利用紅磚粘土等原料生產(chǎn)劈開(kāi)磚

摘 要 本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外紅磚廠成功改造生產(chǎn)劈開(kāi)磚的經(jīng)驗(yàn)，論述了利用紅磚廠粘土原料生產(chǎn)劈開(kāi)磚的工藝：介紹了劈開(kāi)磚生產(chǎn)原材料配方的選擇，成形、干燥、焙燒各工藝參數(shù)的控制及克服缺陷的方法。

關(guān)鍵詞 劈開(kāi)磚，研制，粘土

1前言

劈開(kāi)磚是擠出成形后數(shù)塊合一、焙燒后劈離成單片的一種墻面及地面裝飾材料。按產(chǎn)品表面情形分為施釉和非施釉?xún)煞N，通常以生產(chǎn)表面非施釉的劈開(kāi)磚為主。

劈開(kāi)磚系列產(chǎn)品主要用于中高檔建筑的內(nèi)、外墻裝飾。該產(chǎn)品通體永不褪色，磚背具有燕尾形凹槽，粘貼牢固不會(huì)脫落，古樸典雅、抗折強(qiáng)度和表面硬度高、耐磨損、吸水率低、抗凍性和熱穩(wěn)定性好、耐腐蝕，是一種優(yōu)秀的墻地磚材料。

國(guó)內(nèi)紅磚廠粘土分布相當(dāng)廣泛、儲(chǔ)量豐富。實(shí)踐證明，大多紅粘土都達(dá)到生產(chǎn)劈開(kāi)磚的原料性能要求，再加入廢瓷粉、工業(yè)尾礦渣等輔助原料用于生產(chǎn)劈開(kāi)磚，對(duì)于解決目前陶瓷原材料資源短缺、生產(chǎn)成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問(wèn)題具有重要意義。

2生產(chǎn)劈開(kāi)磚的原料

2.1粘土原料

劈開(kāi)磚采用真空擠出成形方法，其原料必須具有擠出性能好、干燥和燒成收縮小的特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)紅磚廠的原料基本符合這一要求。粘土性質(zhì)稍差的，可以在配方和生產(chǎn)工藝上加以調(diào)整。表1是某廠的粘土原料化學(xué)成分表。

2.2粉煤渣

粉煤渣全部過(guò)30目篩，60目篩的篩余量為10%～20%，其礦物組成主要為玻璃體（約占65%～80%），其次含有少量的石英和莫來(lái)石。表2為粉煤渣的化學(xué)成分表。

2.3熔劑原料和熟料

熔劑原料可選用長(zhǎng)石、玻璃、低溫工業(yè)尾礦渣等，在配方中加入適量，可以促進(jìn)燒結(jié)、降低燒成溫度。

生產(chǎn)中廢棄的產(chǎn)品、筋條、瓷質(zhì)磚廢料，經(jīng)雷蒙磨或其它破碎設(shè)備加工成所需級(jí)配的顆粒熟料，在配方中加入適量，可以降低收縮。

3配方設(shè)計(jì)

根據(jù)劈開(kāi)磚產(chǎn)品的使用性能和其生產(chǎn)工藝的需要，對(duì)配方設(shè)計(jì)有如下要求：

(1)由于劈開(kāi)磚采用擠壓成形，坯料的塑性在成形過(guò)程中起著關(guān)鍵的作用，直接影響坯體的干燥，故原料的塑性指標(biāo)一般控制在3.5～4之間；

(2)控制原料的收縮性。配方中不能引入過(guò)多的干燥敏感性原料，否則會(huì)造成坯體干燥開(kāi)裂，同時(shí)要控制好干燥窯中的溫度和濕度；

(3)盡可能少用含有機(jī)物較多的原料，因?yàn)檫@些原料在300～950℃會(huì)氧化分解產(chǎn)生各種氣體，易產(chǎn)生夾心、針孔等缺陷；

(4)生坯必須具備一定的強(qiáng)度。

基于以上條件，以黃粘土、紅粘土、頁(yè)巖等為主要原料，以粉煤渣、熔劑原料和熟料為輔料，經(jīng)實(shí)驗(yàn)反復(fù)小試、中試、小批量生產(chǎn)實(shí)踐證明以下配方技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理，如表3所示。坯料化學(xué)組成見(jiàn)表4。

