淺談燒結(jié)磚的泛霜及控制措施

陳品高 楊汶昊

安康市質(zhì)量技術(shù)檢驗檢測中心 陜西安康 725000

我國地域遼闊，目前燒結(jié)磚的制作原料眾多，可就地取材，原料有黏土、頁巖、煤矸石、粉煤灰、尾礦、江河湖淤泥等等。國內(nèi)生產(chǎn)燒結(jié)磚基本采用隧道窯焙燒工藝，即采用參配具有發(fā)熱值的工業(yè)廢棄物、原煤作為參配料，與頁巖等主要原料混合制成磚坯，磚坯干燥后送入燒成隧道窯焙燒，在窯內(nèi)焙燒過程中，少量添加外投煤，經(jīng)預熱帶、高溫帶和冷卻帶，完成燒結(jié)后得到的燒結(jié)制品。無論從原材料的取材，還是焙燒工藝上看都不可避免產(chǎn)生鹽類泛霜物質(zhì)，這在我國許多地區(qū)是一常見病、多發(fā)病?，F(xiàn)分析一下具體原因。

（1）燒結(jié)磚泛霜的形成是由進入磚體的可溶性鹽類被制品毛細管系統(tǒng)中的水分所溶解而開始的。由于磚體表面水分的蒸發(fā)，使可溶性鹽類聚集并逐漸在制品表面沉積。因此，可溶性鹽是形成泛霜的根源，水充當了媒介，燒結(jié)磚制品多孔系統(tǒng)起到了良好的橋梁作用，而磚體表面水的蒸發(fā)則是促進泛霜發(fā)展的強大動力。這四個因素同時起作用，是泛霜形成的基本條件，即：可溶性鹽、水、多孔體系和干燥的外部環(huán)境。能溶于水的可溶性鹽種類繁多，最常見的是硫酸鈣，其次是硫酸鎂、硫酸鈉和硫酸鉀。硫酸鈣和硫酸鎂相比，由于硫酸鎂有更大的溶解度，故在兩者含量相等的情況下，硫酸鎂所引起的泛霜更為嚴重。硫酸鈉和硫酸鉀在制品焙燒過程的較低溫度就熔融流入到坯體的孔隙中，并與石英和硅酸鹽起化學反應，故它們少產(chǎn)生泛霜[1]。

（2）燒結(jié)磚原料除了含有二氧化硅、三氧化二鐵、三氧化二鋁外，其他的鈣、鎂、鉀、鈉、硫等元素都是產(chǎn)品泛霜的“元兇”。加之我國燒結(jié)磚瓦窯焙燒料，大都以煤炭或煤矸石、爐渣、粉煤灰等煤系固體燃料（統(tǒng)稱煤炭）為主，而且大多是采用內(nèi)燃焙燒技術(shù)。也就是說，在磚坯制作過程中摻入適當比例的煤炭燃料，由于以上這些因素是原料的基本構(gòu)成，我們無法避免，所以原料的復雜性是導致燒結(jié)磚泛霜的主要因素。

（3）目前，國內(nèi)生產(chǎn)燒結(jié)墻體材料基本采用內(nèi)燃料+外頭煤的隧道窯焙燒工藝，燃料中的碳和硫是伴隨著燃燒而生成硫化物、二氧化碳、煙塵等污染物的。而磚坯一般采用隧道窯干燥室來排潮和干燥的，即采用來自預熱帶余熱空氣來進行的，余熱中就有硫化物的伴隨和二氧化碳、一氧化碳、煙塵、粉塵顆粒物等，這樣余熱以熱風的形式被輸送到干燥室內(nèi)，磚坯就不可避免遭遇含硫氣體，由于硫化物的氧化，窯內(nèi)不可避免含有SO2-SO3氣體。倘若燒結(jié)磚坯原料中夾雜有石灰石、菱鎂礦或白云石，就必然含有碳酸鈣和碳酸鎂，就會與含硫氣體（SO2-SO3）經(jīng)化學反應轉(zhuǎn)化成硫酸鈣和硫酸鎂，致使坯體出現(xiàn)泛霜。其化學反應方程式如下：

