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(1.山西省建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030013；2.雙鴨山東方墻材集團(tuán)有限公司，北京 102602)

引言

生產(chǎn)燒結(jié)磚瓦的原料的性能、生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品性能質(zhì)量，主要是由原料的礦物成分決定。當(dāng)?shù)V物成分適合制磚的原料或合理?yè)脚浜玫幕旌狭弦唤?jīng)確定，則其礦物組成、化學(xué)成分就不再變化，由礦物組成決定的制磚工藝、產(chǎn)品性能也基本不變。這種原料最終適合制什么磚及如何制磚，則由該原料的顆粒組成來(lái)決定。原料的顆粒組成，對(duì)于確定生產(chǎn)什么品種、規(guī)格的磚和制定相應(yīng)合理的生產(chǎn)工藝技術(shù)，以及提高產(chǎn)品的性能質(zhì)量具有極為重要的作用，其重要性僅次于原料的成分組成。

1 原料顆粒組成控制的技術(shù)指標(biāo)

1.1 臨界顆粒

臨界顆粒是指原料顆粒組成中工藝所允許的最大尺寸顆粒，也稱(chēng)極限粒度、極限最大顆粒。臨界顆粒對(duì)原料的組成和制備、坯體的成型和焙燒、制品的結(jié)構(gòu)和外觀及其他性能都有一定的影響，應(yīng)根據(jù)原料的特性、制品的品種與規(guī)格尺寸、對(duì)制品性能的要求以及選用的生產(chǎn)工藝與設(shè)備而合理確定。所有的磚瓦生產(chǎn)企業(yè)都知道要重視控制生產(chǎn)原料的臨界顆粒，都會(huì)根據(jù)自己原料的特點(diǎn)選用破碎、粉碎甚至磨機(jī)細(xì)磨等方式把原料加工到需要的細(xì)度，然后通過(guò)篩選來(lái)保證原料臨界顆粒的粒徑(或稱(chēng)粒度)不超過(guò)工藝規(guī)定的要求。

一般生產(chǎn)普通磚或多孔磚要求原料臨界顆粒應(yīng)<2 mm，至少粉碎后2 mm篩上料≯3%;而生產(chǎn)大塊、薄壁、高孔洞率、高強(qiáng)制品的原料的臨界顆粒應(yīng)<1 mm，但與選用的成型設(shè)備及成型工藝的不同而有所區(qū)別，并且希望顆粒越細(xì)小越好，細(xì)小顆粒越多越好。這是因?yàn)椋?/p>

(1)細(xì)小顆粒可提高原料的塑性指數(shù)，提高坯體成型能力。對(duì)于同一種物料，顆粒越細(xì)小其塑性指數(shù)就越高。例如北京郊區(qū)某種頁(yè)巖，在實(shí)驗(yàn)室將其粉碎至1 mm以下測(cè)定塑性指數(shù)為8，而粉碎到0.1 mm以下再測(cè)定塑性指數(shù)則為17。顆粒細(xì)小了，原料塑性提高了，成型相對(duì)較容易，坯體質(zhì)量也較好。如果原料顆粒粗大，其塑性指數(shù)就降低，成型擠出的壓力就需增大，需要采用半硬擠出或硬擠出成型設(shè)備，這對(duì)成型設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度和動(dòng)力都會(huì)有較高的要求。臨界顆粒太大時(shí)，即使其數(shù)量很少，也能導(dǎo)致坯體成型困難，外觀質(zhì)量差，濕坯強(qiáng)度低，干燥壓裂多，還易堵塞機(jī)口芯頭、易阻斷切坯鋼絲，造成頻繁停產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率達(dá)20%以上。

