石英廢砂仍含有50%-70%的二氧化硅，是生產(chǎn)蒸壓磚的理想原材料。在開采石英后，含有大量的石英尾礦廢棄。在開采其他礦石時，也會因為伴生石英，而將石英廢棄。在許多礦區(qū)，會看到含硅量很高的廢石。將這些高硅含量的廢石破碎、粉磨，均可成為蒸壓磚的好原料。
    另外，不少選礦廠在選出目的礦物后，所廢棄的礦尾砂也均有較高的硅含量。一般來說，硅含量大于60%，均可以用于生產(chǎn)蒸壓磚。
    上述石英廢礦砂和其他高硅含量的尾礦砂，均可采用下述蒸壓方法蒸壓，只是在配料時略加調(diào)整而已。
    這里介紹的蒸壓磚工藝設備是一種先進的技術路線，有不少技術措施均有創(chuàng)新性，可資借鑒。
(1)原料
①高硅廢砂。包括各種硅含量較高的石英廢砂和其他尾礦砂，也可以是荒砂、海砂等。最好硅含量大于80% 9·量低也應達到60寫。硅含量較低時，可采用部分砂子補硅。
    高硅廢砂的有機物含量應盡量少，最好符合普通砂的質量標準，含水率一般為2%一5%，不應含水量太大。
    ②石灰。應采用生石灰。生石灰中的活性氧化鈣含量為60% ---80 -80o，越高越好。使用前應采用球磨機或雷蒙磨磨細，細度達到180目篩余15%一20%    ③活化劑。提高硅鈣的反應速度，促進其反應產(chǎn)物的生成，縮短反應時間，降低蒸壓成本，同時也提高了磚的強度。
(2)配合比
高硅廢砂60%^-88%(提供硅質)    生石灰12%一1300(提供鈣質)    砂子。^-30%(補充硅質)    活化劑。.3%-0.5%(促進反應)土或其他增貓劑微量(提高成型塑性)。   
(3)生產(chǎn)工藝流程生產(chǎn)工藝流程見圖9-4，不同廢渣可在原料處理工藝方面略加調(diào)整。
(4)全自動工業(yè)化生產(chǎn)的工藝設備
①原材料處理。原材料應根據(jù)各地實際情況經(jīng)過檢驗和試驗，必須符合工藝生產(chǎn)基本要求。砂子應據(jù)粗細分開堆放貯存，多雨地區(qū)應建倉貯存，水分控制小于或等于10%，可采用多斗式輸送均化形式(如圖9-5所示)。
    在國外石灰早已商品化，粉磨后由泵車直人貯罐。國內(nèi)目前仍普遍由老式立窯鍛燒，灰塊欠燒、過燒，水化經(jīng)常出現(xiàn)不充分，質量很不穩(wěn)定，故進廠破碎后可采用較經(jīng)濟的倉式均化，保證石灰質量接近和批量穩(wěn)定(見圖9-6) ,②混合料制備。混合材料的均勻性對保證產(chǎn)品的質量是極其重要的，現(xiàn)在的工藝磨細石灰較多采用單雙管螺旋給料機，作連續(xù)式體積計量，配合雙臥軸葉片攪拌機混合輸送配料，計量攪拌精度、均勻性都不高。實踐證明，只有采用間歇斗式重量計量，配合間歇式強制攪拌機才能實現(xiàn)配比準確，得到均勻混合料。砂子及水亦應同時配合采用體積重量計量(見圖9-7)0    砂子用電磁振動給料;灰粉用雙速單管螺旋給料，開始時快速輸送，接近稱量時變?yōu)槁龠\行，達到稱量要求時關閉氣閥。稱量后各自放人貯存，倉下砂由調(diào)速帶輸送?；曳塾扇~輪給料器輸送，兩者調(diào)節(jié)輸送速度，確?；疑巴瑫r加人已開動的強制攪拌機，并確保干料預拌均勻，預拌后加人水。水量控制可用較經(jīng)濟的貯水器的上下限位調(diào)節(jié)每次加水量，整個配件程序最好用計算機自動控制。
    ③混合料消化。目前絕大多數(shù)廠家使用間歇式消化倉，料裝滿后停留2^-3h熟化，經(jīng)常發(fā)生結倉現(xiàn)象，出料呈漏斗狀，使先后進出倉料次序混亂，出料量也難以控制，嚴重影響二次攪拌加水混合質量和后工序的壓制成型。
    現(xiàn)介紹一種先進的振動式消化倉，其原理是:下料錐設置兩個水平振動器使錐體處于振動狀態(tài)，錐體內(nèi)凸臺及上缸體分料錐體使混合料有次序地下落，物料沿筒體橫截面均勻下落，調(diào)節(jié)水平振動器速度使料下落所需時間剛好等于物料所需的熟化時間。分料錐體及下料錐體采用夾層結構，可通人蒸汽防止粘料，提高料溫加速混合料的消解，倉體內(nèi)設有防粘料內(nèi)襯(如圖9-8所示)。
