石膏結合使用或是石膏石灰水泥一起使用效果都不錯當然應用在工業廢渣免燒磚中的固化劑遠不止上面3種還有一些硫酸鹽類等同時一些工業廢渣（如堿渣等）也可以在磚的配合料中充當激發劑的作用
1.3 外加劑
工業廢渣免燒磚可以借助外劑來提高強度改善性能穩定質量外加劑有很多種用于工業廢渣免燒磚的主要有塑化劑（即減水劑）早強劑抗凍劑等
工業廢渣免燒磚配合料混合的均勻性會直接影響磚的最終強度一般情況下為了提高配合料的混合均勻度除了加強攪拌外加入減水劑能有效地增加配合料的流動性大幅度減少拌合用水量從而提高磚的密實度強度抗凍抗滲等性有也因此得到改善;另一方面由于減水劑的分散作用使得各物料接觸的表面積增加從而有利于提高反應機率
生產工業廢渣免燒磚時摻入的減水劑多是親水性的表面活性物質常用的有木質素類如木質素磺酸鈣等早強劑是提高制品早期強度的外加劑無論是無機鹽類有機鹽類還是無機－－有機復合早強劑他們都依靠加速配合料的水化速度來提高磚的早期強度使用較多的早強劑有氯化鈉氯化鈣三乙醇胺乙酸胺硫鹽復合早強劑等
另外生產工業廢渣免燒磚時幾種外加劑復合使用會產生協同效應比單獨使用某種外加劑的效果更明顯
2. 工業廢渣免燒磚的生產工藝
生產時注意事項如下
（1）如果用的是干料需在輪碾時加入適量的水;如果料中本身已含有水分視具體情況可不加或少加水
（2）陳化與否應視具體情況而定一般使用生石灰作固化劑就需要陳化而使用熟石灰則可以免去陳化過程
（3）如需要加水和水泥的應在成型之前加入
（4）加水量成型壓力等工藝參數對磚強度的影響比較大相應的參數均需要通過試驗確定
3. 強度形成的機理分析
工業廢渣免燒磚的強度主要來源于以下4個方面（1）物理機械作用;（2）水化反應; 3顆粒表面的離子交換和團料化作用;4）相間的界面作用
3.1 物理機械作用
生產工業廢渣免燒磚時攪拌機和輪碾機對配合料的充分混合有利外加劑對物料活性的激發和物料之間的反應對磚的強度提高起到更要作用
工業廢渣免燒磚的初期強度是在磚坯壓力成型過程中獲得的成型不僅使磚坯具有一定的強度同時由于原材料顆粒間緊密接觸保證了物料顆粒之間的物理化學作用能夠高效進行為后期強度的形成提供了條件一般工業廢渣免燒磚成型壓力要求不低于20MPａ實驗結果表明
在其它條件相同時工業廢渣免燒磚試件的強度隨成型壓力增加而提高;如果沒有高壓成型作用即使加入水泥和石灰也無法形成高強度
3.2 水化反應
水泥石灰等膠凝材料的水化產物提供工業廢渣免燒磚的早期強度主要的水化反應如下
3Ca0.SiO2＋ｍH2O>xCaO.SiO2.yH2O 3-xCAOH2
2Ca0.SiO2＋ｍH2O>xCaO.SiO2.yH2O 2-xCAOH2
4CaO.Al2O3.Fe2O3 7H2O>3CaO.Al2O3.6H2O CaO.Fe2O3.H2O
Ca0 H2O>CaOH2
生產工業廢渣免燒磚的原料（如粉煤灰粘土爐渣）中含有的大量活性氧化硅和活件氧化鋁等在外加劑的作用下與氫化鈣發生水化反應生成類似于水泥水化產物的水硬性膠凝物質水化硅酸鈣水化鋁酸鈣等從而不斷提高磚的強度反應式如下
xCaOH2 SiO2 mH2O>xCaO.SiO2.nH2O水化硅酸鈣）
xCaOH2 Al2O3 mH2O>xCaO.Al2O3.nH2O水化鋁酸鈣）
另外CaOH2吸收空氣中的CO2生成CaCO3晶體結構即:
CaOH2 CO2>CaCo3 H2O
原料中如有石膏存在時還有如下反應
xCaO.AlO3.nH2O CaSO2.2H2O>xCaO.Al2O3.n 2H2O鈣礬石）
3.3 顆粒表面的交換和團料化作用
工業廢渣免燒磚顆粒物料在水分子的作用下表面形成1層薄薄的水化膜2個帶有水化膜作用下一部分化學鍵開始斷裂電離形成膠體顆粒體系膠體顆粒大多數表面帶有負電荷可以吸附陽離子而不同價不同離子半徑的陽離子可以與反應生成的Cａ（OH）2中的Ca2 等當量吸附交換
由于這些膠體顆粒表面的離子吸附與交換作用改變了顆粒表面的帶電狀態使顆粒形成了一個個小的聚集體從而在后期反應中產生強度
3.4 相間的界面反應
界面科學家認為一切化學都是從界面開始的在工業廢渣免燒磚的強度形成過程中有著液相與固相及氣相與固相之間的反應比如加水后水泥等發生的水化反應就是液相和固相之間的反應而配合料中的Aｃ（OH）2被空氣中的CO2碳化生成CａCO3的反應就是氣相與固相間的反應這些反應都
是從兩相的界面開始不斷地深入使磚的強度不斷增強
綜上所述配合料的充分混合和成型過程中的加壓為磚的后期強度奠定了堅實的基礎通過顆粒表面的離子交換和團料化作用水泥和石灰的水解和原料間的水化反應及各相間的界面作用生成的各種晶體交叉搭接在一起形成空間網格結構使工業廢渣免燒磚的強度逐步增強
4. 結語
據統計日前利用工業廢渣生產免燒磚年產量正在以15%的速度增長但是在生產和使用中仍然存在不少問題首先一部分人的觀念中始終不能真正地接受免燒磚覺得磚需要經過燒結其性能才可靠其實不然無數的實驗如利用礦渣粉煤灰制成的免燒磚養護28ｄ后性能到GB11945要求的MU25
其次現在許多生產工業廢渣免燒磚的廠家停產或倒閉其大多是因為采用蒸養或者是沒有合適地利用廢渣過多在加入外加劑造成成本太高為此廣大的科研工作者應該幫助企業選擇合適的原料配比工藝和設備以提高企業的經濟效益
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