砖瓦工业焙烧技术知识问答

砖瓦工业焙烧技术知识问答

1. 砖、瓦生产岗位工应具备哪些相关知识和技能？ 1. 原料制备生产工

（1）熟悉常用砖瓦原料性能及其技术要求； （2）掌握各种原料、内燃料的配料计算； （3）原料、内燃料制备方法及工艺流程； （4）常用设备的工作原理及操作规程；

（5）原料制备工序的清洁生产、安全操作及劳动防护知识。 2. 坯体成型生产工

（1）熟悉成型工艺原理及操作技术规范； （2）掌握成型设备的操作方法； （3）各种空心模具的使用方法； （4）成型缺陷的分析与处理；

（5）坯体成型工序的清洁生产、安全操作及劳动防护知识。 3. 坯体干燥生产工 （1）了解干燥原理；

（2）常用的干燥方法和干燥制度； （3）会操作、维护干燥设备； （4）干燥缺陷的分析与处理；

（5）坯体干燥工序的清洁生产、安全操作及劳动防护知识。 4. 制品焙烧生产工

（1）熟悉焙烧窑炉热工原理； （2）熟悉烧成工艺知识；

（3）熟悉窑炉及附属设备的工作原理及操作； （4）知晓热工制度的制定方法；

（5）熟悉常用热工仪表的原理及使用； （6）烧成缺陷的分析与处理；

（7）制品焙烧工序的清洁生产、安全操作及劳动防护知识。 2. 烧结砖瓦属于哪一类材料？

烧结砖瓦属于无机非金属陶瓷材料中的粗陶（或土器），有些（如清水墙装饰砖、陶板等）可归纳为陶瓷材料中的精陶或炻器。

按建筑材料的主要组成成分，可分为无机材料、有机材料和复合材料三大类。具体分类如图所示。

3. 烧结砖瓦在陶瓷中的地位如何？

烧结砖瓦在陶瓷中的地位如图所示。

4. 什么是烧结砖瓦工艺？

生产烧结砖瓦制品的工艺过程称为烧结砖瓦工艺。应根据砖瓦性能要求和原料特点选择适宜的生产设备并进行合理的工艺布置。

首先是原料处理，包括风化、破碎、粉碎、剔除杂质、粒度分级、配料、干燥和脱水、加水均化、热处理和真空处理、陈化等工序。通常把原料处理过程称为制备。

制备好的原料按既定要求，制成具有规定形状和尺寸的坯体，这一过程是成型。在生产有装饰功能的制品时，在坯体成型的同时，将制品表面施以纹面或涂刷装饰层。

已成型的坯体需经历一个干燥过程，其目的是脱除湿坯的水分，使坯体硬化，以便进入焙烧阶段。对于原料干燥敏感性系数偏高和产品形状较复杂的制品来说，干燥是一个困难的过程，如干燥制度不合理，极易使坯体变形、开裂。干燥过程还是一个消耗能量较多的环节。强化干燥过程，改善干燥工艺，不仅可以提高劳动生产率，而且还能有效地降低能耗。

烧成是生产砖瓦的最后一个也是最重要的一个工艺过程。通过焙烧使坯体变为具有相当强度的、耐久的制品。焙烧需在窑内进行，按焙烧过程中气氛环境的特点，可将它分为氧化气氛焙烧及还原气氛焙烧工艺；按燃料燃烧方式还可分为内燃及外燃焙烧工艺。

生产过程中的各工序产量应平衡，前一工序必须充分满足后一工序的要求，切忌中间有“卡”产量的“瓶颈”现象。

5. 如何进行砖瓦原料消耗量计算？

1963年，我国尚未建设大型页岩砖瓦生产线时，就为阿尔巴尼亚沃拉页岩砖瓦厂作了设计方案，虽然这些方案与现代设计有较大差别，但其“工艺计算书”写得较详细，现特摘录其中的“页岩原料消耗量部分”作参考。

1，产品方案

1）产品规格、产量

2）六孔、四孔空心砖详细尺寸图（略）。 2. 页岩原料平衡计算 1）工艺参数 （1）工作制度

工作制度如表2所示。 表2 工作制度

(2) 成品、半成品率

成品、半成品率如表3所示。

（3）半成品、成品质量（根据试验测定） 半成品、成品质量如表4所示。 （4）页岩进厂时自然含水率：5%。

（5）页岩松散时的堆积密度：1.3t/m3.

