淺析磚廠陳化庫設(shè)計(jì)

馬文東

(山東中材工程有限公司，淄博 255031)

淺析磚廠陳化庫設(shè)計(jì)

馬文東

(山東中材工程有限公司，淄博 255031)

摘要:探討影響陳化庫設(shè)計(jì)的諸專業(yè)因素，以找到最適合工程項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞:陳化庫；影響因素

陳化工段在現(xiàn)代磚瓦生產(chǎn)中有比較重要的作用，良好的陳化工藝體現(xiàn)在磚瓦原料(已經(jīng)在原料處理工段加工至所需細(xì)度)經(jīng)加水?dāng)嚢?、陳化后，混合料塑性有較明顯增加，原料的成型性能、干燥性能得到改善，成品質(zhì)量有明顯提高，對(duì)于一些原料性能并不理想的生產(chǎn)線，選擇合適的陳化是提高成品磚合格率的重要方法之一。

陳化的基本原理是將破碎處理后的原料儲(chǔ)藏在封閉空間內(nèi)，通過內(nèi)部所含水分的作用使原料進(jìn)一步松散、水分分布均勻，使膠體的有機(jī)、無機(jī)組成部分增多，從而提高可塑性能。陳化庫還可以為整條生產(chǎn)線提供緩沖作用，使后續(xù)工段不因陳化前面工段一臺(tái)或幾臺(tái)設(shè)備故障而停產(chǎn)，對(duì)維持磚廠的連續(xù)生產(chǎn)意義重大。

另外由于不同基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)形式的陳化庫、及其影響到的車間造價(jià)相差較大，對(duì)于整個(gè)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)有較為明顯影響，因此討論如何選擇合適的陳化庫設(shè)計(jì)方案在磚廠生產(chǎn)線中有重要意義。

1影響陳化庫設(shè)計(jì)的因素

1.1　建設(shè)場地條件

建設(shè)場地條件包括地形地質(zhì)、自然氣候等。

我國幅員遼闊，各地氣候條件差異較大，近年全球氣候變化比較明顯，根據(jù)氣象部門年度降水(雨雪)、氣溫統(tǒng)計(jì)，南方有的省份一年當(dāng)中6、7、8月份有60天左右降水，降水一年超過150d以上。而北方許多省份冬季平均氣溫在-10℃以下，，隨著溫度的降低，水的粘度增大了，其表面張力也增大了，這就降低了水的流動(dòng)性和侵潤性，從而降低了陳化的效果。水的表面張力和溫度的關(guān)系見表1。

表1　水的表面張力和溫度的關(guān)系

按照工藝要求，原料陳化一般要達(dá)到3~7d，溫度不低于10℃，以利于煤矸石頁巖顆粒充分水化侵潤和進(jìn)行離子交換，使一些硅酸鹽礦物在水的作用下分解成膠結(jié)物質(zhì)，從而提高原料塑性。如果冬季原料庫溫度低，水的粘度就會(huì)加大，表面張力加大，水在原料中侵潤和均化能力就會(huì)降低，原料陳化效果就不好。特別是陳化庫的溫度在0℃以下時(shí)，陳化原料結(jié)冰，水的侵潤和均化就會(huì)停止，也就失去了陳化的作用，達(dá)不到水分均化和增塑的目的，給后序成型帶來困難。水的粘度見表2。

表2　水的粘度(0～30℃)

如果處于這些區(qū)域的磚廠建設(shè)沒有考慮好自然氣候條件的影響，對(duì)于年產(chǎn)1億塊(折標(biāo))普通燒結(jié)磚生產(chǎn)線，按每天影響產(chǎn)量10萬塊，相當(dāng)于全年減少產(chǎn)量1500萬塊，因此陳化庫的設(shè)計(jì)必須充分考慮自然氣候的影響。

1.2　原材料

當(dāng)前煤矸石是制磚的主要原料，各地煤矸石的物理化學(xué)性能和礦物組成不同，有的差異很大；同一礦井采煤或洗煤廠洗煤排出的矸石成分也不穩(wěn)定；這些影響到了制磚原料的塑性及燒成溫度，不利于磚廠連續(xù)化生產(chǎn)的質(zhì)量穩(wěn)定。因此在選擇陳化庫前必須對(duì)項(xiàng)目主要原材料性能進(jìn)行試驗(yàn)，確定真實(shí)可靠的原料性能數(shù)據(jù)，決定達(dá)到原材料改性所需的的陳化時(shí)間。

如成品磚裂紋問題，造成這種情況的原因很多，主要分為四大類：原料原因、成型原因、干燥原因、燒成原因。原料自身原因?qū)е轮破妨鸭y一般看法是在冷卻帶因急冷造成，與風(fēng)冷有關(guān)，不過在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)，使用不同陳化庫處理過的原料制成磚坯，或者同一陳化庫不同時(shí)間處理過的原料制成磚坯，在同一條生產(chǎn)線上干燥燒成，生產(chǎn)出磚裂紋有明顯差別，選擇合適的陳化庫處理原料對(duì)于解決磚制品裂紋有一定作用。表3為山西某煤矸石磚廠成品磚裂紋對(duì)比數(shù)據(jù)(其他條件基本相同，A陳化24h原料、B陳化72h原料、C陳化120h原料，一共實(shí)驗(yàn)6車，間隔90min出窯，冬季生產(chǎn)，1#陳化庫溫度6℃，2#陳化庫溫度14℃)。

