燒結(jié)磚瓦生產(chǎn)技術(shù)（四）

肖 慧（西安墻體材料研究設(shè)計(jì)院有限公司，陜西 西安 710061）

第四節(jié) 原料的風(fēng)化與儲(chǔ)存

1 風(fēng)化

將原料采掘后，在露天場(chǎng)地堆積較長時(shí)間，并任憑它經(jīng)受陽光、雪、雨、霜、風(fēng)等侵襲，借助大自然的力量改善其工藝性能的過程稱之為風(fēng)化。

當(dāng)原料經(jīng)過一段時(shí)間風(fēng)化后，它可能經(jīng)歷機(jī)械作用、物理變化及化學(xué)變化等過程。

1.1 機(jī)械作用

干原料可從空氣中吸收水分，當(dāng)氣溫降到0℃以下時(shí)，原料氣孔中的水分逐漸凍結(jié)，由于凍結(jié)時(shí)體積膨脹，對(duì)原料塊施加極大的壓力，促使其破裂。這種破碎作用較破碎機(jī)更有效，因破碎機(jī)是由外向內(nèi)破碎而凍融作用卻是自內(nèi)向外。大部分原料經(jīng)過冬天冰凍后均可達(dá)到破碎的目的。過冬風(fēng)化對(duì)高塑性原料特別有用；對(duì)氣孔較多的原料最容易風(fēng)化破碎，這是因?yàn)樗^易于滲入氣孔中。

1.2 物理變化

原料顆粒吸收水分后，顆粒間形成水化膜，發(fā)生了體積膨脹，并減少了顆粒間的內(nèi)聚力使之軟化，整個(gè)過程稱之為原料的消解。消解可使組成黏土的黏土礦物顆粒完全分散開來，顆粒間水膜大為發(fā)展，塑性和結(jié)合力充分發(fā)揮出來。

1.3 化學(xué)變化

空氣和水對(duì)原料的風(fēng)化起主要的化學(xué)作用，陽光起催化作用。

1.3.1 氧化作用

炭質(zhì)、硫化物和某些亞鐵化物的氧化。亞鐵化物被氧化成高價(jià)鐵化物，主要形成褐鐵礦（2Fe2O3·3H2O），硫化鐵部分轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩猁}，白鐵礦較黃鐵礦更易于氧化。硫化銅也同樣可以氧化。煤矸石原料的這種氧化現(xiàn)象較常見。

1.3.2 水解和水化

在水解作用下，鹽類分解為酸和堿。在水的長期作用下，大多數(shù)硅酸鹽和氧化物均能水解。

1.3.3 溶解和置換

當(dāng)原料中含有可溶物質(zhì)時(shí)，水將其溶解，從而改變了原料的化學(xué)性能。碳酸鹽和硅石等都能微溶于水。

由于原料性能不一，需要風(fēng)化的時(shí)間大不相同。例如，較松軟的僅需幾天或幾個(gè)星期，而有些原料，如硬質(zhì)頁巖，就需要兩年多的時(shí)間。

一般風(fēng)化的方法是將原料鋪開（厚度1m～2m），使之暴露在雨、雪、霜和陽光下進(jìn)行風(fēng)化。

2 原料的儲(chǔ)存

為保證工廠連續(xù)正常地生產(chǎn)，必須貯存一定數(shù)量的原料，以避免因氣候條件的變化、工序之間生產(chǎn)班制的不同或其他因素而造成原料供應(yīng)的中斷。

原料的儲(chǔ)存有兩種方式：露天堆放和原料庫儲(chǔ)存。

露天堆放主要起平衡原料開采、運(yùn)輸和加工之間的工作制度等不協(xié)調(diào)因素；原料庫主要起平衡因氣候條件，如陰雨天氣而造成供料與用料的不協(xié)調(diào)。目前在一些磚瓦廠中因未設(shè)置原料庫而造成的原料供應(yīng)中斷和原料含水量過高現(xiàn)象，使生產(chǎn)受到一定影響。所以根據(jù)各地的氣候條件適當(dāng)?shù)目紤]面積大小不同的原料庫是非常必要的。

2.1 干粉狀原料儲(chǔ)存

磚瓦廠的粉狀原料主要為粉煤灰。干排粉煤灰一般由電廠用氣力輸送的方式，通過管道直接送到磚瓦廠儲(chǔ)倉內(nèi)供生產(chǎn)時(shí)使用。粉煤灰儲(chǔ)倉一般采用圓形筒倉。