有必要強(qiáng)調(diào)的是，在解讀原料試驗(yàn)報(bào)告中的塑性指數(shù)時(shí)，一定要注意實(shí)驗(yàn)室是將物料粉碎至臨界顆粒多么大的條件下測(cè)定的塑性指數(shù)。如果實(shí)驗(yàn)室將物料粉碎到0.1 mm以下測(cè)定塑性指數(shù)為10，并不代表這種原料的塑性就好，實(shí)際上這種物料可能塑性很低而不能使用。因?yàn)楣S在實(shí)際生產(chǎn)中不可能也將原料都粉碎到0.1 mm以下(經(jīng)濟(jì)上不合理)。如果工廠實(shí)際控制的臨界顆粒為2 mm，甚至1 mm時(shí)，這種原料的塑性指數(shù)可能要遠(yuǎn)低于10而難以使用。鑒于實(shí)驗(yàn)室測(cè)試環(huán)境與工廠實(shí)際生產(chǎn)條件不同，建議實(shí)驗(yàn)室測(cè)定原料塑性指數(shù)的臨界顆粒為1 mm，這樣測(cè)定的塑性指數(shù)比較接近于工廠生產(chǎn)原料臨界顆粒2 mm時(shí)的工藝性能。

(2)細(xì)小顆?？稍黾又破返拿軐?shí)度，提高產(chǎn)品強(qiáng)度。原料破碎顆粒越小，則顆粒之間的空隙總量就越小，成型的坯體密實(shí)性就越高，經(jīng)焙燒后制品的抗壓強(qiáng)度高，抗凍性能和耐久性能好。

(3)有的原料中含有含碳酸鹽礦物(方解石、白云石)的石灰石、白云巖、碎屑巖、泥灰?guī)r等對(duì)制品有害的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)顆粒如果粒徑>0.5 mm，焙燒后會(huì)引起制品發(fā)生石灰爆裂；粒徑>0.5 mm的顆粒較多時(shí)，也會(huì)因焙燒后形成的CaO、MgO吸收空氣中的水分生成Ca(OH)2、Mg(OH)2，致使體積膨脹而產(chǎn)生破壞應(yīng)力。因此，對(duì)含有這些雜質(zhì)的原料需粉碎至更細(xì)。

1.2 原料的顆粒級(jí)配

原料中的顆粒大小不一，形狀各異。臨界顆?？刂坪玫脑希彩怯尚∮跇O限顆粒的各種不同粒徑的顆?；旌辖M成。將顆粒粒徑按一定尺寸的界限分為大、中、小幾級(jí)，各級(jí)之間的質(zhì)量比例組合(一般以總質(zhì)量的百分比表示)稱(chēng)為原料的顆粒級(jí)配，也稱(chēng)粒徑級(jí)配或粒度級(jí)配，簡(jiǎn)稱(chēng)級(jí)配。由不間斷的各級(jí)粒度組成的稱(chēng)為連續(xù)級(jí)配，只由幾級(jí)粒度所組成的稱(chēng)為間斷級(jí)配。

顆粒級(jí)配直接影響原料的可塑性、制品干燥收縮、氣孔率、燒成收縮和其他燒成性能。對(duì)于同樣的原料，不同的顆粒級(jí)配可以獲得不同的塑性指數(shù)，不同的最佳成型水分，不同的制品干燥收縮和焙燒收縮，不同的焙燒溫度和焙燒范圍，甚至是不同的制品強(qiáng)度及抗凍性能。如果原料的臨界顆?？刂魄‘?dāng)，但顆粒級(jí)配不當(dāng)，同樣會(huì)造成坯體成型困難，或制品裂紋較多、強(qiáng)度不高等缺陷。曾有報(bào)道，赤道幾內(nèi)亞某地的黏土，粒徑>0.02 mm的砂粒占19.4%，其中粒徑>0.1 mm的游離SiO2較多；0.002～0.02 mm的粉粒為7%；粒徑<0.002 mm的黏粒為54%。這種黏土由于粒徑<0.002 mm的顆粒含量很高，塑性高、成型好，但中等顆粒的粉粒太少(7%)，顆粒級(jí)配嚴(yán)重不當(dāng)。采用這種原料的制品焙燒到1 200 ℃還疏松，嚴(yán)重網(wǎng)狀裂紋，磚強(qiáng)度不足MU7.0。類(lèi)似這種情況在我國(guó)的遼寧、安徽、山西、內(nèi)蒙等地的磚瓦企業(yè)也多有發(fā)生。