表3

注:產(chǎn)品為KP1型煤矸石多孔磚

1.3　工藝生產(chǎn)要求

按照工藝設(shè)計(jì)要求和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，陳化應(yīng)在避光、濕度較高、溫度25℃左右的陳化庫中進(jìn)行，一般儲(chǔ)存可供5~7d的生產(chǎn)原料，在此基礎(chǔ)上繼續(xù)增加陳化時(shí)間對(duì)于原料性能提升沒有明顯作用，生產(chǎn)實(shí)踐中，曾有偶然原因陳化時(shí)間長達(dá)半年的材料，經(jīng)檢測其塑性性能反而大幅度下降，不能做為制磚原料使用。年產(chǎn)1億標(biāo)塊生產(chǎn)線，年工作日330d，5d庫容量大概需要(300000×1.4÷560)×5=3750m3,確定陳化庫占地面積時(shí)應(yīng)考慮不同堆取料方式。

陳化庫形式選擇同時(shí)受整條生產(chǎn)線設(shè)計(jì)的限制，上與原料破碎工段、下與成型工段工序如何連接，布料方式是刮板皮帶機(jī)還是可逆?zhèn)}配皮帶機(jī)，人工或機(jī)械取料都是影響因素。

陳化設(shè)備包括布料設(shè)備和取料設(shè)備(人工取料已逐漸被淘汰)，一般重點(diǎn)考慮取料設(shè)備的影響，取料設(shè)備包括裝載機(jī)和多斗挖掘機(jī)，多斗挖掘機(jī)分橋式、半橋式、側(cè)式三種。圖1為裝載機(jī)取料與側(cè)式多斗挖掘機(jī)取料斷面圖。

圖1　取料斷面圖

從取料方式看，多斗挖掘機(jī)以刨削的方式將原材料切成碎片，可以使不同層的原材料得到很好的均化，實(shí)現(xiàn)橫鋪豎取，所取料的顆粒級(jí)配相對(duì)更加合理，有利于提高產(chǎn)品合格率，并且連續(xù)性好；裝載機(jī)取料則一般從底部開始取，往往大顆粒比較多，所取料顆粒級(jí)配相對(duì)較差，連續(xù)性也不如多斗挖掘機(jī)。裝載機(jī)取料優(yōu)勢(shì)在于陳化庫結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，可降低土建投資成本，但設(shè)備投資及運(yùn)行成本較高。

三種多斗挖掘機(jī)如何選擇，則取決于生產(chǎn)線規(guī)模、場地條件、土建投資、生產(chǎn)要求等。一般1億標(biāo)塊生產(chǎn)規(guī)模以下多選擇側(cè)式，超過這個(gè)規(guī)模可根據(jù)工藝生產(chǎn)線布置、生產(chǎn)要求、一次性投資與運(yùn)營成本對(duì)比等決定是否選擇橋式，而半橋式可用于舊有生產(chǎn)線改造。

挖掘機(jī)不同則會(huì)需要不同的陳化庫形式相匹配。

1.4　土建要求

目前陳化庫基本上選擇鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、磚混合結(jié)構(gòu)，地面堆載陳化也需要建磚墻擋土。也可根據(jù)具體工程利用場地巖石或者人工石砌體結(jié)構(gòu)做庫，這樣通常節(jié)約很大土建成本。圖2為磚混結(jié)構(gòu)側(cè)式多斗挖掘機(jī)陳化庫、鋼筋砼結(jié)構(gòu)側(cè)式多斗挖掘機(jī)陳化庫、鋼筋砼結(jié)構(gòu)橋式多斗挖掘機(jī)陳化庫斷面圖。從圖可以看出，橋式多斗挖掘機(jī)陳化庫土建價(jià)格高于側(cè)式多斗挖掘機(jī)，鋼筋砼結(jié)構(gòu)則明顯高于磚混結(jié)構(gòu)。

圖2　陳化庫斷面圖

地質(zhì)條件好、庫容量小可選擇磚混結(jié)構(gòu)，庫容量大或地質(zhì)條件較差特別是存在軟弱土層的工程宜選擇鋼筋砼結(jié)構(gòu)。陳化庫進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮空庫、半庫、滿庫及施工過程中不利受力狀況，也應(yīng)考慮地面堆載對(duì)車間基礎(chǔ)的影響；利用原有巖石應(yīng)考慮邊坡穩(wěn)定，處理好場地防洪排水問題。

3結(jié)論

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人民生活水平的提高，社會(huì)各界對(duì)于環(huán)境保護(hù)提出了更高要求，可用于制磚好的原料越來越少，因此陳化工段地位越來越重要，而磚的微利特性也決定了選擇合適的陳化庫也成為現(xiàn)代磚廠項(xiàng)目中重要的一環(huán)，結(jié)合工程實(shí)際情況選擇最合適的方案是每個(gè)工程參與設(shè)計(jì)人員所追求的目標(biāo)。

Analysis of the Design for Brick Plant Aging Room

Ma Wendong

(Shandong Sinoma Engineering Co., Ltd., Zibo, 255031)

Abstract:discussion on the major professional factors affecting the aging room designing, in order to find the most suitable design for projects.

Keywords:aging room; affecting factors

doi:10.16253/j.cnki.37-1226/tq.2015.01.008

作者簡介：馬文東(1976~)，男，本科，高級(jí)工程師，主要從事土建設(shè)計(jì)與建材工程施工.