2.1.1 儲(chǔ)存期的確定

粉煤灰的儲(chǔ)存期要根據(jù)技術(shù)要求、運(yùn)輸距離和運(yùn)輸方式等因素同電廠協(xié)商確定。

2.1.2 筒倉

干粉狀原料一般以深倉儲(chǔ)存為宜，深倉可做成圓形或方形的，其中以圓形為主。

筒倉倉壁可采用鋼筋混凝土制作，或用磚砌筑(需配筋，內(nèi)部并用水泥砂漿抹平)；筒倉下部的錐體部分可采用鋼板錐體或上半部分為鋼筋混凝土而下半部分為鋼板的混合結(jié)構(gòu)。

現(xiàn)將φ6m和φ8m圓形筒倉的基本尺寸（參見圖1）及其推算的容積與容量列于表1和表2。

表1 圓形筒倉容積與容量推算

表2 干排粉煤灰用φ6m和φ8m圓形筒倉容積與容量

圖1 圓形筒倉示意圖

2.1.3 筒倉進(jìn)出料的技術(shù)要求

粉煤灰的進(jìn)倉方式與電廠除灰方式有關(guān)。電廠一般采用正壓氣力除灰方式較多，也有采用負(fù)壓氣力除灰的。筒倉頂部應(yīng)按電廠氣力輸送要求，設(shè)置集灰裝置和除塵裝置。筒倉上部的設(shè)施一般均由電力部門在建立氣力除灰系統(tǒng)時(shí)一并考慮，負(fù)責(zé)安設(shè)。

筒倉內(nèi)可設(shè)倉滿指示器，并與電廠有信號(hào)聯(lián)系。

筒倉下部出料設(shè)施。一般在出料口安設(shè)剛性葉輪給料機(jī)，給料機(jī)上口與倉口之間應(yīng)設(shè)單向螺旋閘門，以備事故檢修用。給料機(jī)出口用溜管與封閉的輸送設(shè)備相連，送往下步工序。

2.2 散粒狀、塊狀和潮濕原料儲(chǔ)存

燒結(jié)磚瓦常用散粒狀物料有粉煤灰、爐渣、礦渣等；塊狀物料有黏土、頁巖、煤矸石等；潮濕原料有濕排粉煤灰。

2.2.1 儲(chǔ)存期的確定

各種原料的儲(chǔ)存期需根據(jù)當(dāng)?shù)氐木唧w情況確定；黏土和頁巖要根據(jù)原料采運(yùn)條件來定，煤矸石、粉煤灰等工業(yè)廢料應(yīng)根據(jù)其物料來源的遠(yuǎn)近，供應(yīng)的均衡性和運(yùn)輸條件來決定。一般貯存時(shí)間采用1~3個(gè)月。料棚面積確定的一個(gè)主要因素是最多連續(xù)下雨天數(shù)，以保障雨季不至于因原料含水率過高而影響生產(chǎn)。

有些原料生產(chǎn)時(shí)，入料水分有所限制，對(duì)于蓄水強(qiáng)、堆置脫水困難的原料，防止雨天影響，應(yīng)設(shè)料棚儲(chǔ)備一定數(shù)量的原料。

2.2.2 儲(chǔ)存面積的確定

原料堆存所需面積可按下式計(jì)算：

式中F-原料堆存需用面積，m2；

Q-原料日需用量，t；

R-原料堆存時(shí)間，d；

K-通到系數(shù)，與操作機(jī)械化水平有關(guān)；

H-堆料高度，m；

r-原料體積密度，t/m3；

φ-原料堆置坡度系數(shù)。

現(xiàn)將磚瓦生產(chǎn)常用原料貯存期及堆存所需用面積計(jì)算中的有關(guān)參數(shù)列于表3。

表3 常用原料儲(chǔ)存期及其堆存面積計(jì)算參數(shù)

露天堆場(chǎng)的寬度一般為10m~15m，長度可根據(jù)具體情況來定。

原料棚通常只有頂棚，沒有圍護(hù)墻，能起到避雨的作用即可。原料棚大小按日產(chǎn)量和儲(chǔ)存時(shí)間設(shè)計(jì)，料棚高度（屋架下弦）應(yīng)滿足堆料高度和設(shè)備操作空間的需要，儲(chǔ)料寬度10m～30m，一般長度為60m～80m，很少超過100m。

2.3 儲(chǔ)運(yùn)設(shè)備選型

2.3.1 移動(dòng)式膠帶輸送機(jī)