由于硫酸鎂比硫酸鈣更易溶解于水，也就更容易產(chǎn)生泛霜。

以上是作者對所在轄區(qū)燒結(jié)磚產(chǎn)品泛霜產(chǎn)生原因進行的淺顯分析，現(xiàn)就如何預防和減少泛霜提幾點控制措施：

①燃料不論是內(nèi)燃還是外燃料，各燒結(jié)磚生產(chǎn)企業(yè)應對進廠燃料——煤炭進行含硫量及發(fā)熱量的檢測，因為硫的主要來源是從燃煤里帶來的，所以應選擇含硫低的煤作燃料，含量應控制在3%以下；同時通過發(fā)熱量檢測，為原料的摻配比例提供科學依據(jù)，不但能有效的節(jié)約能源，還為下一步的控制煙氣污染物創(chuàng)造了條件，而且能夠最有效地減輕泛霜現(xiàn)象的產(chǎn)生。

②焙燒工藝國內(nèi)采用內(nèi)燃料+外頭煤的隧道窯焙燒工藝，燒結(jié)磚焙燒溫度一般在910℃-1060℃徘徊，焙燒采用低溫長燒的方法，使焙燒帶高于800℃的長度達到50米以上，延長焙燒時間和提高燒成溫度，加強空氣循環(huán)，都能在一定程度上有利于排除燒結(jié)磚坯體內(nèi)部硫酸鹽（硫酸鹽是在800℃以上分解脫除的），同時有利于生成更多液相物質(zhì)，形成更多封閉型孔隙，甚至使得堿性物質(zhì)形成固相結(jié)合，達到控制泛霜的目的。若能在800℃以上燒成加大哈風量，則有可能將泛霜水平降低一個等級[2]。

③提高原料的破碎細度提高燒結(jié)磚的破碎細度，能夠有效地促進原料中的堿性氧化物參與高溫下的物理化學反應，減少可溶鹽的產(chǎn)生，從而減低泛霜的程度。建議燒結(jié)磚的破碎粒度控制在2毫米以下。

④企業(yè)加強生產(chǎn)管理，杜絕欠火磚出廠。欠火磚既是廢品，又是泛霜嚴重的禍首，建議企業(yè)對欠火磚采取回窯重燒，確保產(chǎn)品質(zhì)量。

以上是僅從燒結(jié)磚原料→內(nèi)燃料→原料破碎細度→磚坯排潮、干燥→隧道窯焙燒工藝→成品出窯環(huán)節(jié)對燒結(jié)磚泛霜進行了分析和探討。其實出現(xiàn)泛霜并不完全是磚本身的原因造成的，來自燒結(jié)磚制品外界可溶性鹽也可能引起泛霜，比如水泥、砌筑砂漿中游離堿（氫氧化鈉、氫氧化鉀及堿金屬的碳酸鹽）、空氣中的含硫氣體、地下水、海水中的可溶性鹽等等，這些物質(zhì)存在不可避免。所以泛霜是一種復雜的物理、化學過程。

在燒結(jié)磚產(chǎn)品中，無論是燒結(jié)普通磚（GB/T5101-2017）、燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊（GB13544-2011）還是燒結(jié)空心磚和空心砌塊（GB/T13545-2014），標準中明確規(guī)定，每塊磚或砌塊（試驗時每組磚樣本量為5塊）不允許出現(xiàn)嚴重泛霜，即可判定泛霜指標合格。所以建議生產(chǎn)企業(yè)從燒結(jié)磚原料→內(nèi)燃料→原料破碎細度→磚坯排潮、干燥→隧道窯焙燒工藝→成品出窯各個環(huán)節(jié)加以控制，嚴格生產(chǎn)管理，就可達到減少或控制泛霜的目的[3]。