（6）页岩运输过程中不可回收的损失：5%。 2）产量计算 （1）烧成

①实心砖、六孔空心砖、四孔空心砖： 10000000（块/年）/0.95=10530000（块/天）； 10530000（块/年）/300（天/年）=35100（块/天）； 35100（块/天）/24（h/天）=1463（块/h）。 ②平瓦：

10000000（块/年）/0.9=11110000（块/年）；

11110000（块/年）/300（天/年）=37033（块/天）； 37033（块/天）/24（h/天）=1543（块/h）。 （2）干燥 ①实心砖

10530000（块/年）/0.95=11080000（块/年）； 11080000（块/年）/300（天/年）=36933（块/天）； 36933（块/天）/24（h/天）=1539（块/h）. ②六孔空心砖

10530000（块/年）/0.85=12390000（块/年）； 12390000（块/年）/300（天/年）=41300（块/天）；

41300（块/天）/24（h/天）=1721（块/h）。 ③四孔空心砖

10530000（块/年）/0.9=11700000（块/年）；

11700000（块/年）/300（天/年）=39000（块/天）； 39000（块/天）/24（h/天）=1625（块/h）。 ④平瓦

11110000（块/年）/0.9=12340000（块/年）；

12340000（块/年）/300（天/年）=41133（块/天）； 41133（块/天）/24（h/天）=1714（块/h）。 （3）成型 ①实心砖

11080000（块/年）； 36933（块/天）；

36933（块/天）/21（h/天）=1759（块/h）。 ②六孔空心砖

12390000（块/年）； 41300（块/天）；

41300（块/天）/21（h/天=1967（块/h）。 ③四孔空心砖 11700000（块/年）； 39000（块/天）；

39000（块/天）/21（h/天）=1857（块/h）。 ④平瓦

12340000（块/年）； 41133（块/天）；

41133（块/天）/21（h/天）=1959（块/h）。 3）物料消耗量

（1）各种产品每1000块页岩消耗量 已知其自然含水率5%，运输损失5%。 ①实心砖

1000（块干坯）×3.5（kg/块干坯）/（0.95×0.95）=3878kg。 ②六孔空心砖

1000（块干坯）×5.4（kg/块干坯）/（0.95×0.95）=5983kg。 ③四孔空心砖

1000（块干坯）×2.6（kg/块干坯）/（0.95×0.95）=2881kg。 ④平瓦

1000（块干坯）×3.8（kg/块干坯）/（0.95×0.95）=4211kg。 （2）各种产品年、天、小时页岩消耗量 ①实心砖

3.878（t ）×11080=42968（t/年）；

42968（t/年）/210（天/年）=204.6（t/天）； 204.6（t/天）/21（h/天）=9.743（t/h）。 ②六孔空心砖

5.983（t ）×12390=74129.4（t/年）；

74129.4（t/年）/210（天/年）=353.0（t/天）； 353.0（t/天）/21（h/天）=16.8（t/h）。 ③四孔空心砖

2.881（t ）×11700=33707.7（t/天）；

33707.7（t/年）/210（天/年）=160.5（t/天）； 160.5（t/天）/21（h/天）=7.643（t/h）。 ④平瓦

4.211（t/天）×12340=51963.7（t/年）； 51963.7（t/年）/210（天/年）=247.4（t/天）； 247.4（t/天）/21（h/天）=11.781（t/h）。 （3）页岩总消耗量

t/天）/1.3（t/m3）=742.69(m3/天) ；45.967（t/h）/1.3(t/m3)=35.36(m3/h)。

6. 什么是砖瓦的显微组织

显微组织是描述砖瓦制品体内各种物相的含量、分布情况，以及颗粒大小、形状、排列情况和气孔的含量。砖瓦的物理及使用性能同显微组织的关系十分密切，而显微组织的类型又受许多工艺参数的制约，例如原料的类别、数量、粒度、混合方法、成型方法、干燥和烧成条件等。