移動(dòng)式膠帶輸送機(jī)為露天堆場(chǎng)和儲(chǔ)棚中廣泛采用的裝料和堆料設(shè)備。幾臺(tái)輸送機(jī)串聯(lián)可作短距離輸送和堆料用，用串聯(lián)后還可以提高堆料的高度。

移動(dòng)式膠帶輸送機(jī)和窄軌礦車聯(lián)用，可用于廠區(qū)內(nèi)較遠(yuǎn)距離的搬運(yùn)與受料斗上料。

常用的有帶寬500mm，長為10m、15m和20m的移動(dòng)式膠帶輸送機(jī)。

2.3.2 推土機(jī)

在露天堆場(chǎng)和儲(chǔ)棚中，原料的堆垛、短距離運(yùn)輸及受料斗上料，大多用推土機(jī)進(jìn)行。若原料運(yùn)輸采用自卸汽車時(shí)，則同推土機(jī)配合操作更為方便靈活。

推土機(jī)的推送距離以10m~25m較合適，超過50m時(shí)因距離較遠(yuǎn)效率較低，一般很少使用。

2.3.3 裝載機(jī)（斗式鏟車）

該設(shè)備可用于原料堆場(chǎng)運(yùn)料至受料斗上料用，運(yùn)料方便靈活。

2.3.4 耙礦絞車

耙礦絞車也稱電耙，用于料堆搬運(yùn)及定點(diǎn)上料或裝車，也可作粉煤灰沉灰池取灰用。耙礦絞車操作不靈活，維修量較大。

2.3.5 V型翻斗礦車

翻斗礦車為廠內(nèi)采用有軌運(yùn)輸方式的常用車輛。運(yùn)距較短、運(yùn)量不大時(shí)，可用人工推運(yùn)。運(yùn)距遠(yuǎn)、運(yùn)量大時(shí)可編組成列，機(jī)車牽引運(yùn)輸。牽引設(shè)備可以采用內(nèi)燃窄軌機(jī)車或直流電機(jī)車。也可采用無極繩卷揚(yáng)機(jī)牽引。

翻斗礦車的裝料可用人工，但運(yùn)量多時(shí)可用移動(dòng)式膠帶輸送機(jī)、單斗鏟車、耙礦絞車、單斗挖土機(jī)等設(shè)備進(jìn)行。翻斗車至受料斗處卸料時(shí)，一般用人工操作。

2.3.6 自卸汽車

原料運(yùn)距較遠(yuǎn)時(shí)，可采用自卸汽車運(yùn)輸，自卸汽車的最大優(yōu)點(diǎn)是卸車速度快，不用人工操作。自卸汽車裝車時(shí)，一般應(yīng)采用機(jī)械裝車或設(shè)置裝料車。裝運(yùn)量不大時(shí)也可用人工裝。

2.3.7 橋式抓斗起重機(jī)

一般儲(chǔ)料棚堆料高度有限。如果儲(chǔ)量很大，則儲(chǔ)料棚建筑面積過大，此時(shí)可考慮采用橋式抓斗起重機(jī)的儲(chǔ)庫（簡稱吊車庫）堆存。通常采用5t或10t的橋式抓斗起量機(jī)。根據(jù)抓取物料的容量選取輕型、中型和重型不同容量的抓斗。

第五節(jié) 原料的破碎與混合

1 剔除雜質(zhì)

通常原料中附屬的、起有害作用的、非塑性的組分稱之為雜質(zhì)，如石灰石顆粒，較大的塊狀石英（硅石）以及塊狀硫鐵礦等。

磚瓦原料中的工業(yè)廢渣常含有鋼鐵材料的夾雜物，以及在生產(chǎn)和運(yùn)輸過程中也易混入含鐵物質(zhì)，這些含鐵雜物在生產(chǎn)工藝過程中容易損壞設(shè)備，甚至造成事故。因此，物料在入破碎機(jī)之前，應(yīng)剔除物料中的含鐵夾雜物。剔除雜質(zhì)的設(shè)備如下。

1.1 除石對(duì)輥機(jī)

磚瓦工業(yè)中剔除雜質(zhì)的設(shè)備主要是除石對(duì)輥機(jī)。除石對(duì)輥機(jī)能剔除含在原料中的石子和其他雜物，同時(shí)破碎原料。