4劈開(kāi)磚生產(chǎn)工藝

目前，劈開(kāi)磚制備有濕法和干法兩種工藝：

（1） 濕法工藝流程

生料、熟料粗碎→配料→球磨→漿池→壓濾脫水→練泥→陳腐→雙軸攪拌→真空擠出成形→切割→干燥→焙燒→劈離分檢→包裝入庫(kù)

（2） 干法工藝流程

原料配料→破碎(雷蒙磨或輪碾機(jī)或?qū)仚C(jī))→過(guò)篩→干混(雙軸攪拌機(jī)或渦輪混粉機(jī))→濕混(雙軸攪拌機(jī)加水)→真空練泥→陳腐→破碎(篩式破碎機(jī))→真空擠出成形→定尺切坯→干燥→清灰→施釉后陰干(通常不需施釉)→焙燒→劈裂分離→揀選→包裝入庫(kù)

從原料的性質(zhì)、生產(chǎn)成本考慮，選用流程（2）。其主要工藝參數(shù)如下：

（1） 陳 腐

制備的泥料在一定的溫度和濕度下陳腐24h，陳腐水分為15%～18%（wt%）。泥料陳腐的主要作用是使泥料的水分分布更均勻，有效消除干濕不均形成的內(nèi)應(yīng)力，避免制品炸裂；另外，粘土團(tuán)泥粒在水的作用下膨脹分解，增加了細(xì)粒的含量，更利于進(jìn)行水化和離子交換，從而提高塑性。

（2） 成 形

該配方成形含水率在16%～17%之間，真空度為0.086MPa以上，擠出壓力1.5～2.0MPa。泥料的可塑性、水分、原料混合的均勻性對(duì)成形影響較大。成形調(diào)磚檢測(cè)：劈開(kāi)磚成形時(shí)，要經(jīng)常檢查坯條截面的擠出速度是否一致。截面的擠出速度差的影響在成形時(shí)不容易被發(fā)現(xiàn)，但在干燥過(guò)程中會(huì)逐步暴露出來(lái)，使制品出現(xiàn)彎曲變形，甚至成為廢品。因此，要經(jīng)常檢查坯條截面的擠出速度，特別是在更換機(jī)嘴、芯具時(shí)更為必要。

（3） 干 燥

磚坯成形后必須在室內(nèi)自然干燥24h，使其水分降至10%，再送入干燥室內(nèi)干燥24h。待其含水率降至1%后才能入窯燒成，否則制品容易炸裂。

（4） 燒 成

采用80m明焰油燒隧道窯焙燒，干燥收縮率4%，燒成收縮率6%，總收縮率10%；燒成溫度1160～1180℃、燒成周期30h。制品的吸水率小于6%、顏色為紅色。

5產(chǎn)品變形的原因和解決方法

5.1配方的影響

由于劈開(kāi)磚采用真空擠出成形，要求泥料有一定的可塑性、收縮率較小等。在設(shè)計(jì)配方以前，首先要對(duì)各種原料的特性、供應(yīng)狀況進(jìn)行充分了解。由于劈開(kāi)磚產(chǎn)品成形時(shí)含水率大，所以干燥收縮和燒成收縮也很大，極容易造成變形。一般控制為：干燥收縮＜6%，燒成收縮＜10%。在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)根據(jù)真空擠出機(jī)的性能、配方類(lèi)型來(lái)控制原料水分和硬度，盡量使原料含水率減小。另外，若配方中粘土類(lèi)原料過(guò)多，瘠性類(lèi)原料過(guò)少，會(huì)出現(xiàn)成形較難出泥、坯體在干燥過(guò)程中收縮太大的現(xiàn)象，若生產(chǎn)中稍微控制不當(dāng)，極易產(chǎn)生坯體變形。

5.2成形工藝的影響

成形工藝不當(dāng)造成的坯體缺陷主要有：

(1)坯體大面彎曲變形。原因是模具中的分泥刀兩邊出泥量不平衡，出泥快的一邊向出泥慢的一邊推擠造成坯體彎曲。這時(shí)應(yīng)微調(diào)模具兩側(cè)的阻泥板，逐漸加大出泥快一邊的出泥阻力，使兩邊出泥量均衡。

