煤矸石淤泥空心磚芯架裂紋的成因及防治

　　煤矸石淤泥空心磚坯體在自然干燥過程中常出現(xiàn)形狀各異的裂紋，既影響質(zhì)量，也影響產(chǎn)量。這種裂紋常產(chǎn)生于坯體的同一部位，具有規(guī)律性，稱為“芯架裂紋”，往往頻繁出現(xiàn)。究其原因，主要是擠磚機(jī)的機(jī)頭（芯架）結(jié)構(gòu)及其安裝的位置不合理。擠磚機(jī)的機(jī)頭（芯架）是由刀架、芯桿、芯頭組成，如果刀架、芯桿、芯頭的大小、長短、形狀結(jié)構(gòu)不合理或安裝的位置不當(dāng)，會(huì)導(dǎo)致空心磚坯體的結(jié)合力不均勻，造成坯體密度中緊邊松的差異，這種密度差異是引起坯體開裂的主要原因。

　　煤矸石淤泥空心磚成型時(shí)，如果混合料的泥缸中遇到的擠壓力度不一致，會(huì)導(dǎo)致坯條斷面的擠出速度不平衡。不均勻的擠壓力，會(huì)造成坯體邊部的濕度、密實(shí)度與中間不相等。密實(shí)度不均勻的坯體在同樣的干燥介質(zhì)作用下，會(huì)因四周的密實(shí)度低于中間、邊部的濕度高于中間而導(dǎo)致邊部的水分蒸發(fā)快，中間的水分蒸發(fā)慢，使邊部的脫水收縮率大于中間。當(dāng)坯體中部脫水收縮過快時(shí)，邊部會(huì)產(chǎn)生開裂，使坯體邊緣某部位出現(xiàn)不同形狀的裂紋。

　　煤矸石淤泥空心磚芯架裂紋產(chǎn)生的原因及消除的方法，主要有以下3種。

　　一、坯條斷面的擠出速度不平衡

　　煤矸石淤泥空心磚芯架裂紋產(chǎn)生的原因之一，是坯體擠出成型時(shí)中部快邊部慢的坯條斷面擠出速度，造成坯體密實(shí)度中緊邊松的差異。產(chǎn)生這種強(qiáng)度差異的原因，主要是機(jī)頭（芯架）的設(shè)計(jì)、制作、安裝不妥當(dāng)。因?yàn)榭招拇u坯體是依靠擠磚機(jī)的螺旋軸在機(jī)體內(nèi)快速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生擠壓力，將已攪拌均勻并已真空的混合料擠入泥缸，經(jīng)機(jī)頭（芯架）擠出成型。在將混合料擠壓成型的過程中，如果泥缸（機(jī)頭）中央的擠壓力大于四周，不均勻的擠壓力會(huì)導(dǎo)致坯條斷面的擠出速度中快邊慢，造成坯體的密實(shí)度中緊邊松。要使坯條斷面的擠出速度平衡，必須從研制芯架的形態(tài)結(jié)構(gòu)及其安裝位置入手，將螺旋軸運(yùn)轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的擠壓力均勻傳至坯條四周。

　　消除坯條斷面擠出速度中快邊慢現(xiàn)象的方法，是合理調(diào)節(jié)芯桿的長短度和芯頭的大小格度及其不同錐度，是坯條斷面的擠出速度平衡。為達(dá)到此目的，必須將芯頭的長短度由中間向四周遞減；如果局部的擠出速度不均勻，快的部位可增大芯頭的長度（增大摩擦阻力）或減小心頭的錐度，以調(diào)勻坯條斷面的擠出速度；慢的部位可采用相反的方法調(diào)節(jié)。

　　二、混合料經(jīng)芯架分離后愈合不良

　　煤矸石淤泥空心磚成型時(shí)刀架離機(jī)口太近，擠出區(qū)太短，導(dǎo)致混合料經(jīng)芯架分離后愈合不良，使成型坯體產(chǎn)生規(guī)律性裂紋。例如，KPI型20孔空心磚芯架裂紋產(chǎn)生的原因，最主要的是大刀片至機(jī)口前的長度不合理。解決混合料不良問題的方法是改造芯架，將其愈合（視機(jī)而定）呈流線型探入機(jī)頭，使混合料經(jīng)過芯架時(shí)有充分愈合的機(jī)會(huì)。