圖2 是兩種類型的除石對(duì)輥機(jī)。圖2（1）的對(duì)輥由一個(gè)平輥和一個(gè)螺旋紋輥組成。當(dāng)黏土通過兩輥間隙擠壓時(shí)，石子沿螺紋向一側(cè)運(yùn)動(dòng)并被拋出。螺旋紋輥在加工瘠性黏土?xí)r能很好的工作，但在處理黏性黏土?xí)r，會(huì)發(fā)生黏輥現(xiàn)象。螺旋紋輥可以破碎塊度達(dá)輥徑1/13的料塊。圖2（2）的除石對(duì)輥則由一個(gè)大的平輥和一個(gè)小的棱輥組成。該棱輥上嵌裝6~8個(gè)同輥筒等長的鋼質(zhì)沖擊板。棱輥的轉(zhuǎn)速約為平輥的10倍。該機(jī)的進(jìn)料口的中心線靠近棱輥。從進(jìn)料口加入的料塊，首先受到?jīng)_擊板棱角的打擊，而拋向平輥。堅(jiān)硬的石塊和沖擊板發(fā)生剛性碰撞被高速彈起，反碰到機(jī)殼上再落到輥外剔出?？伤艿捻g性黏土團(tuán)塊，在和沖擊板碰撞時(shí)發(fā)生變形，它的速度減低很多，并被卷入兩個(gè)輥筒之間的間隙中破碎。

圖2 兩種類型的除石對(duì)輥機(jī)

除石對(duì)輥機(jī)特別適用于原料中含有粗塊的、堅(jiān)硬的石灰石的情況以及如將雜質(zhì)磨碎而不剔出，配合料過于瘠化的情況。

凈化機(jī)、帶過濾網(wǎng)的雙軸攪拌機(jī)等亦有剔除非塑性雜質(zhì)的功能，但他們的首要作用是混合及均化，故另外介紹。

2.2 電磁除鐵器

磚瓦生產(chǎn)中通常采用電磁除鐵器剔除含鐵物質(zhì)。將電磁除鐵器懸掛在膠帶輸送機(jī)物料層的上方，所吸出的含鐵夾雜物需人工定期清理。

2 配料和給料

若用兩種或兩種以上原料生產(chǎn)磚瓦時(shí)，為了保證混合料的性能穩(wěn)定，需要定量配料。

根據(jù)配料時(shí)衡量物料方法的不同，可分為按容積加料和按質(zhì)量加料。按容積配料容易實(shí)現(xiàn)，配料給料同時(shí)進(jìn)行，但是誤差大，不易確定給料量的絕對(duì)數(shù)值，常用設(shè)備有箱式給料機(jī)、板式給料機(jī)、電磁振動(dòng)給料機(jī)、圓盤給料機(jī)、膠帶給料機(jī)、螺旋給料機(jī)、葉輪給料機(jī)和槽式給料機(jī)等。按質(zhì)量加料設(shè)備較復(fù)雜，但準(zhǔn)確度高，為了能動(dòng)地控制生產(chǎn)，按質(zhì)量配料，特別是內(nèi)燃料的重量配料尤為必要，在磚瓦工業(yè)中所用設(shè)備有電子皮帶秤和稱重螺旋給料機(jī)。

2.1 容積配料給料設(shè)備

現(xiàn)將常用的容積配料給料設(shè)備的一般技術(shù)特性見表4。

表4 容積配料給料設(shè)備的一般技術(shù)特性

2.1.1 箱式給料機(jī)

箱式給料機(jī)具有箱體容積大、構(gòu)造簡單、調(diào)節(jié)給料量方便、能輸送含水率較高的原料等特點(diǎn)，它被廣泛運(yùn)用于對(duì)黏土、軟質(zhì)頁巖和濕排粉煤灰等原料的給料和配料。表5列出了箱式給料機(jī)的主要技術(shù)性能。

表5 箱式給料機(jī)的主要技術(shù)性能

2.1.2 板式給料機(jī)

板式給料機(jī)分輕型、中型、重型三種，磚瓦工業(yè)生產(chǎn)常采用輕型和中型兩種，其適用于煤矸石、中硬或硬質(zhì)頁巖的給料。

板式給料機(jī)的給料能力均較大，如原料塊度大，則難以降低產(chǎn)量（因原料塊度大，若欲縮小欄板間距或降低閘板高度，容易卡料），所以在要求給料量低時(shí)，該設(shè)備實(shí)際上往往被迫間歇給料；

若原料粉料多，則由于板式給料機(jī)鏈板連接處易卡料而造成底部漏料現(xiàn)象嚴(yán)重，如果在原料進(jìn)板式給料機(jī)前，先經(jīng)柵篩，將小塊料篩下，直接送往粉碎工段，則即可減輕破碎機(jī)的負(fù)擔(dān)，又可減少給料機(jī)的漏料。板式給料機(jī)的主要技術(shù)性能見表6。

