燒結(jié)磚瓦原料顆粒的粒度組成

1、燒結(jié)磚瓦原料顆粒粒度的組成燒結(jié)磚瓦原料顆粒粒度的組成王晉麟王晉麟李金霞李金霞摘要：摘要：燒結(jié)磚瓦原材料顆粒粒度組成的重要性僅次于該原材料的礦物成分組成，對(duì)確定生產(chǎn)產(chǎn)品的品種和制定合理生產(chǎn)工藝技術(shù)，以及對(duì)提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量都有極為重要的作用。良好的顆粒粒度組成，要求臨界顆粒符合工藝規(guī)定，同時(shí)粒度級(jí)配要合理恰當(dāng)。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：原材料；燒結(jié)磚瓦；粒度級(jí)配；1前言前言生產(chǎn)燒結(jié)磚瓦原材料的性能及其生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品性能和質(zhì)量，主要是由原材料的礦物成

2、分決定。當(dāng)?shù)V物成分適合制磚的原材料（或混合料，下同）一經(jīng)確定，那么它的礦物組成、化學(xué)成分就不會(huì)變化了，由礦物組成決定的制磚工藝、產(chǎn)品性能也基本不變。這種原材料最終適合生產(chǎn)什么磚及如何生產(chǎn)制作，則由該原材料的顆粒狀況決定。對(duì)原材料顆粒狀況分析研究的項(xiàng)目很多，比如顆粒的形狀、顆粒的質(zhì)量、顆粒的大小、顆粒的級(jí)配、顆粒的分布、顆粒的親水性能、顆粒的電磁性能、顆粒的熱反應(yīng)性能等。每項(xiàng)內(nèi)容的細(xì)致研究對(duì)工裝設(shè)備的設(shè)計(jì)制造和成型、干燥、焙燒的工藝參數(shù)確

3、定，都具有重要的指導(dǎo)作用。其中原材料顆粒尺寸的分布尤能表現(xiàn)出每種制品坯體的特征，研究原材料中不同顆粒的尺寸分布組成，對(duì)確定生產(chǎn)什么品種、規(guī)格的磚瓦和制定相應(yīng)合理的生產(chǎn)工藝技術(shù)，選用適用的設(shè)備，以及對(duì)提高產(chǎn)品的性能、質(zhì)量有極為重要的作用，甚至有決定一條生產(chǎn)線成功與失敗的關(guān)鍵作用。在工廠實(shí)際生產(chǎn)管理中，企業(yè)對(duì)原材料顆粒狀態(tài)分析研究的主要內(nèi)容是顆粒尺寸的組成和分布，即顆粒的大小、顆粒的級(jí)配、顆粒的親水性能（最佳成型水分）等。特別是將煤矸石、頁

4、巖等硬質(zhì)物料粉碎后作為原材料的生產(chǎn)線，以及兩種及兩種以上不同物料混合后作為原材料的生產(chǎn)線，尤其需要注重分析研究原材料顆粒的粒度級(jí)配，合理調(diào)整和控制原材料顆粒尺寸的均勻分布，防止顆粒組成不當(dāng)或顆?；旌喜痪鶆蛐纬捎绊懮a(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量問題。2原材料顆粒組成控制的技術(shù)指標(biāo)原材料顆粒組成控制的技術(shù)指標(biāo)2.12.1原材料顆粒粒徑的測定原材料顆粒粒徑的測定燒結(jié)磚瓦生產(chǎn)的原材料都是分散細(xì)顆粒狀，或者粉碎加工處理到一定細(xì)度的分散顆粒狀。對(duì)分散集料顆粒的粒徑

5、大小是用等效粒徑等效粒徑來表示的。因?yàn)榉稚㈩w粒的形狀大多為非球形的，而且是各種各樣的形狀，有片狀的、針狀的、多棱狀的等等，難以直接用球體直徑表示其大小。等效粒徑就是對(duì)各種非球形顆粒，用同質(zhì)球形顆粒的直徑代表和這個(gè)同質(zhì)球形顆粒某些物理特性（例如尺寸、面積、比表面積、體積或質(zhì)量等）相同或相近時(shí)的實(shí)際非球形顆粒的直徑，也稱球當(dāng)量徑。因此在顆粒粒度研究領(lǐng)域所測試的顆粒粒徑都是用等效粒徑等效粒徑來表示的。這也是目前幾乎所有粒度檢測方法和測試儀器的

6、基本原理。為了分析、敘述簡便，本文涉及到原材料顆粒粒徑和顆粒的性能、作用時(shí)，均視顆粒為球形，各種異形顆粒在實(shí)際生產(chǎn)中對(duì)坯體成型及制品性能的影響、作用則不多贅述。顆粒粒徑的測定方法及儀器很多，目前基于不同工作原理的測量裝置已研制并生產(chǎn)使用的就有200多種，并且還會(huì)不斷有新的顆粒測量方法和儀器面世。我國磚瓦行業(yè)現(xiàn)在對(duì)顆粒粒徑的測定方法及儀器還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定。行業(yè)內(nèi)常用的有篩分法，測定的是等效尺寸的粒徑；重力沉降法，測定的是等效質(zhì)量徑的