在實(shí)際生產(chǎn)中，嚴(yán)格控制原料顆粒的合理級(jí)配是非常重要和必要的。根據(jù)制品不同、原料性能不同、成型方式不同等具體條件，對(duì)原料顆粒級(jí)配的要求也不一樣。一般在成型壓力大、塑性低、成型水分少、制品壁厚、強(qiáng)度要求不是很高的情況下，對(duì)原料顆粒的要求可略粗些，細(xì)小顆?？上鄬?duì)少些；若成型壓力較小、塑性高、成型水分較多及制品為大孔洞薄壁制品或生產(chǎn)高檔高強(qiáng)磚時(shí)，要求原料臨界顆粒要細(xì)小，小顆粒要相對(duì)多些。對(duì)于遇水易分化、分散，陳化處理效果顯著的泥土質(zhì)原料的機(jī)械破碎顆?？陕源笮欢鴮?duì)不易分化、較硬的原料則機(jī)械破碎顆粒應(yīng)細(xì)小些，必要時(shí)選用磨機(jī)研磨獲取細(xì)小顆粒。

總之，對(duì)于生產(chǎn)中粉碎并配制好的原料，在臨界顆粒滿足工藝要求的前提下，還必須要求不同粒徑的顆粒連續(xù)級(jí)配，按合理的比例組合，即滿足合理的顆粒級(jí)配。

2 顆粒級(jí)配的表示方式

目前，行業(yè)內(nèi)對(duì)原料大、中、小顆粒每一粒級(jí)的尺寸分級(jí)界線及評(píng)價(jià)顆粒級(jí)配尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，甚至沒(méi)有形成較統(tǒng)一的觀點(diǎn)，GBJ 145—90《土的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》明確僅適用各類(lèi)工程用土，對(duì)其他行業(yè)和生產(chǎn)領(lǐng)域用土需另行單獨(dú)編制。這主要是因?yàn)樯a(chǎn)磚瓦用土的合理顆粒級(jí)配，除與原料的成分、性能有關(guān)之外，首先與生產(chǎn)的制品品種、規(guī)格有關(guān)(例如瓦、實(shí)心磚、多孔磚、空心砌塊、大塊、小塊、孔洞率不同等)，其次與成型方式密切相關(guān)(如濕塑擠出、半硬塑擠出、硬塑擠出或半干壓制成型等)，以及與其他生產(chǎn)條件有關(guān)。因此，行業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了多種不同的顆粒級(jí)配表示方式，而且每種表示方法還有多種不同的指標(biāo)要求。

2.1 表格表示方式

按不同顆粒粒級(jí)及相應(yīng)含量的質(zhì)量百分比編制表格，表示對(duì)原料的顆粒級(jí)配要求。按照制品品種規(guī)格和生產(chǎn)工藝的不同，有的按顆粒大小分為3級(jí)(見(jiàn)表1)，有的分為4級(jí)(見(jiàn)表2)或更多。表格表示方法簡(jiǎn)單明了，直觀易用，能明確但粗略地用數(shù)量表示各粒組含量，可根據(jù)需要把原料顆粒分為多個(gè)粒級(jí)，實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)顆粒組成也容易操作，但要求粒徑分級(jí)合理恰當(dāng)。每一表格指標(biāo)參數(shù)的針對(duì)性和局限性很強(qiáng)，對(duì)大量多種原料進(jìn)行比對(duì)較困難，不能得到直觀結(jié)果。僅僅針對(duì)某一成型方法下的某一制品有效，換一種成型方法或換一種規(guī)格品種則可能有偏差。

表1 軟塑擠出成型的多孔磚物料顆粒級(jí)配要求

表2 半硬擠出成型的多孔磚物料顆粒級(jí)配要求

2.2 圖解表示方式

根據(jù)等邊三角形內(nèi)任意一點(diǎn)到三個(gè)邊的平行距離總和等于該三角形邊長(zhǎng)的原理，繪制一個(gè)等邊三角形圖形，把原料顆粒按適當(dāng)?shù)牧匠叽绶譃榇?、中、?個(gè)粒度級(jí)，三角形每一邊表示1個(gè)粒度級(jí)的百分比含量(質(zhì)量百分比)。根據(jù)檢測(cè)的原料大中小各粒級(jí)含量比值在三角形內(nèi)可以確定惟一一個(gè)點(diǎn)位，這一點(diǎn)對(duì)應(yīng)每一邊所示百分比值，就是該原料這一粒級(jí)的百分比含量。反過(guò)來(lái)，三角形內(nèi)任何一個(gè)點(diǎn)都可以通過(guò)相對(duì)應(yīng)的三條邊找到3個(gè)粒級(jí)的百分比含量，合計(jì)為100%。三角形圖解法只能將顆粒粒級(jí)分成3級(jí)，每一邊表示1個(gè)粒極，所以也稱(chēng)三元圖解法、三因素圖解法或三角坐標(biāo)法。