表6 板式給料機(jī)的主要技術(shù)性能

2.1.3 圓盤給料機(jī)

圓盤給料機(jī)適用于粒度不大于50mm的物料。該設(shè)備構(gòu)造簡單、調(diào)整方便，給料量的大小，可由移動(dòng)刮板的位置、調(diào)節(jié)圓盤的轉(zhuǎn)速和升降下料管萬套筒的高度三種方法來調(diào)節(jié)。但給料量有5%左右的誤差，對(duì)潮濕而黏性大的物料在下料管口容易堵塞故不宜使用。給料量的大小，可由移動(dòng)刮板的位置、調(diào)節(jié)圓盤的轉(zhuǎn)速和升降下料管外套筒的高度三種方法來調(diào)節(jié)。

表7列舉了圓盤給料機(jī)用于塊狀物料（如頁巖、煤矸石）和粉狀物料（如干粉煤灰）時(shí)的使用性能。

表7 圓盤給料機(jī)的主要技術(shù)性能

2.1.4 膠帶給料機(jī)

膠帶給料機(jī)一般輸送粒度較小或粉狀的物料，在磚瓦生產(chǎn)中常用于內(nèi)燃料的配料。使用時(shí)可裝置于小的料倉、料斗下面，但不能承受較大的料柱的壓力。

2.1.5 電磁振動(dòng)給料機(jī)

電磁振動(dòng)給料機(jī)是一種連續(xù)的定量給料設(shè)備，該設(shè)備可以將塊狀及粉狀物料從儲(chǔ)料倉或料斗中定量或均勻、連續(xù)地喂到受料斗或機(jī)械設(shè)備中去。

該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便、給料均勻、容易調(diào)節(jié)，給料粒度范圍大，占地面積及高差要求小，在料倉出料有松散物料的作用。但是該設(shè)備第一次安裝調(diào)整較困難，在輸送黏性物料時(shí)，容易堵塞進(jìn)口和黏底板，因此，帶有較大黏性濕粉狀的物料不宜選用。通常將它用于塊度不大于50mm的物料（煤矸石等）的給料，其使用性能見表8。

表8 電磁振動(dòng)給料機(jī)的主要技術(shù)性能

2.1.6 葉輪給料機(jī)

葉輪給料機(jī)可用作干粉狀物料的給料設(shè)備。依據(jù)葉輪的葉片構(gòu)造可分為彈性葉輪給料機(jī)和剛性葉輪給料機(jī)。前者是用硬橡膠或彈簧鋼片制作葉片，密封性較好，適于配料和給料用；后者為剛性葉片，適于料倉卸料用。該設(shè)備的主要缺點(diǎn)是物料中若有塊狀料混入，則易產(chǎn)生卡料現(xiàn)象。

2.2 質(zhì)量配料給料設(shè)備

2.2.1 電子皮帶秤

使用最廣泛的皮帶秤。由承重裝置、稱重傳感器、速度傳感器和稱重顯示器組成。稱重時(shí)，承重裝置將皮帶上物料的重力傳遞到稱重傳感器上，稱重傳感器即輸出正比于物料重力的電壓(mV)信號(hào)，經(jīng)放大器放大后送模/數(shù)轉(zhuǎn)換器變成數(shù)字量A，送到運(yùn)算器；物料速度輸入速度傳感器后，速度傳感器即輸出脈沖數(shù)B，也送到運(yùn)算器；運(yùn)算器對(duì)A、B進(jìn)行運(yùn)算后，即得到這一測(cè)量周期的物料量。對(duì)每一測(cè)量周期進(jìn)行累計(jì)，即可得到皮帶上連續(xù)通過的物料總量。

電子皮帶秤承重裝置的秤架結(jié)構(gòu)主要有雙杠桿多托輥式、單托輥式、懸臂式和懸浮式4種。雙杠桿多托輥式和懸浮式秤架的電子皮帶秤計(jì)量段較長，一般為2～8組托輥，計(jì)量準(zhǔn)確度高，適用于流量較大、計(jì)量準(zhǔn)確度要求高的地方。單托輥式和懸臂式秤架的電子皮帶秤的皮帶速度可由制造廠確定，適用于流量較小的地方或控制流量配料用的地方。單托輥電子皮帶秤主要技術(shù)參數(shù)見表9。

表9 單托輥電子皮帶秤主要技術(shù)參數(shù)

2.2.2 稱重螺旋給料機(jī)