    ④成型設備。成型壓磚機是國內(nèi)與國外先進水平差距最大的設備，國內(nèi)幾十年來仍用手工碼坯的八孔、十六孔轉盤壓磚機或杠桿壓磚機作主要設備。國外壓磚機早已向自動化、液壓、高產(chǎn)量、多功能、成型產(chǎn)品系列化、空心化的方向發(fā)展。主要分為兩類:一是壓力大，外形較小的全自動液壓壓磚機;二是原理較簡單、易于維修的自動機械壓磚機。
    a.填料。轉盤式壓磚機采用槳葉式給料，下料時兩葉片靠立軸旋轉撥料至?？?，物料幾乎沒有下壓填料作用，?？资芰蠒r很不均勻，特別是在料盤底積料時更為嚴重?；_式磚機采用框架式給料，兩臥軸帶框和齒耙作反向旋轉，下料時將下落物料順勢加速壓人模孔，有強制填料作用，填料密度、變異系數(shù)、均勻性均優(yōu)于前者。
    b.加壓。轉盤式壓磚機靠人工手輪調(diào)節(jié)軌道活塞高低改變?？咨疃?，控制填料量來改變成型壓力，難以適應物料變化帶來的壓力波動?；_式磚機根據(jù)每次的成型壓力檢測填料量，通過機械傳動裝置自動調(diào)節(jié)填料時間和模孔深度，較容量適應物料干濕和物料變化帶來的壓力波動。盤轉式磚機每次只能固定壓制2塊普通磚，加壓只有約is，壓力峰值沒有停留時間，不利于物料排氣，磚坯易于產(chǎn)生分層裂紋;一般沒有超壓保護裝置，機臺易過載損壞。滑臺式磚機每次成型8-14塊普通磚，加壓過程約有4s，峰值可停約1^-1.5s，通過更換模具可生產(chǎn)多規(guī)格制品及空心的磚坯。超壓或壓力不足時會通過上壓模液壓穩(wěn)定裝置卸荷或停止壓制，起到保證質量及保護壓磚機構的作用，大大減少維修工作量。
    C.頂出及取碼坯。轉盤式壓磚機磚坯靠轉盤推模體沿圓周軌道斜面向上走的分力頂出(原使用曲軸凸輪和脫模裝置，但由于種種原因已很少使用)。頂出力量不垂直于坯體，而是采用磚坯大面向上的成型方式，這不利于模體面板與坯體底部大面的均勻受力接觸，特別是在模體四個側面、上下模板及模體滾子磨損嚴重時，坯體易于在頂出受力時產(chǎn)生分層、斜裂、掉棱缺角現(xiàn)象。頂出后靠手工碼坯直接放在蒸養(yǎng)車上人工擺放，難以保證坯體的質量和外觀。
滑臺式壓磚機設有專用頂出工位和機構，活塞向上垂直頂出，采用磚坯條(或頂)面向上立排放的形式，利于坯體脫模受力，頂出后自動取坯放至鋼帶上，由碼坯機按要求自動排放在蒸養(yǎng)小車上，磚坯外觀質量良好。
    由以上對比可以看出，國產(chǎn)現(xiàn)用的轉盤式壓磚機難以滿足進一步提高磚坯質量、提高勞動生產(chǎn)率、既可生產(chǎn)實心磚又可生產(chǎn)空心磚、達到產(chǎn)品系列化的要求。應根據(jù)目前國情發(fā)展一些填料均勻、自動調(diào)節(jié)成型壓力、坯體立排放、一次多塊成型，并設有合理的頂出、取碼坯機構和可更換模具生產(chǎn)多規(guī)格空心磚坯體的壓磚機組。
設計應多采用特殊機械結構及液壓自動化技術，以滿足成型設備的發(fā)展要求。
    ⑤蒸壓養(yǎng)護設施。蒸壓工序是磚坯生產(chǎn)后磚能否獲得良好綜合性能關鍵環(huán)節(jié)，從蒸壓工藝制度來看，國內(nèi)與國外差距不大，表面看國內(nèi)只是壓力偏低些，但展開整個過程分析，仍存在不少差距。主要是蒸壓排冷凝水及自動檢測控制設備配置不足，大多數(shù)企業(yè)仍沿用手工操作，甚至供回汽沒有安裝止回裝置，也沒有安裝定時檢修排水裝置，無法保證及時排除冷凝水以使釜上下溫差接近一致，升溫、恒溫、降溫都無法保證在既定的工藝制度參數(shù)下進行，且溫度壓力波動很大。國外蒸壓按蒸壓工藝理想曲線調(diào)節(jié)全過程的壓力和溫度，安裝有完善的管道和自動排水系統(tǒng)，實現(xiàn)自動操作，并有良好的釜體保溫功能和冷凝水廢蒸汽循環(huán)利用節(jié)能系統(tǒng)，雖然設置投資較大，但從產(chǎn)品質量、勞動生產(chǎn)率、安全及節(jié)能方面考慮仍是非常必要的。在目前現(xiàn)有條件下，至少應設有供回汽止回及自動定時排冷凝水裝置和廢水汽循環(huán)利用系統(tǒng)設備，以滿足工藝基本要求。