(2)坯頭上翹。原因是上邊出泥慢、下邊出泥快，應(yīng)及時(shí)調(diào)整下邊的阻泥板，以增加下邊出泥阻力；或提高上邊的阻泥板以減小上邊的出泥阻力，使上、下出泥速度均衡。

(3)坯體兩大面向外凸出。原因是模具內(nèi)的分泥刀桿較短，模具的出泥空間小、出泥阻力過(guò)大，擠出的坯體受機(jī)械應(yīng)力作用而向兩側(cè)膨脹。此時(shí)應(yīng)適當(dāng)將分泥刀向泥缸里伸入，以加大模具內(nèi)的出泥空間，減小機(jī)械內(nèi)應(yīng)力。

(4)坯體大面向內(nèi)凹。原因是模具四周的出泥速度快，中間阻力較大，進(jìn)泥不足。這是由分泥刀伸入泥缸過(guò)深，分泥刀及芯具桿與泥料的磨擦阻力所致。應(yīng)縮短分泥刀在泥缸內(nèi)的深度，增加分泥刀和芯具桿的光潔度。實(shí)踐證明，分泥刀伸入泥缸內(nèi)位置適中，會(huì)使中間、上下和左右出泥速度平衡從而使坯體內(nèi)各部分的機(jī)械應(yīng)力相互抵消，擠出的坯體不會(huì)變形；又由于分泥刀的深淺位置與被擠泥料的可塑性相關(guān)，對(duì)高塑性泥料不易開(kāi)裂、變形；而對(duì)低塑性泥料不易變形，但易開(kāi)裂。因此，泥料的可塑性對(duì)擠出成形十分重要，除經(jīng)常調(diào)整模具外，還要調(diào)整好配方。

5.3真空擠出機(jī)的影響

真空擠出機(jī)成形時(shí)擠出力的大小關(guān)系到坯體的強(qiáng)度、致密度及收縮率等性能。擠出力大，泥料的含水率低，坯體的強(qiáng)度和致密度較高、收縮率較小，產(chǎn)品不易產(chǎn)生變形；擠出速度主要取決于主軸轉(zhuǎn)速和加料速度，擠出速度過(guò)快，坯體的彈性滯后釋放，容易引起坯體變形；真空擠出機(jī)螺旋葉與擠泥筒的間隙過(guò)大，泥料容易返缸，造成泥料發(fā)熱，水分減少、泥料變硬，易使坯體變形。此外，擠泥筒的加工精度、長(zhǎng)度；安裝擠泥筒時(shí)的水平度和垂直度、主軸偏心程度以及擠出速度等，都對(duì)變形有較大的影響。

6產(chǎn)品的質(zhì)量及其檢測(cè)方法

利用紅磚廠粘土、粉煤渣、熔劑和熟料等制成的規(guī)格為300mm×300mm×12mm、240mm×60mm×12mm、240mm×115mm×12mm紅色、咖啡系列劈開(kāi)磚產(chǎn)品，性能指標(biāo)如下：

(1) 吸水率：≤5%，按JIS A 5209～1994之中的第7.6條規(guī)定進(jìn)行；

(2)抗凍性：按JIS A 5209～1994中的第7.12條規(guī)定進(jìn)行，經(jīng)試驗(yàn)后，樣品無(wú)剝離、破損；

(3) 彎曲強(qiáng)度：不小于12MPa；

(4)耐磨性：磨損體積不大于500mm3。

7結(jié)語(yǔ)

(1)紅磚廠利用粘土及粉煤渣等原料生產(chǎn)劈開(kāi)磚在生產(chǎn)和技術(shù)上是可行的，且可充分利用資源，經(jīng)濟(jì)效益好，有條件的紅磚廠可考慮改造生產(chǎn)劈開(kāi)磚；

(2)配方中引用了長(zhǎng)石、玻璃粉、低溫工業(yè)尾渣等原料，有效降低了燒成溫度、提高了產(chǎn)品的瓷化程度，產(chǎn)品的防污性能得到加強(qiáng)；

(3)利用紅磚廠粘土生產(chǎn)劈開(kāi)磚成本低、裝飾效果好，值得進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)。