LXC型稱重式螺旋給料機(jī)是對(duì)各種粉狀、散料狀物料進(jìn)行連續(xù)輸送、動(dòng)態(tài)計(jì)量、控制給料的生產(chǎn)計(jì)量設(shè)備。廣泛適用于水泥、化工、冶金、陶瓷、糧食、運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)。作為計(jì)量、配料的整機(jī)自動(dòng)化裝置，可為現(xiàn)場(chǎng)管理、操作提供準(zhǔn)確的計(jì)量數(shù)據(jù)和控制手段。

功能特點(diǎn)：重力稱重與螺旋輸送方式結(jié)合，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)計(jì)量；結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；自動(dòng)計(jì)量標(biāo)定系數(shù)，自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)零點(diǎn)；手動(dòng)置入各種參數(shù)，運(yùn)行操作可手動(dòng)/自動(dòng)切換；具有儀表自診斷和計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)功能。稱重螺旋給料機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表10。

表10 稱重螺旋給料機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

3 破碎和粉碎

原料的礦物組成、粒度組成和團(tuán)粒的硬度是最重要的性能參數(shù)。通常認(rèn)為，每種原料都有它的最佳粒度分布，若破碎和粉碎不夠充分的話，其原料的塑性性能則不能很好地發(fā)揮出來。

實(shí)踐證明，通過粉碎不僅能影響顆粒分布，而且也能顆粒形狀，還能改變顆粒表面的反應(yīng)能力。含石灰石雜質(zhì)的物料必須經(jīng)過充分破碎和粉碎，以便保證在焙燒中使石灰石顆粒硅酸鹽化來避免焙燒后的爆裂現(xiàn)象。因此，如何充分挖掘和提高原料性能，合理選擇和排列破碎機(jī)和粉碎機(jī)是很重要的。

3.1 細(xì)度分級(jí)

用機(jī)械的方法使固體物質(zhì)由大塊碎裂為小塊或細(xì)粉的操作過程被稱為破碎或粉碎。凡將大塊物料分裂成小塊，一般稱為破碎；將小塊物料粉碎成細(xì)粉，一般稱為粉碎。根據(jù)破碎粉碎處理后物料塊度的不同，通常可將破碎作業(yè)大致分為五級(jí)，即：

粗碎：處理后物料粒度＞100mm；

中碎：處理后物料粒度30mm～100mm；

細(xì)碎：處理后物料粒度3mm～30mm；

粗磨：處理后物料粒度0.1mm～3mm；

細(xì)磨：處理后物料粒度＜0.1mm；

生產(chǎn)磚瓦產(chǎn)品所用原料過程中，按其處理后物料粒度的要求，可將破碎作業(yè)大致分為3極，即：

粗碎：處理后物料粒度為40mm～80mm的占70%以上；

中碎：處理后物料粒度為3mm～40mm的占70%以上；

粉碎：處理后物料粒度＜3mm的占70%以上。

物料在處理過程中，每經(jīng)過一級(jí)破碎，都有一定程度的碎裂變小。破碎前后物料最大塊直徑之比稱之為破碎比，即：

式中i-破碎比；

D1-破碎前物料最大塊直徑，mm；

D2-破碎后物料最大塊直徑，mm。

物料的最大塊直徑，通常以能夠通過95%該物料的篩孔尺寸表示。若以破碎前后物料的平均直徑之比表示，則稱之為“平均破碎比”。此外，也可用破碎機(jī)的允許最大進(jìn)料口尺寸與最大出料口尺寸之比表示，通稱為“公稱破碎比”。由于入料塊度小于進(jìn)料口尺寸，實(shí)際上破碎機(jī)的平均破碎比都較公稱破碎比低10%～30%。

一般破碎機(jī)的平均破碎比為3～30，而粉碎機(jī)通常達(dá)300～1000或1000以上。

對(duì)于破碎或粉碎設(shè)備來說，破碎比是評(píng)定機(jī)械效能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。對(duì)于物料來說，破碎比的要求是確定破碎或粉碎工藝流程與設(shè)備選型的重要依據(jù)。

3.2 粒度組成

黏土是由大小不同、形狀不同的顆粒所組成的復(fù)雜綜合體，這些顆粒的大小稱為粒度。把粒徑在一定范圍的顆粒合并為一組，稱為粒組（或粒級(jí)）。把黏土中各種不同粒組的顆粒的相對(duì)含量稱之為黏土粒度組成，也有叫粒度成分的，以各該粒組質(zhì)量占干土總質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)表示。