    綜上所述，要提高蒸壓磚質量，必須從原材料選用、均化至蒸壓養(yǎng)護工序都加以重視，應參照國外先進的經(jīng)驗，結合國內(nèi)實際情況對現(xiàn)有的工藝和設備進行改進，才能使產(chǎn)品上規(guī)模上檔次。
(5)蒸壓磚生產(chǎn)線自動化系統(tǒng)設計
①工藝流程。蒸壓磚的生產(chǎn)工藝復雜，控制要求高。生產(chǎn)蒸壓磚的設備主要由配料機、攪拌機、壓磚機、碼垛機組成。其基本流程如圖9-9所示。
    要實現(xiàn)上述工藝過程，其電氣系統(tǒng)的設計要求高，控制點(壓力控制、稱重控制、時間控制、溫度控制、位置控制等)多且分散，電氣控制十分復雜。因此，蒸壓磚廠的控制采用了當今工業(yè)控制領域里廣泛使用的可編程序控制器(PLC)，通過通訊總線與總中央控制計算機相連，構成集散系統(tǒng)，從而大大提高了生產(chǎn)蒸壓磚的自動化水平和系統(tǒng)運行的可靠性，經(jīng)濟效益顯著。
    ②系統(tǒng)結構。所謂基于PLC的集散式控制系統(tǒng)即是以PLC和智能儀表構成現(xiàn)場控制層，通過通訊總線與中央監(jiān)控層的工業(yè)控制PC機進行數(shù)據(jù)通訊，為監(jiān)控層提供數(shù)據(jù)服務并接受來自監(jiān)控層的命令。中央監(jiān)控層的工業(yè)控制計算機進行數(shù)據(jù)通訊，實現(xiàn)從材料采購、生產(chǎn)、銷售及生產(chǎn)管理整個生產(chǎn)過程的計算機信息管理系統(tǒng)(簡稱CIMS系統(tǒng))，系統(tǒng)構成簡圖如圖9-10所示。
    由于可編程序控制器具有控制功能強、可靠性高、編程簡單、體積小、使用方便、抗干擾性強等優(yōu)點，上述控制系統(tǒng)以可編程序控制器作為控制中心，采用了上位機/下位機的控制模式?？刂葡到y(tǒng)中對蒸壓磚生產(chǎn)中主要設備(配料機、壓磚機、碼垛機)分別由單獨的PLC上位機與PLC下位機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊，使整個生產(chǎn)過程協(xié)調(diào)運轉，實現(xiàn)集散控制;其他控制簡單的機械(攪拌機、球磨機、蒸壓釜)可直接掛在PLC上位機上，生產(chǎn)蒸壓磚的整個過程由PI一上位機統(tǒng)一控制。為了提高生產(chǎn)過程的自動化程度，可將工業(yè)計算作為監(jiān)控機與上位PI一連接起來，工控機作為上位機提供良好的人機界面，進行機通訊，PLC上位機與PLC下位機通訊，整個系統(tǒng)在工業(yè)計算的指揮下協(xié)調(diào)、統(tǒng)一運轉。根據(jù)蒸壓磚廠的規(guī)模?？蓪⒐I(yè)計算通過工廠以太網(wǎng)與其他部門的個人計算機進行中、遠程通訊，實現(xiàn)從材料管理、生產(chǎn)管理、財務管理、人員管理的現(xiàn)代化工廠模式。
    ③系統(tǒng)設計。蒸壓磚廠控制系統(tǒng)結構的計算機系統(tǒng)，可將計算機分為三級:生產(chǎn)管理計算機(個人計算機、工業(yè)控制計算機);工藝過程控制計算機(上位PLC);直接控制生產(chǎn)設備的計算機(下位PLC)?？刂茐捍u機的下位PLC，控制“下模一布料一壓磚~脫模~取磚”這一生產(chǎn)一模磚的工藝過程，并使這一過程正確的循環(huán)進行。工藝過程控制計算機(上位PLC)的控制功能應具有管理全部設備、掌握各種設備的工作狀況，并且向各設備發(fā)出啟動、停止、分流等指令的功能。生產(chǎn)管理計算機的控制功能主要是監(jiān)控整個機械設備的運行狀況，及時發(fā)出各種指揮信息，確保系統(tǒng)正常運轉，同時實現(xiàn)工廠從采購、生產(chǎn)、銷售到人員管理的現(xiàn)代管理體系。根據(jù)三級計算機的功能，在系統(tǒng)開發(fā)時間根據(jù)工廠的資金情況分期投資，先開發(fā)直接控制生產(chǎn)設備的計算機系統(tǒng):配料機控制系統(tǒng)、壓磚機控制系統(tǒng)、碼垛機控制系統(tǒng)，其他輔助設備攪拌機、球磨機、蒸壓釜的控制采用點動方式進行控制。這樣可以使蒸壓磚廠正常生產(chǎn)。該級計算機系統(tǒng)的設計，只考慮單機的工藝流程，下面以壓磚機為例介紹控制設計的過程。