磚瓦行業(yè)運(yùn)用三角形圖解表示原料顆粒級(jí)配最早的是德國(guó)的尼斯波爾和威克萊，他們編制的尼斯波爾-威克萊三角圖對(duì)磚瓦行業(yè)影響很大(見(jiàn)圖1)。該三角圖將原料顆粒分成3個(gè)粒級(jí)：黏土粒級(jí)(粒徑<2 μm)，粉土粒級(jí)(粒徑2～20 μm)，砂土粒級(jí)(粒徑>20 μm)。在三角形內(nèi)歸集劃定了代表適合生產(chǎn)實(shí)心磚、多孔磚、瓦、薄壁樓板磚的不同品種的區(qū)域，有的區(qū)域互相重疊，重疊區(qū)域代表相應(yīng)的多個(gè)品種。按對(duì)原料檢測(cè)3個(gè)粒級(jí)的百分比含量確定的點(diǎn)位，落在三角圖的哪個(gè)區(qū)域，則表示該原料可以生產(chǎn)這個(gè)區(qū)域所代表的制品品種。顯然，尼斯波爾-威克萊三角圖包含的信息量很多，應(yīng)用范圍很廣，適用多品種制品，實(shí)用價(jià)值很高，但也有很強(qiáng)的局限性。因?yàn)樵搱D是尼斯波爾和威克萊根據(jù)德國(guó)地區(qū)多處黏土的實(shí)際檢測(cè)、試驗(yàn)結(jié)果整理匯編的，它只適用于礦物成分和化學(xué)分析已證實(shí)可以生產(chǎn)燒結(jié)磚瓦的黏土，而對(duì)頁(yè)巖、煤矸石或其他原料未必適用；它只適用于軟塑擠出成型工藝，而對(duì)半硬擠出和硬擠出成型工藝未必適用；對(duì)德國(guó)以外地區(qū)的黏土也不一定準(zhǔn)確可靠。盡管如此，尼斯波爾-威克萊三角圖還是非常有參考價(jià)值的工具，有助于對(duì)多種類(lèi)型原料混合或摻配添加劑以提高原料性能的分析判斷。我們可以根據(jù)自己的原料的顆粒分析結(jié)果，借鑒三角形圖解法分析研究原料顆粒組成對(duì)生產(chǎn)工藝技術(shù)的影響。

圖1 尼斯波爾-威克萊三角圖

2.3 直角坐標(biāo)表示方法

在直角坐標(biāo)系中，用原料顆粒的粒徑表示橫坐標(biāo)，以小于該粒徑的累計(jì)百分比含量為縱坐標(biāo)，在此坐標(biāo)系中表示這兩者的關(guān)系曲線稱(chēng)為顆粒粒徑級(jí)配累計(jì)曲線法(見(jiàn)圖2)?？v坐標(biāo)為零至100%，橫坐標(biāo)為由小到大或由大到小的粒徑值，一般是根據(jù)篩分法測(cè)定各粒級(jí)得到的數(shù)據(jù)繪制。從理論上講，正常的顆粒粒徑分布累計(jì)曲線應(yīng)是一條完整的S形曲線，但實(shí)際上沒(méi)有一種原料的曲線是完全的S型曲線，而且也不都是光滑的S形曲線。這種曲線是顆粒累積分布的表示方法，可以直觀方便地求得任一粒徑以下區(qū)段的累積百分含量和這一百分含量?jī)?nèi)的最大粒徑，可以對(duì)原料顆粒級(jí)配進(jìn)行定量分析，還可以同時(shí)比較多個(gè)樣品顆粒級(jí)配的曲線。一般原料顆粒累計(jì)曲線比較平緩，粒度變化范圍寬，顆粒不均勻則為顆粒級(jí)配比較好。如果累計(jì)曲線整體比較陡，粒度變化范圍窄，顆粒大小較均勻則為顆粒級(jí)配不良。另外，可以從該圖求得原料的平均顆粒和根據(jù)工藝要求設(shè)定的控制粒徑、有效粒徑，并可由此計(jì)算出原料顆粒分布的均勻系數(shù)和曲線曲率系數(shù)。其中均勻系數(shù)反映原料顆粒大小不同的粒組分布情況，其值越大表示顆粒大小分布范圍越大，級(jí)配越好，可能容易獲得制品較大的密實(shí)度。曲率系數(shù)反映曲線的整體連續(xù)性能，可以判定原料顆粒粒徑大小的連續(xù)程度。這兩項(xiàng)系數(shù)指標(biāo)同時(shí)均良好時(shí)，即可判斷原料的顆粒級(jí)配比較合理。具體計(jì)算方法可參閱GBJ 145—90《土的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)》。但這兩項(xiàng)系數(shù)的最佳指標(biāo)應(yīng)根據(jù)磚瓦行業(yè)生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)、原料的成型方式及制品品種規(guī)格的不同來(lái)分析確定。