砖瓦制品内含有结晶相、玻璃相、气相等。 （1）结晶相

砖瓦是部分烧结材料，因原料的耐火度较低，所以烧成温度较低。固相反应很不完全，除了因固相反应生成的新相外，制品内还常残留有大量来自原料的、未发生变化的矿物质，例如石英等。通常，由富石灰质（包括白云石等）原料烧成的制品中，有钙长石、硅灰石、钙黄长石、赤铁矿和石英等结晶相；而由低石灰质原料烧成的制品中，有石英、冰晶石、方石英、赤铁矿及少量的莫来石。

（2）玻璃相

玻璃相又称液相，砖瓦制品内的玻璃相对强度起重要作用，其将固体颗粒拉近、靠紧并填充空隙，使制品致密程度提高。因烧成温度不高，玻璃相的含量仅约占2%。过多的液相量将导致制品在荷载下变形。按陶瓷的烧结定义衡量，砖瓦制品仅为“半烧结”。

（3）气相

砖瓦制品内有着各种孔径的敞开及封闭气孔，气孔率约为10%~30%。气孔率及孔结构决定或影响制品的许多重要性质。

例如，重庆市六砖厂的页岩砖矿物相有：赤铁矿、石英、方石英、白榴石、尖晶石、透辉石、镁橄榄石、堇青石、磁铁矿、莫来石和玻璃相等。其中玻璃相含1.8%，气孔率为29%（其中闭气孔为6%，开气孔为23%）。

7. 我国烧结砖工艺的发展趋势是什么？

由体力型向技能型、由高强度劳动向低强度劳动转化，努力提高机械化和自动化水平，在生产线中采用机器人代替人的作业。

例如某砖厂原料经加工处理后的工艺流程：

真空挤出机→切条机→加速胶带机→自动切坯机→输送机→编组机编组→机器人码坯→（经定位后的）窑车→步进机→电托车→液压顶车机→干燥窑→牵引机→电托车→液压顶车机→焙烧窑→电托车→牵引机→机器人卸砖→板式输送机→机器人拆垛、分拣、编组→托盘→捆扎机和包装机。

8. 半工业加工实验的作用是什么？对实验的要求有哪些？ 1. 试验作用

半工业加工试验是在资源勘探工作的基础上进一步试验采用怎样的工艺流程，既能保证产品质量又能达到经济合理的目的，是确定设备选型、工艺流程、鉴定原料质量的重要依据。

由于资源情况各地不同，原料性能千变万化，往往单从物理化学性能分析中还不能得到完全肯定能否产生砖瓦的依据，特别是对新建厂及新使用的原料，应通过半加工试验来确定质量和测定各项设计数据。