    a.單機運行控制。壓磚機的工藝流程為開機，啟動液壓系統(tǒng)，由液壓系統(tǒng)驅動完成“下模~布料一壓磚一脫模一取磚”的工藝過程，其系統(tǒng)結構見圖9-11，實現(xiàn)單步運行的系統(tǒng)硬件簡圖見圖9-12。
    圖中A1, A2, A3是全自動、單循環(huán)和單步運行選擇按鈕，當按下單步運行按鈕A3 , PLC的記憶功能將記住這個選擇，再按下下模按鈕A49 PLC記憶該命令，并根據(jù)機械系統(tǒng)的要求分別出模箱下、針板上的下模命令:布模結束，按下布料按鈕A5, PLC記憶該命令，并根據(jù)機械系統(tǒng)的要求分別發(fā)出料車進、料車退的布料命令;布料結束，壓磚按鈕A6 9 PLC記憶該命令，并根據(jù)機械系統(tǒng)的要求分別發(fā)出針板下、模箱上、壓頭上的脫模命令;脫模結束，按下取磚按鈕A7，放磚按鈕A8, PLC記憶該命令，并根據(jù)機械系統(tǒng)的要求分別發(fā)出機械手進、夾磚、機械手退、把磚放到皮帶機上的取磚命令。同樣的方法可以設計單循環(huán)、全自動控制運行方式。
    從壓磚機的PLC控制系統(tǒng)可以看出，單機控制系統(tǒng)基本是一個相對獨立的控制系統(tǒng)，完全可以獨立運行。同樣的方法可以開發(fā)配料機控制系統(tǒng)、碼垛機控制系統(tǒng)(免燒磚機)。
    b.聯(lián)機運行控制。單機運行要求的操作人員多，對操作人員的素質要求高，而且容易造成單機之間運行的不協(xié)調(diào)，影響生產(chǎn)率。在條件允許的情況下，可以對控制系統(tǒng)進行二次開發(fā)，利用一個上位PLC與PLC下位機之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。由上位PLC根據(jù)現(xiàn)場情況分別發(fā)出啟動、停止、分流等命令，使整個生產(chǎn)過程協(xié)調(diào)運轉，實現(xiàn)集散控制。這部分控制系統(tǒng)的設計方法，與單機運行控制系統(tǒng)的設計類似，把各個單機設備的運行狀況作為上位PLC的輸人信號，進行邏輯運算，用上位PLC的輸出作為下位PLC的輸人信號，向下位PLC分別發(fā)出啟動、分流、停止等控制信號，完成控制過程。
    c.全自動化的蒸壓磚廠控制。作為工業(yè)過程的自動化控制，集散式控制系統(tǒng)已基本可滿足機械設備自動化控制要求。為了使灰砂磚廠各個部門統(tǒng)一管理、協(xié)調(diào)工作、提高工廠的管理水平，在實際中可以對控制系統(tǒng)進行進一步開發(fā)。
    工業(yè)控制計算機的通用型工業(yè)監(jiān)控組態(tài)軟件，以通用C語言作為基礎開發(fā)語言，利用這些組態(tài)軟件可方便、快捷地開發(fā)出界面友好、操作簡便、功能齊備、運行可靠的系統(tǒng)監(jiān)控程序，而且程序易于修改、通用性強。利用工業(yè)控制計算機作為監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)控機械設備的運行狀況，并且與上位PI一實現(xiàn)通訊，向上位PLC發(fā)出指揮命令。在監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)一指揮下，可確保整個機械裝置安全運轉，生產(chǎn)的磚坯質量穩(wěn)定，避免了生產(chǎn)過程的浪費現(xiàn)象。同時監(jiān)控系統(tǒng)可以與工廠中其他部門(采購部門、銷售部門、人事部門、財務部門)的個人計算機組成局域網(wǎng)，對整個蒸壓磚廠實現(xiàn)全自動化管理。