圖2 顆粒粒徑級(jí)配累計(jì)曲線

2.4 直方圖表示方法

顆粒組成的直方圖表示方法是采用激光粒度儀對(duì)原料粒度檢測(cè)后自動(dòng)打印的多種報(bào)告單中的一種(同時(shí)還有顆粒粒徑分布累積曲線等)，它是根據(jù)儀器測(cè)定的各粒級(jí)區(qū)間粒度體積百分比含量數(shù)據(jù)自動(dòng)繪制的直方圖(見(jiàn)圖3)，又稱(chēng)顆粒區(qū)間分布圖或顆粒頻率分布圖。它表示各粒徑區(qū)間中顆粒的百分含量，一般同時(shí)打印相對(duì)應(yīng)的各粒徑區(qū)間粒度分布數(shù)量的表格。激光粒度儀檢測(cè)顆粒組成數(shù)值精細(xì)準(zhǔn)確，打印的直方圖方便查看各粒級(jí)的顆粒占全部原料的百分比，可以直接得知每一級(jí)顆粒含量的多少，與顆粒粒徑分布累積曲線結(jié)合起來(lái)可以很詳細(xì)準(zhǔn)確地分析判斷原料顆粒級(jí)配的好壞及問(wèn)題所在。但不方便之處是該指標(biāo)參數(shù)和曲線給出的百分比的計(jì)量單位是體積百分比率(包括顆粒累積曲線)，如果工廠生產(chǎn)中原料的混合及摻配采用的是質(zhì)量百分比計(jì)量，那么使用時(shí)還需要按原料的密度進(jìn)行換算。

圖3 顆粒粒徑組成直方圖

3 原料的顆粒離析現(xiàn)象

3.1 顆粒離析

顆粒離析又稱(chēng)顆粒偏析、粒度偏析，簡(jiǎn)稱(chēng)離析或偏析，是指原料中已經(jīng)混合很均勻的顆粒發(fā)生了一定程度的分離，按顆粒的大小或輕重各自聚集的現(xiàn)象，形成按大中小顆粒分層、分聚結(jié)構(gòu)。原料發(fā)生顆粒離析后，破壞了原料的混合均勻度，將嚴(yán)重影響坯體成型和坯體的結(jié)構(gòu)，降低制品的質(zhì)量，是磚瓦生產(chǎn)中應(yīng)該重視和防范的問(wèn)題。

3.2 顆粒產(chǎn)生離析的原因

生產(chǎn)磚瓦的原料為細(xì)小散狀粉體物料，它的物態(tài)特征除了具有與氣態(tài)物質(zhì)相類(lèi)似的可壓縮性、與固態(tài)物質(zhì)相類(lèi)似的抗變形能力外，同時(shí)還具有與液態(tài)物質(zhì)相類(lèi)似的流動(dòng)性。它的流動(dòng)性與顆粒的形狀、大小、密度、表面狀態(tài)、空隙率等有關(guān)。根據(jù)在生產(chǎn)各環(huán)節(jié)所受外力的不同，它的流動(dòng)形式有重力流動(dòng)、壓縮流動(dòng)、離心力流動(dòng)和液態(tài)化流動(dòng)等形式。在這些不同形式的流動(dòng)過(guò)程中，粉體物料可能會(huì)因顆粒不一致、不均勻而致使各自的流動(dòng)運(yùn)行方式和路線不同，最終形成顆粒離析。在磚瓦生產(chǎn)過(guò)程中顆粒離析形成的原因十分復(fù)雜，其機(jī)理尚有待于更深入研究，包括磚瓦行業(yè)原料顆粒離析的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)等。