顆粒粒組界限的確定必須根據(jù)實(shí)驗(yàn)工作。因?yàn)轲ね廖锪现叙ね恋V物顆粒大小都小于2μm，故而根據(jù)大量試驗(yàn)結(jié)果，將＜2μm的顆粒劃為最小顆粒組；將2μm~20μm顆粒劃為中間顆粒組；＞20μm的劃為粗粒組。

黏土中所含不同大小顆粒的百分比，可以根據(jù)試驗(yàn)分析的結(jié)果，用不同方式來表達(dá)。粒度組成的表達(dá)方式有：

a.列表法

列表法是最簡單的表示法之一。

b.粒度組成累積曲線法

粒度組成累積曲線法是表示黏土粒度組成的比較完善的方法。縱坐標(biāo)為小于某一粒徑D（表示在橫坐標(biāo)上）的顆粒的總含量，而不是某一粒組的含量。橫坐標(biāo)通常采用對(duì)數(shù)比例尺，這樣可以把細(xì)顆粒的含量表達(dá)得更顯著一些，而細(xì)顆粒較之粗顆粒對(duì)黏土的性質(zhì)更有影響。圖3是一個(gè)土樣的粒度組成累積曲線。

圖3 土樣的粒度組成累積曲線

c.三角形表示法

本節(jié)著重介紹粒度組成的三角形表示法。用等邊三角形的三個(gè)邊作為三個(gè)坐標(biāo)軸，用平行于三個(gè)底邊的三組平行線，把各坐標(biāo)軸分為十等分。

因等邊三角形內(nèi)任一點(diǎn)至此三角形各邊垂直距離的總和是一常數(shù)，并等于三角形之高，即h1+h2+h3=H(見圖4)。這樣如取三角形之高H=100%，即可用三角形內(nèi)任意點(diǎn)表示某一土樣的粒度組成，而由此點(diǎn)至三角形各邊的垂直距離h1、h2、h3，即表示三種粒組的含量百分率。

圖4 等邊三角形的高

此三角形內(nèi)有一些特殊點(diǎn)，（見圖5）。A點(diǎn)位于＜2μm頂點(diǎn)，表示＜2μm粒組占100%；B點(diǎn)位于＜2μm角頂?shù)膶?duì)邊，表示其中＜2μm粒組含量為0，而該點(diǎn)黏土粒度組成中，＞20μm的含量可從BC長度讀出；2μm~20μm粒組的含量可從BD長度讀出。

圖5 三角形圖的讀法

三角形內(nèi)任一點(diǎn)的組成，可用下述方法讀出：過點(diǎn)E任做兩條平行于三角形兩邊的平行線，同第三邊相交后得兩交點(diǎn)F、G（圖5）。C角頂粒組（2μm~20μm）含量由FG線段長度給出；D角頂粒粗（＞20μm）含量由AF線段長度給出；A角頂粒組（＜2μm）含量由GD段長度給出。故E點(diǎn)表示＞20μm占35%；2μm~20μm占40%；＜2μm占25%的黏土。

粒度組成是制磚瓦工藝性能的重要指標(biāo)之一。國外對(duì)制磚瓦原料的粒度組成曾進(jìn)行了長期的研究和大量的統(tǒng)計(jì)工作。首先是德國教授溫克勒爾于1954年制成了適于制造各種磚瓦產(chǎn)品的原料粒度組成圖（見圖6）。相應(yīng)的數(shù)據(jù)歸納于表11中。

圖6 溫克勒爾三角形圖

表11 溫克勒爾范圍

1973年西德磚瓦研究所的施密特又公布了他的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，表12列出146種磚瓦黏土的粒度組成情況。由表看出，＜2μm的粒組在10%~56%范圍內(nèi)變動(dòng)；2μm~20μm的粒組含量在14%~54%范圍內(nèi)變動(dòng)；＞20μm的粒組含量在8%~73%范圍內(nèi)變動(dòng)?？傊?，從實(shí)心磚到豎孔空心磚到瓦或樓板磚的黏土細(xì)度逐步提高，＜2μm的顆粒含量陸續(xù)增大，＞20μm的粒組含量與細(xì)顆粒相反，逐步減少，2μm~20μm中間粒組的顆粒含量，在所有產(chǎn)品中都在一相對(duì)狹窄的范圍內(nèi)變動(dòng)。由施密特統(tǒng)計(jì)得到的三角圖（圖7）一般地同溫克勒爾提出的允許范圍相一致。