2 试验要求

首先说明进行半工业加工试验的工艺流程、试验方法及所采用的主要设备，然后根据拟生产的产品，取得以下工艺数据：

（1）原料处理

①原料需要风化的时间；

②原料的表现密度、松散系数、自然含水率。 （二）成型

①泥料的成型水分； ②湿坯体的规格质量；

③加与不加蒸汽（热水）对干燥坯体的影响 ④坯体成型时是否需要真空处理。 （3）干燥 ①干燥周期；

②干燥室进出口温度、相对湿度，干燥室内风速、风压； ③干坯的规格、质量、含水率； ④半成品率；

⑤干燥收缩率及干燥敏感性系数； ⑥干燥室热源； ⑦干燥热耗；

⑧干燥码坯方式（包括层数、高度、数量）；

⑨干燥过程中坯体的脱水曲线、温度及湿度变化曲线。 （4）焙烧

①焙烧周期及焙烧制度； ②烧成温度及焙烧速度； ③码垛方式及坯垛密度； ④成品率； ⑤焙烧曲线； ⑥焙烧热耗。 （5）成品检验

成品质量检验的实验项目及指标要求按国家有关标准进行，主要检验成品的尺寸偏差、外观质量、强度、抗风性能、泛霜、石灰爆裂等。

材料强度试验如下图所示。

9. 烧结砖瓦能耗等级定额如何？

烧结砖瓦能耗等级定额按建材行业标准JC/T713-2007的规定，如表6所示。

表6烧结砖瓦单位产品能耗等级定额

注：1，热耗是由燃料及各种含能工业废渣产生的用于焙烧单位产品所消耗的热量。2，

煤耗是用于焙烧单位产品所消耗的各类燃料折合标煤量。包括内掺和外投用煤、干燥用煤以及为加热原料、制砖机组所需的蒸汽用煤和机修方面的用煤。3，电耗是从原料制备至成品堆放的全部生产过程的综合电能消耗量。包括各生产工序动力用电、生产照明用电以及办公室、仓库照明用电。不包括生活用电和基本建设用电。4，确定能耗等级的依据：企业单位产品实际达到的生产能耗等级由经考核确定的热耗和煤耗两项指标任选一项与经考核确定的电耗指标对照表6确定。热耗（或煤耗）与电耗指标同时达到同一等级时，定为该等级。热耗（或煤耗）与电耗指标不同等级时，按低确定等级。5，空心砖等级电耗定额修正值=等级热耗定额×1.2。6，烧结瓦：等级热耗定额修正值=等级热耗定额×1.2；等级煤耗定额修正值=等级煤耗定额×1.2；等级电耗定额修正值=等级电耗定额×1.2。7，硬质原料和硬质燃料等级电耗定额修正值=等级电耗定额+4.8kW˙h/万块×粉磨率。 8，生产高度机械化或自动化，生产工人实物劳动生产率超过750t/（人˙年）的企业，等级电耗定额修正值=等级电耗定额+0.24×（生产工人实物劳动生产率-750）kW ˙h/t。9，凡具备多种修正条件的企业，各项能量消耗定额值按顺序进行累计修正。10，凡采取环保措施，达到环保要求的企业，可外加等级电耗定额的5%修正其已经累计修正后所确定的等级电耗定额。11，单位产品实际能耗定额根据全年的统计资料按下式计算：单位产品能耗=能源消耗量（kg ）/合格品质量（t ）。

10. 什么是材料的真密度（密度）？

真密度（亦称密度）是指材料在绝对密实状态下（不包括空隙在内），单位体积的质量。用下式表示：

P=m/v

式中P----材料的真密度（g/cm3或kg/m3） m----材料的质量（g 或kg ）

v----材料在密实状态下的体积（cm 3或m 3）

对不规则的密实材料可用排水体积法求得体积。对于有孔隙的材料，应把干燥后的材料磨成细粉，用李氏瓶法测定其实体积，进行计算。由于材料磨的越细，内部孔隙消除得越完全，越接近绝对密实体积，故测试结果越精确，通常要求粉末材料的粒径小于0.2mm 。

烧结砖的真密度为2400~2800kg/m3。重庆吊水洞煤矿叠叠砖厂生产的煤矸石砖的真空密度为2500kg/m3。

11. 什么是材料的表观密度（亦称体积密度）？

表现密度（亦称体积密度）是指材料在自然状态下（包括孔隙在内），单位体积的质量。用下式表示：

P 0=m/v0

式中p 0-----材料的表现密度（g/cm3或kg/m3） m----材料的质量（g 或kg ）

v 0----材料在自然状态下的体积（cm 3或m 3）

对于烧结砖瓦等有空隙的材料，如果是规则形状，可根据实际测量的尺寸求得自然体积；如果外形不规则，可用排液法求得，为了防止液体由孔隙渗入材料内部而影响测试值，应在材料表面涂蜡。

