技術文章
1、前言
磚瓦的生產過去一直是靠手工操作,自然干燥,受自然環(huán)境溫度、濕度、風力的影響較大,很多磚廠冬季都不能生產。隨著技術的進步,機械自動碼坯取代了人工撿坯,人工干燥取代了自然干燥,隧道窯取代了土窯和輪窯,磚瓦生產受自然環(huán)境影響越來越小,實現了一年四季全天候生產,大大提高了生產效率。但磚瓦生產依然是季節(jié)性很強的行業(yè),季節(jié)的變化還深深地影響著產量和質量,特別是在寒冷的冬季更是如此,北方冬季氣溫低,常常在零下十幾度,有的在零下二、三十度,很多煤矸石頁巖燒結磚生產廠一到冬季就出現產量低、質量次等問題,主要還是低溫和冷風對原料破碎、坯體成型干燥和窯爐焙燒產生了不利的影響,需要磚瓦生產企業(yè)特別注意。
2、原料工段容易出現的問題及應對措施
很多磚瓦廠因條件所限都沒有原料棚,原料在夏秋雨季被淋透,吸足水的原料很難再干,含水率超標,到冬季嚴寒季節(jié)就會形成凍料,凍料從外表看似乎沒有多少含水,而實際含水率很高。凍料進入破碎機后,因機械運動產生溫度使凍料逐漸融化,會出現粘破碎機堂和糊篩網現象,嚴重影響破碎產量。再加上有的磚瓦廠使用洗煤廠排出的煤矸石,這些矸石含有大量水分,冬季隨排隨凍,也很難曬干,隨原料一起破碎時,加重了粘糊篩子現象,往往造成破碎量銳減,從而制約成型產量。另一方面,在原料陳化過程中,水會通過毛細管和蒸汽壓的作用,使水分更加均勻。但水的動態(tài)粘度和動力粘度會隨溫度的降低而增大。
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性和浸潤性,從而降低了陳化的效果。按照工藝要求,原料陳化一般要達到3d—7d,溫度不低于10℃,以利于煤矸石頁巖顆粒充分水化浸潤和進行離子交換,使一些硅酸鹽礦物在水的作用下分解成膠結物質,從而提高原料塑性。如果冬季原料庫溫度低,水的粘度就會加大,表面張力加大,水在原料中浸潤和均化能力就會降低,原料陳化效果就不好。特別是陳化庫的溫度在O℃以下時,陳化原料結冰,水的浸潤和均化就會停止,也就失去了陳化的作用,達不到水分均化和增塑的目的,給后序成型帶來困難??山ê迷戏烙甏笈?,頁巖、矸石分別存放,儲存足夠的原料,含水率高的原料要曬干后儲存,確保原料含水率在5%以下。
可用窯爐余熱鍋爐熱水進行道原料攪拌,然后用塑料布把原料蓋嚴,防止水分和熱量流失。先粉碎處理的原料先用,后粉的原料后用,適當增加陳化時間。使用防凍液,該種產品主要含量是冰點較低的化學原料,利用原料中的旱強、低冰點、減水組分,使磚瓦水坯的早期強度得到大幅度提高,從而起到防凍的效果。為確保陳化溫度,在陳化庫加裝取暖器等熱源,使陳化溫度在10℃以上。通過以上措施,可加強陳化效果,增加原料塑性,從而減少成型缺陷。
3、成型工段容易出現的問題及應對措施
成型是磚瓦廠的關鍵工序,從設備的油路、氣路、電路到坯體的產量、質量等受溫度影響的環(huán)節(jié)很多。寒冬季節(jié)生產需要保持成型車間內的溫度在10 ℃以上,否則就會出現機械運行不暢、產量低下和坯體質量問題等。
3.1 氣路、油路、電路
自動化的成型、編組和碼坯設備氣動元件很多,主機、攪拌機有氣動離合器、切條機有切條氣缸、碼坯機有夾坯氣缸、編組臺有升降氣缸,它們需要空壓機*地供氣。寒冷季節(jié)常遇到的問題是冷凝水對氣路、氣動元件的影響,特別是車間夜間溫度出現低于零度時,冷凝水結冰,氣動元件動作就很困難了。溫度對液壓系統(tǒng)的影響也比較大,主要是溫度對油品粘度的影響。液壓系統(tǒng)具有輸出速度和轉矩均可無級調節(jié)、動作快速性好、易實現過載保護和自潤滑作用、系統(tǒng)結構簡單、布局靈活、便于實現自動控制等一系列優(yōu)點,因此,在成型、編組、碼坯過程中得到了廣泛的應用,其缺點是系統(tǒng)效率較其他傳動效率為低。在液壓油的物理特性中,對液壓裝置性能影響大的是粘度,溫度降低則粘度增高,粘度增高則液壓油構成分子之間的內摩擦力也大。這對液壓元件的密封性及潤滑性固然有利,但會造成因內摩擦引起的發(fā)熱和因流動阻力而引起的壓力損失和功率損失,造成設備運行效率低下,影響產量。有一些設備,如空壓機、油循環(huán)真空泵、減速機等,在低溫環(huán)境下因冷卻液、潤滑油粘度增大或凝固,會造成啟動困難等。
