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(yàn)檢測(cè)中心 陜西安康 725000

我國(guó)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(yè)巖、煤矸石、粉煤灰、尾礦、江河湖淤泥等等。國(guó)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(yè)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(guò)程中，少量添加外投煤，經(jīng)預(yù)熱帶、高溫帶和冷卻帶，完成燒結(jié)后得到的燒結(jié)制品。無(wú)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(lèi)泛霜物質(zhì)，這在我國(guó)許多地區(qū)是一常見(jiàn)病、多發(fā)病。現(xiàn)分析一下具體原因。

（1）燒結(jié)磚泛霜的形成是由進(jìn)入磚體的可溶性鹽類(lèi)被制品毛細(xì)管系統(tǒng)中的水分所溶解而開(kāi)始的。由于磚體表面水分的蒸發(fā)，使可溶性鹽類(lèi)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(dāng)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(jìn)泛霜發(fā)展的強(qiáng)大動(dòng)力。這四個(gè)因素同時(shí)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(lèi)繁多，最常見(jiàn)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(yán)重。硫酸鈉和硫酸鉀在制品焙燒過(guò)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(xué)反應(yīng)，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(guó)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(chēng)煤炭）為主，而且大多是采用內(nèi)燃焙燒技術(shù)。也就是說(shuō)，在磚坯制作過(guò)程中摻入適當(dāng)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(wú)法避免，所以原料的復(fù)雜性是導(dǎo)致燒結(jié)磚泛霜的主要因素。

（3）目前，國(guó)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(lái)排潮和干燥的，即采用來(lái)自預(yù)熱帶余熱空氣來(lái)進(jìn)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(fēng)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(huì)與含硫氣體（SO2-SO3）經(jīng)化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化成硫酸鈣和硫酸鎂，致使坯體出現(xiàn)泛霜。其化學(xué)反應(yīng)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(duì)所在轄區(qū)燒結(jié)磚產(chǎn)品泛霜產(chǎn)生原因進(jìn)行的淺顯分析，現(xiàn)就如何預(yù)防和減少泛霜提幾點(diǎn)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(yīng)對(duì)進(jìn)廠燃料——煤炭進(jìn)行含硫量及發(fā)熱量的檢測(cè)，因?yàn)榱虻闹饕獊?lái)源是從燃煤里帶來(lái)的，所以應(yīng)選擇含硫低的煤作燃料，含量應(yīng)控制在3%以下；同時(shí)通過(guò)發(fā)熱量檢測(cè)，為原料的摻配比例提供科學(xué)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(guó)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(zhǎng)燒的方法，使焙燒帶高于800℃的長(zhǎng)度達(dá)到50米以上，延長(zhǎng)焙燒時(shí)間和提高燒成溫度，加強(qiáng)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(shí)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(dá)到控制泛霜的目的。若能在800℃以上燒成加大哈風(fēng)量，則有可能將泛霜水平降低一個(gè)等級(jí)[2]。

③提高原料的破碎細(xì)度提高燒結(jié)磚的破碎細(xì)度，能夠有效地促進(jìn)原料中的堿性氧化物參與高溫下的物理化學(xué)反應(yīng)，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(qiáng)生產(chǎn)管理，杜絕欠火磚出廠。欠火磚既是廢品，又是泛霜嚴(yán)重的禍?zhǔn)祝ㄗh企業(yè)對(duì)欠火磚采取回窯重?zé)_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(xì)度→磚坯排潮、干燥→隧道窯焙燒工藝→成品出窯環(huán)節(jié)對(duì)燒結(jié)磚泛霜進(jìn)行了分析和探討。其實(shí)出現(xiàn)泛霜并不完全是磚本身的原因造成的，來(lái)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(fù)雜的物理、化學(xué)過(guò)程。

在燒結(jié)磚產(chǎn)品中，無(wú)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(biāo)準(zhǔn)中明確規(guī)定，每塊磚或砌塊（試驗(yàn)時(shí)每組磚樣本量為5塊）不允許出現(xiàn)嚴(yán)重泛霜，即可判定泛霜指標(biāo)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(xì)度→磚坯排潮、干燥→隧道窯焙燒工藝→成品出窯各個(gè)環(huán)節(jié)加以控制，嚴(yán)格生產(chǎn)管理，就可達(dá)到減少或控制泛霜的目的[3]。