材料内常含有水分，材料的质量随材料的含水率而改变，因此表现密度应注明其含水程度。一般用材料在气干状态下的表现密度，即干表面 。材料的表现密度取决于材料的真密度、构造、孔隙率及含水情况。确定材料表观密度时应考虑要有较小的导热系数、较高的机械强度和较高的抗震性能等因素。在一般情况下，材料的表观密度过大，则气孔率下降，导热系数增大，强度提高；材料的表现密度过小，虽然固相导热能力下降，但气孔中空气对流作用会增大传热损失，最终反而增大导热系数，同时机械强度会大幅度降低。故应选择一个“最佳表观密度”。“最佳表观密度”通常是用测试方法确定的。

重庆吊水洞煤矿叠叠砖厂生产的普通煤矸石砖的表观密度为1750kg/m3。 12. 什么是材料的堆积密度？

堆积密度是散粒材料（粉粒、颗粒状）在堆积状态下单位体积质量。用下式表示： P 0’=m/v0’

式中p 0’---材料的堆积密度（g/cm3或kg/m3）； M----材料的质量（g 或kg ）；

V 0’---材料的堆积体积（cm 3或m 3）。

材料的堆积体积包括所有颗粒的体积以及颗粒之间的孔隙体积，它取决于材料颗粒的体积密度和堆积疏松程度。材料的含水状态也会影响堆积密度值。

石英砂的真密度为2600~2650kg/m3，其堆积密度平均值为1500kg/m3；重庆某电厂排出的干粉煤灰堆积密度为560kg/m3。

13. 什么是比体积？

单位质量物质的体积，是密度的倒数。用符号v 表示。 14. 什么是材料的密实度？

密实度是指材料体积内被固体物质充实的程度，即材料的密实体积与总体积之比。材

料由固体物质和孔隙两部分组成，固体物质的比例越高，材料就越密实，体积密度也就越大。计算式为：

D=v/v0*100% 或

D=p0/p*100%

式中 D-----材料的密实度（%）

一般含孔隙的固体材料的密实度均小于1。

例：重庆二砖厂的普通页岩实心砖的p=2500kg/m3，p 0=1800kg/m3，求其密实度。 解：D=p0/p*100%=1800kg/m3/2500kg/m3*100%=72% 即该厂的普通页岩实心砖的密实度为72%。 15. 什么是材料的孔隙率？

孔隙率是材料内孔隙体积所占的比例。孔隙率越大，材料的密实度和表观密度就越小。孔隙率P 为：

P=（1-p 0/p）*100%

材料孔隙率和密实度有关，有孔隙的材料，两者之和D+P=1；完全密实的材料，孔隙率P=0，密实度D=100%。材料的许多性质，如强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性、吸声性都与孔隙率有关。

材料的某些性质不但与材料的孔隙率有关，还与材料的孔隙特征有关。材料内部孔隙有连通与封闭之分，连通孔隙不仅贯通而且与外界相通，封闭孔隙不就彼此不贯通，而且与外界隔绝。材料中的孔隙按其尺寸大小分为极微细孔隙、细小孔隙和较粗大孔隙，孔隙的大小及其分布对材料的性质影响也较大。

16. 什么是相对密度（比重）？

固体和液体的相对密度时该物质的真密度（完全密实状态）与在标准大气压、3.98℃时纯水下的密度（999.972kg/m3）的比值；气体的相对密度是该气体的密度与标准状况下空气密度的比值，是无量纲的（只有数值而没有单位）。