根據(jù)對(duì)磚瓦生產(chǎn)中常見(jiàn)的原料顆粒離析現(xiàn)象的分析，造成原料顆粒離析有兩種情況：

3.2.1 顆粒大小差異相對(duì)懸殊造成的顆粒離析

原料中的大粒徑顆粒較大并且較多、小顆粒太小并且較少時(shí)，極易造成顆粒離析現(xiàn)象?；蛘咻^大和較小的顆粒含量均適當(dāng)，但中等粒徑的顆粒含量較少，即顆粒級(jí)配不當(dāng)時(shí)造成的顆粒離析現(xiàn)象。這種原料因細(xì)小顆粒含量不少往往塑性指數(shù)不低，會(huì)造成其成型沒(méi)有問(wèn)題的錯(cuò)覺(jué)。但這種原料在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，會(huì)因缺少中等粒徑顆粒的過(guò)渡、銜接作用，使大顆粒與小顆粒很容易在重力作用下離散并各自聚集到一起，破壞了原料顆?；旌系木鶆虺潭?，造成顆粒離析現(xiàn)象。

3.2.2 顆粒密度差異相對(duì)懸殊造成的顆粒離析

這種情況多在兩種以上不同原料混合時(shí)發(fā)生。即使混合料顆粒級(jí)配良好，但也可能發(fā)生顆粒離析現(xiàn)象。因?yàn)轭w粒級(jí)配是按顆粒的粒徑尺寸大小確定的，但相同粒徑的顆粒分屬于不同種類(lèi)的原料時(shí)，它們顆粒的尺寸大小雖一樣但質(zhì)量可能相差很大，例如粉煤灰類(lèi)(密度700 kg/m3左右)和頁(yè)巖、煤矸石類(lèi)(密度1 400 kg/m3左右)的混合料，這兩類(lèi)原料的密度相差約1.5～2.2倍。即使把這兩類(lèi)原料混合拌和得很均勻，但在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，粒徑相同的顆粒會(huì)因密度不同而受到的重力作用不同，使輕顆粒與重顆粒離散并各自聚集到一起，破壞了混合料顆?；旌系木鶆虺潭?，造成顆粒離析現(xiàn)象。

實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)生顆粒離析時(shí)，往往是上述兩種情況同時(shí)出現(xiàn)，只不過(guò)其中有一種很明顯，為主要原因；而另一種不明顯，非主要原因。特別是粒徑或質(zhì)量、密度相差越大的粉散狀混合料，就越容易發(fā)生較嚴(yán)重的顆粒離析。

4 生產(chǎn)中容易產(chǎn)生顆粒離析的環(huán)節(jié)

在燒結(jié)磚瓦的生產(chǎn)線上，原料隨生產(chǎn)流程在一些生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)工序運(yùn)行過(guò)程中，很容易造成原料顆粒離析現(xiàn)象。

4.1 原料在開(kāi)采、運(yùn)輸過(guò)程造成的顆粒離析

制磚原料的開(kāi)采方式一般有兩種，一是平地開(kāi)采，往下挖料；二是丘陵山地開(kāi)采，往上挖料。這些原料基本上是原生態(tài)的，其形成原因不同且顆粒組成未必恰當(dāng)，甚至有嚴(yán)重的顆粒偏析情況。但在這個(gè)階段對(duì)原料的顆粒組成可不予重視，待采挖以后送到生產(chǎn)工廠進(jìn)行加工制備、摻配處理時(shí)再解決顆粒組成問(wèn)題。這個(gè)階段的重點(diǎn)是選用礦物組成及化學(xué)成分適用的原料和排除有害雜質(zhì)，不管是平地取料還是丘陵山地取料，無(wú)論采用何種開(kāi)采方法，都要保證采挖的原料礦物的化學(xué)成分均勻一致。原料成分的均勻程度越好，該原料顆粒組成均勻性良好的可能性就越大。