　　大刀片末端至機(jī)口前的長度，對產(chǎn)生芯架裂紋的影響因素頗多。消除的方法是改進(jìn)芯架，愈合大刀片至機(jī)口前的長度，使刀架的底座遠(yuǎn)離機(jī)口的后端，保持刀架、芯桿之前分布對稱；機(jī)口后端的大小刀片最厚橫截面之和應(yīng)與機(jī)口前的芯頭厚度橫截面之和基本相等。改進(jìn)的方法是將芯架中的主刀片加厚加長，使底座遠(yuǎn)離機(jī)口，以免造成扭曲損壞。例如，原芯架寬度45mm的可改成60mm；原兩邊腳長80mm的可改為120mm；原主刀片厚度10mm的可改為12mm。這便加厚加長了芯架中的主刀片，愈合了主刀片末端至機(jī)口前的長度，使底座遠(yuǎn)離了機(jī)口，可增加坯體的強(qiáng)度，解決了扭曲損壞坯體的工藝技術(shù)問題。保持刀架厚度橫截面之和與芯頭厚度橫截面之和基本相等的最佳方法，是采用彈簧鋼板做刀架，使其有脹縮的空間，以維持坯條四周的擠出速度平衡。改進(jìn)后的芯架調(diào)試度為2mm～3mm，以增大孔壁（邊肋）的厚度，增強(qiáng)坯體的密實(shí)度。

　　合理設(shè)計(jì)、制作、安裝好芯架，使坯條斷面的擠出速度均勻一致。最合理的坯條斷面擠出速度是：開始擠出時(shí)的坯條面四周向中間回縮成彎月面型但從四周到中間的坡率不得超過3%～5%。

　　三、坯體孔壁（邊肋）的厚度不均勻

　　坯體孔壁（邊肋）的厚度不均勻，導(dǎo)致干燥過程中的脫水收縮應(yīng)力不一致而干裂。引起坯體開裂的主要原因，是擠出成型時(shí)芯頭走偏。消除的方法是及時(shí)調(diào)整芯架、擺正芯頭，使擠出成型時(shí)的坯體孔壁（邊肋）厚度均勻一致，以消除裂紋。

　　矸石淤泥空心磚芯架裂紋產(chǎn)生的原因，除上述諸多因素外，還與原材料處理、混合料攪拌、成型水分和自然氣候等因素密切相關(guān)。因此，生產(chǎn)煤矸石淤泥空心磚，既要合理設(shè)計(jì)、制作、安裝機(jī)頭（芯架），并定期調(diào)整、維修、更換，又要選用經(jīng)過風(fēng)化的陳矸石和淤泥，合理確定煤矸石與淤泥的配合比，按照粉碎、篩分、混合、攪拌等成產(chǎn)工藝的要求，科學(xué)處理好混合料。

　　煤矸石經(jīng)粉碎、篩分后的顆粒粒徑應(yīng)小于0.3mm，燒矢量應(yīng)小于10%，活性SiO2應(yīng)大于50%，SO3應(yīng)小于3%。煤矸石的選擇以含碳量高、發(fā)熱量為（1.2～1.5）×4.186kJ/㎏的風(fēng)化矸石為宜。經(jīng)粉碎后，用孔徑小于0.3mm的震動(dòng)篩篩分，使其粒徑小于0.3mm。然后按比例進(jìn)行均勻摻配，摻配量應(yīng)視淤泥塑性的高低和煤矸石熱量的大小而定，一般摻配量為：當(dāng)湖泊淤泥的塑性指數(shù)大于等于15，煤矸石的發(fā)熱量為（1.2～1.5）×4.186kJ/㎏時(shí)，煤矸石與淤泥的比率為30%∶70%～35%∶65%；若煤矸石的發(fā)熱量為（1～1.2）×4.186kJ/㎏，則其與淤泥的比率為35%∶65%～40%∶60%；當(dāng)煤矸石發(fā)熱量為（1.6～1.8）×4.186kJ/㎏時(shí)，其與淤泥的比率為25%∶75%～30%∶70%。煤矸石的物理性能（見表1）和化學(xué)性能（見表2）應(yīng)符合生產(chǎn)工藝的要求，細(xì)碎煤矸石的顆粒組成及收縮率和發(fā)熱量，應(yīng)符合表3的要求。

　　矸石和湖泊淤泥須經(jīng)過困存、風(fēng)化，陳矸石經(jīng)粉碎、篩分后，按比與淤泥進(jìn)行均勻混合、攪拌、捏練，澆勻水分后進(jìn)行陳化，待混合料陳腐熟化后，保持適中稠度投入使用。將成型水分控制在18%～20%之間，用攪拌機(jī)將混合料攪勻捏實(shí)，使坯體的成型水分均勻分布，以維持脫水收縮速度一致，防止裂紋。