受低溫影響的還有光電控制設備。自動化的成型設備很多動作都是由光電管控制的,如切條、推坯、翻坯及行走定位等,光電管的靈敏度直接影響設備運行。現在的成型設備多為高真空、大動力、硬塑擠出,擠出泥條的溫度較高,與冬季車間環(huán)境溫差較大,造成水分大量蒸發(fā)形成霧氣,嚴重影響通光效果,使光電管不能正常動作。
解決上述問題的辦法是保持車間溫度在10℃以上,并采取如下措施:①在氣路中管道安裝應順氣流方向向下傾斜,傾斜度為1/100- 3/100,便于排出冷凝水;②在管道適當位置安裝自動排水器,這樣可以避免由于人為疏忽造成冷凝水排放不及時,影響設備正常運行;③車間溫度過低時給氣動元件局部加溫;④使用適合溫度的耐低溫的油脂;⑤在水霧影響光電管的地方加裝小型吹風機吹散水霧。
3.2 坯體質量
車間環(huán)境溫度低,造成進入真空練泥機擠出的泥料溫度低,在擠出過程中,由于泥料和泥缸、螺旋刀以及泥料與泥料之間的相互摩擦、剪切、重合作用造成泥料溫度上升,泥缸內泥料會出現較大的溫差,泥料在擠出過程中溫度的變化會引起速度和壓力的變化,導致泥料的不均勻性,泥料溫差的存在還會導致其收縮差異,增加內應力,以致后會影響成品的質量,容易出現坯體擠出困難、扒角、爛心、裂紋等成型缺陷。
為克服上述問題,可采取如下應對措施:①二次攪拌和成型加入熱水或蒸汽,提高和均化原料溫度;②優(yōu)化原料顆粒級配、塑性等指標,并確保含水率均勻一致,當泥料的含水率發(fā)生1%~5%的微小變化時,泥料的屈服點荷載值將發(fā)生兩倍的變化,會造成泥流分層和坯體內部收縮差異,形成內應力,導致坯體裂紋;③合理調整芯架各部位阻力,扒角時減少四角阻力或加大中心阻力,爛心時減少中心阻力或加大四角阻力,使之達到平衡;④盡量提高真空度,真空抽取的程度越高,越有利于防止分層,但實際生產中不可能達到*的真空,僅是部分真空,部分真空的存在,造成了擠出流動上的差異,在特定的真空度范圍內極易形成分層,如真空度在極限真空的50%~ 85%之間時,非常容易形成分層,故真空度應該保持在極限真空85%以上,海拔高的地區(qū)氣壓低,更要注意成型真空度;⑤車間門要加裝防風門斗或棉門簾,嚴防外界冷風直接吹磚坯。
4、干燥工段容易出現的問題及應對措施
坯體的干燥是在干燥介質中進行的。此時坯體表面水分蒸發(fā),并擴散到周圍的干燥介質中去,坯體內部的水分則由于與表面水分具有一定的濕度差而移動到表面,表面的水分又被流動著的干燥介質帶走,使干燥過程繼續(xù)進行。所以說干燥的過程是一個傳熱過程,也是一個傳遞水分的過程。干燥環(huán)境的溫度、濕度對干燥質量影響巨大。相對濕度是反映空氣吸收水分能力的重要參數,可以用干濕溫度計來測量。此值越小,表示該空氣距飽和狀態(tài)越遠,吸收水分的能力越大。當相對濕度為零時,則此空氣為干空氣,當相對濕度為100%時,則此空氣已被水蒸氣所飽和,不能再吸收水分。
溫度越低,空氣的飽和濕度越小,干燥室內在保持空氣濕含量不變的情況下,使空氣冷卻,由于溫度降低,體積縮小,濕度增加,而空氣的飽和濕度相應地降低,因而使空氣的相對濕度增大,當空氣冷卻到某一溫度時,相對濕度增大到100%,達到了飽和狀態(tài),此時空氣的溫度即稱為露點溫度。如稍再冷卻,水蒸氣即從空氣中以水的形式冷凝,出現所謂冷凝水,造成坯體上附著冷凝水,輕微時使坯體開裂,嚴重時坯體軟化倒塌。
現在生產煤矸石頁巖燒結磚基本都采用硬塑真空擠出成型,剛擠出的磚坯溫度較高,這時坯體馬上進入干燥室,磚坯和干燥室進坯端的溫度接近,又有相對濕度較高的空氣控制干燥速度(進車端的排氣相對濕度一般在90% ~95%),對保證干燥質量非常有利。但幾乎所有廠家都是成型車間兩班生產,焙燒車間三班生產,從均勻頂車速度穩(wěn)定工藝的角度考慮,成型車間都要存放濕坯。如果車間的溫度太低,會造成濕坯溫度低,剛進干燥室的坯體很容易使流經坯體的濕空氣冷卻到露點溫度,造成磚坯結露。此外,在冬季調整產品品種、增加坯體含水率和進車速度、降低送熱溫度送風量等,都會破壞原有干燥制度,極易出現坯體凝露現象及其他干燥缺陷,要特別注意防范。
為克服上述問題,可采取如下應對措施:①密封濕坯存儲線,加裝供熱源,保證坯體存儲溫度;②穩(wěn)定成型品種、坯體含水率、進車速度、送熱送風量及排潮溫度濕度等工藝參數;③選用干燥敏感系數低的原料。干燥敏感系數可用下式確定:測定臨界含水率,在臨界含水率之后可以采取加速干燥的措施而坯體不會產生裂紋。臨界含水率可以用線收縮法來測定。增大坯體孔洞率,孔洞方向平行于干燥車運動方向碼放,利于通風干燥。
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