7、粒徑；顯微鏡法，測定的是等效投影面積徑；激光衍射光學(xué)法，測定的是等效體積徑（即與所測顆粒具有相同體積的同質(zhì)球形顆粒的直徑）等。顯然，以上幾種基于不同物理原理的測試方法，相對(duì)等效粒徑的意義控制的較小，那么原材料中比臨界顆粒更小的細(xì)小顆?？偭烤投?，顆粒的平均粒徑也就小得多，則顆粒之間的空隙總量就越小，成型后坯體的空隙率相對(duì)較少，相對(duì)能夠獲得較大堆積密度。這樣坯體密實(shí)性就越高，產(chǎn)品密度較大，經(jīng)焙燒后制品的抗壓強(qiáng)度高，抗凍性能和耐久性能好。當(dāng)然

8、，特別細(xì)小的顆粒（小于2μm的顆粒）也不能太多，否則會(huì)造成成型水分高，干燥脫水困難，容易導(dǎo)致坯體干燥收縮大、裂紋嚴(yán)重等缺陷。各種粒徑的顆粒組合只要滿足合理的顆粒的粒度級(jí)配要求即可。③.有的原材料中含有含碳酸鹽礦物如石灰石、白云巖或碎屑巖、砂巖、泥灰?guī)r等對(duì)制品有害的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)顆粒如果較大時(shí)，焙燒后易于引發(fā)制品出現(xiàn)石灰爆裂；大于0.5mm顆粒較多時(shí)也會(huì)因焙燒后形成CaO、MgO吸收空氣中水分生成Ca(OH)2、Mg(OH)2使體積膨脹而

9、產(chǎn)生破壞應(yīng)力。因此對(duì)含有這些雜質(zhì)的原材料需粉碎的更細(xì)小。2.22.2顆粒的粒度級(jí)配顆粒的粒度級(jí)配2.2.12.2.1什么是原材料的顆粒的粒度級(jí)配什么是原材料的顆粒的粒度級(jí)配原材料中的顆粒大小不一，形狀各異。即便是臨界顆粒控制嚴(yán)格的原材料，也是由小于極限顆粒的大、中、小各種不同粒徑的顆粒混合組成。把顆粒粒徑按一定尺寸的界限分為大、中、小的級(jí)別組，各級(jí)別組之間的質(zhì)量比例組合（或面積比例組合、或體積比例組合，一般為百分比率）稱原材料的顆粒的粒

10、度級(jí)配，也稱粒徑級(jí)配或粒度級(jí)配，可簡稱為級(jí)配。顆粒的粒度級(jí)配直接影響原材料的可塑性、制品干燥收縮、氣孔率、燒成收縮和其他燒成性能。同樣的原材料，不同的顆粒的粒度級(jí)配可以獲得不同的塑性指數(shù)、不同的最佳成型水分、不同的坯體干燥收縮和制品焙燒收縮，以及不同的焙燒溫度和焙燒溫度范圍，特別是能夠獲得不同的制品強(qiáng)度及抗凍性能。如果僅僅原材料臨界顆?？刂魄‘?dāng)，但顆粒的粒度級(jí)配不當(dāng)，同樣能造成坯體成型困難，或制品裂紋較多、強(qiáng)度不高等缺陷。這種因?yàn)轭w粒的

11、粒度級(jí)配不合理而導(dǎo)致了坯體中的顆粒不能達(dá)到緊密聚集狀態(tài)，導(dǎo)致坯體和產(chǎn)品產(chǎn)生各種缺陷的情況并不罕見，在我國遼寧、山東、安徽、山西、內(nèi)蒙、新疆等地的磚瓦企業(yè)都多有發(fā)生。按照顆粒堆積的性質(zhì)和顆粒最大堆積密度的原理，當(dāng)顆粒大小相對(duì)均勻一致時(shí)，則顆粒間的空隙較多，密度較小。假設(shè)顆粒都為球形，如果顆粒大小相等，為單一一種，堆積后的空隙率可高達(dá)45%，這樣的制品當(dāng)然很不密實(shí)，缺陷很多。如果兩種不同直徑的顆粒對(duì)半混合在一起，并且當(dāng)其直徑比例為2：1到1

12、0：1時(shí)，則堆積密度會(huì)隨之提高，空隙率會(huì)降低到15%左右。如果三種不同粒徑顆粒對(duì)等比例混合則堆積密度又會(huì)提高，空隙率會(huì)大大降低到5%左右。理論上講，增加顆粒分組組分的數(shù)目可提高堆積密度，使它接近于最緊密聚集狀態(tài)，但當(dāng)組分大于3時(shí)，對(duì)磚瓦工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際意義不大（顆粒粒級(jí)四組分的空隙率2%左右。五組分的空隙率0.8%左右）。所以，分散物料獲得最大的堆積密度不僅取決于顆粒的形狀、顆粒的尺寸，還取決于不同尺寸顆粒的分布，即顆粒的粒度級(jí)配。磚瓦原

13、材料在擠出成型過程中，使坯體獲得最大密度所受的作用力（水平擠壓力、離心力等）雖然和分散顆粒堆積獲得最大堆積密度所受的作用力（垂直重力、震搗力等）不同，但顆粒受力相互間聚集獲得最大密度的大致過程和原理基本相同。這就要求生產(chǎn)磚瓦的原材料，在滿足最大顆粒不超過臨界顆粒前提下還須有多種不同粒徑顆粒的合理比例組合，即有大顆粒起骨架作用，中小顆粒的填充作用和細(xì)小顆粒（提供塑性）的粘結(jié)作用。有合理的顆粒的粒度級(jí)配才能保證坯體成型順利，制品密度高，空隙