圖7 施密特三角形圖

表12 施密特146種磚瓦泥料的粒度組成

借助上述三角圖，讀者可試探判斷某種黏土，從粒度組成的角度看適合制造何種產(chǎn)品。強(qiáng)瘠性的或高塑性的黏土，通常在不加添加料時(shí)不能制磚瓦，它們?cè)谠试S范圍之外。

應(yīng)該指出，粒度組成并不能唯一決定原料的性能，因?yàn)樗吘故顷P(guān)于黏土成分分析的表觀指標(biāo)，決定性的是礦物組成。當(dāng)比較兩種黏土?xí)r，如果它們的礦物組成相近，比較它們的細(xì)度來推斷其他工藝性能（可塑性、干燥收縮、干燥敏感性等）才是有價(jià)值的，否則必須依靠實(shí)驗(yàn)。

硬度和粒度組成是重要的制備工藝性能，此外，黏土中雜質(zhì)(如石子、石灰?guī)r、黃鐵礦、石膏、草根及其他有機(jī)物)的種類、百分比、最大尺寸、硬度等也也都影響制備工藝性能，都應(yīng)了解清楚。

3.3 硬度

硬度的表示方法有多種，常用的有莫氏硬度等級(jí)和普氏硬度系數(shù)（f）兩種。礦石的硬度一般采用普氏硬度系數(shù)表示。礦物硬度通常用莫氏硬度等級(jí)表示。

磚瓦原料本屬于礦石，應(yīng)采用普氏法表示，但由于莫氏法簡單易行，便于野外測(cè)試，使不少人采用莫氏硬度等級(jí)來表示原料硬度。

所謂莫氏硬度等級(jí)是選擇了10種不同堅(jiān)硬程度的礦物作為10個(gè)硬度等級(jí)（見表13）。

表13 莫氏硬度等級(jí)表

如某原料能被方解石所刻劃，但它能刻劃石膏，而不被石膏所刻劃，則該原料的莫氏硬度等級(jí)介于石膏和方解石之間，取2.5；如某原料能被方解石所刻劃，但它既不能刻劃石膏，也不被石膏所刻劃，則該原料的莫氏硬度等級(jí)和石膏一樣，為2。

所謂普氏硬度系數(shù)（f）是礦石的極限抗壓強(qiáng)度（δ壓）除以100而得，即

按普氏硬度系數(shù)可以將礦石分成5個(gè)硬度等級(jí)，見表14。

表14 礦石普氏硬度系數(shù)

原料的硬度是直接決定和影響采掘、運(yùn)輸、制備、成型工藝和設(shè)備的選擇的重要指標(biāo)。

3.4 破碎、粉碎設(shè)備

針對(duì)各種物料的機(jī)械強(qiáng)度及內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，可采用諸如擠壓、劈裂、折斷、磨削和擊碎等機(jī)械破碎方法，將物料破碎。目前采用的破碎粉碎機(jī)械，往往同時(shí)具有多種破碎方法的聯(lián)合作用。

現(xiàn)將常用破碎粉碎機(jī)械的主要破碎方法、破碎比及適宜破碎的物料特性等列于表15。

表15 破碎、粉碎機(jī)械的一般技術(shù)特性

現(xiàn)將磚瓦廠常用的破碎、粉碎設(shè)備介紹如下：

a.顎式破碎機(jī)

顎式破碎機(jī)是靠可動(dòng)顎板周期地壓向顎板，將夾于其中的物料壓碎。顎式破碎機(jī)顎板擺動(dòng)形式可分為簡單擺動(dòng)、復(fù)雜擺動(dòng)和組合擺動(dòng)等三種。顎式破碎機(jī)也可根據(jù)出料口大小分為破碎機(jī)和細(xì)碎機(jī)。

顎式破碎機(jī)的構(gòu)造簡單，檢查和更換零件容易，管理與修理也較方便；如能正確保養(yǎng)與操作，能運(yùn)轉(zhuǎn)較長時(shí)間。其缺點(diǎn)是擺動(dòng)性大，產(chǎn)生很大的慣性力，使零件承受很大的負(fù)荷，因此對(duì)機(jī)械的基礎(chǔ)要求較高，而且必須考慮對(duì)廠房結(jié)構(gòu)的影響；進(jìn)料口的除塵措施較難處理。

顎式破碎機(jī)在磚瓦生產(chǎn)中適宜破碎煤矸石或硬質(zhì)頁巖等原料，軟質(zhì)頁巖及含水率較高的中硬頁巖易粘顎板，不宜采用該設(shè)備破碎。表16是顎式破碎機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)。

表16 顎式破碎機(jī)的主要技術(shù)性能