17. 什么是材料的亲水性？

材料在空气中与水接触时，容易被水润湿的性质，称材料的亲水性。

在水、空气、材料三相交点沿水滴表面的切线与水和材料接触面所成的夹角为湿润角θ。

当水分子之间作用力（即表面张力）小于水分子与材料分子之间的相互作用力时，材料易被水润湿，润湿角θ≤90º，这种材料为亲水性材料。木材、混凝土、砂石等都属于亲水性材料。

亲水性材料如图所示。

18. 什么是材料的憎水性？

材料不易被水润湿的性质，称为憎水性。

当水分子之间的作用力（即表面张力）大于水分子与材料分子之间的相互作用力时，材料不易被水润湿，润湿角θ>90º，这种材料为憎水性材料。钢材、玻璃、塑料、沥青等为憎水性材料。

建筑上使用的防水材料一般为憎水性材料；大多数亲水性材料可通过表面处理而具有憎水性。

憎水性材料如图所示。

19. 什么是材料的吸水性？

材料在水中吸收水分的性质称为吸水性。

吸水性可用吸水率表示。吸水率为材料吸水饱和时，水的质量占材料干燥质量的百分率。即：

Wm =( m1-m 0)/m0× 100% 式中 W m --------吸水率（%）

m 1-------------材料吸水后的质量（g 或kg ）； m 0------- 材料干燥时的质量（g 或kg ）。

材料的吸水率与材料的孔隙率及孔隙特征有关。一般说密实的及具有封闭孔隙的材料是不吸水的；具有粗大孔隙的材料因水分不易存留，其吸水率也不大；而孔隙率较大，且具有细小开口连通孔隙的亲水性材料往往有较大的吸水能力。

砖的吸水率如低于8%，则会大大提高其导热性；如吸水率高于20%，则会明显降低其强度，也可能是制品欠火。砖内有内燃成分的吸水率比没有内燃成分的吸水率要大。

吸水率与烧结温度有关，经重庆市某页岩砖厂试验测定，结果如表所示。

20. 什么是材料的吸湿性？

吸湿性是材料在空气中吸收水分的性质。

材料中水分的多少可用含水率表示，等于材料吸入水分质量占干燥时质量的百分率。一般来说，开口、孔隙率较大的亲水性材料具有较强吸湿性。

材料的含水率为：

W含= (m含 - m干)/ m干*100% 式中 W 含 ------- 材料的含水率（%）；

m含 ------------ 材料含水时的质量（g 或kg ）； m 干 ------- 材料干燥时的质量（g 或kg ）。

材料的含水率受环境条件的影响，它随温度和湿度的变化而变化。材料含水后，不但质量增加，而且强度降低，抗冻性变差，有时还会发生明显的体积膨胀，使材料变形。材料中含水对材料的性质往往是不利的。

在湿空气的作用下，烧结砖能够很快地吸附并达到平衡湿度，吸湿后也不像其他材料那样，使力学等性能急剧下降，而且当环境湿度变化时，可迅速干燥蒸发而放湿。借助于烧结砖对湿气的这种“呼吸”作用，可以暂时调节房间空气的含湿量，从而改善室内湿环境状况。

21. 材料的吸水率和孔隙构造是什么关系？

如果材料具有细微而与外界连通的孔隙，则其吸水率较大。若是封闭孔隙，水分不容易渗入。粗大而与外界连通的孔隙水分虽然容易渗入，但仅能润湿孔壁表面，而不易在孔内

存留。故封闭或粗大而与外界连通的孔隙材料，其吸水率较低。一般塑性挤出成型的烧结砖与外界连通的孔隙（亦称开气孔）率为23%~27%，封闭孔隙（亦称闭气孔）率为5%~9%。

普通砖的吸水率应不低于8%，也不高于20%。吸水率降低到8%以下会大大提高砖的导热系数；过高的吸水率会使其强度降低，同时也可能是欠火砖。