對(duì)于原料開(kāi)采地緊鄰生產(chǎn)工廠的企業(yè)，一定要多點(diǎn)式或多層式混合均勻地開(kāi)采原料，盡可能對(duì)原料進(jìn)行預(yù)均化處理，嚴(yán)禁無(wú)規(guī)劃地現(xiàn)采現(xiàn)用，亂采亂用。這是保證生產(chǎn)工藝正常運(yùn)行和產(chǎn)品質(zhì)量的重要措施，也具有防止原料顆粒離析的效果。

如果原料開(kāi)采地距離生產(chǎn)工廠較遠(yuǎn)，采挖以后的原料是粉散狀集料，在裝車(chē)運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)發(fā)生離析分層。這是因?yàn)檫\(yùn)輸車(chē)輛在運(yùn)輸途中，不同粒徑(或密度)的顆粒在振動(dòng)力和重力的共同作用下發(fā)生離析分層，大的(或重的)顆粒落到下層，小的(或輕的)顆?！案　痹谏蠈印Ｔ谶@個(gè)過(guò)程中，粒徑(或密度)相差越大，顆粒離析越嚴(yán)重；路途顛簸振動(dòng)越嚴(yán)重、時(shí)間越長(zhǎng)，離析越嚴(yán)重。這種在運(yùn)輸過(guò)程中由于顛簸振動(dòng)造成的原料顆粒離析一般是難以避免的，但僅限于每輛運(yùn)輸車(chē)內(nèi)，只要原料不是一進(jìn)廠就直接卸進(jìn)給料機(jī)或破碎機(jī)、攪拌機(jī)里使用，顆粒離析完全可以在后面的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)工序中消除。

4.2 原料在堆積、存儲(chǔ)過(guò)程造成的顆粒離析

原料在進(jìn)廠后的卸料、堆積、存儲(chǔ)過(guò)程中，因運(yùn)輸過(guò)程形成的顆粒偏析基本上可以被消除，但會(huì)形成新的顆粒離析現(xiàn)象。在卸料成堆過(guò)程中，原料離析的主要機(jī)制是休止角離析，一般是大顆粒、重顆粒往下面、往外圍流散；小顆粒、輕顆粒在中心和上部集中。隨著料堆高度的增加和傾角的增大，總體離析指數(shù)不斷增大；當(dāng)傾角達(dá)到休止角時(shí)，總體離析指數(shù)仍在增長(zhǎng)，但各層離析指數(shù)趨于恒定。

采用料倉(cāng)儲(chǔ)料時(shí)的顆粒離析機(jī)理與堆場(chǎng)堆積儲(chǔ)料相似。由于松散狀物料中不同顆粒之間粒徑、密度等的差別，當(dāng)物料從倉(cāng)頂落入料倉(cāng)時(shí)，粗細(xì)(或輕重)顆粒就開(kāi)始分層，細(xì)粒(或輕粒)集中在料倉(cāng)的中央，粗粒(或重粒)則滾到周邊，從而造成顆粒離析現(xiàn)象。

如果堆積存儲(chǔ)的料堆已經(jīng)成為嚴(yán)重離析狀態(tài)，那么鏟運(yùn)設(shè)備在取料時(shí)是不可能將大堆原料混合均勻的。先取的是料堆外圍的大塊料、重質(zhì)料，后取的是料堆中心的細(xì)小料、輕質(zhì)料，這樣直接裝卸到給料機(jī)或破粹機(jī)、攪拌機(jī)加工處理時(shí)，會(huì)造成生產(chǎn)線上運(yùn)行的原料一段與一段的成分及顆粒不均勻。如果再?zèng)]有其他的有效的均化設(shè)備，則會(huì)影響坯體的成型操作和坯體、制品的結(jié)構(gòu)，降低制品成型質(zhì)量和產(chǎn)品性能。

為防止原料堆積存儲(chǔ)過(guò)程或料倉(cāng)卸料過(guò)程的顆粒離析，最好采用多點(diǎn)卸料、布料，采取多處、多點(diǎn)、多層混合取料，以盡可能提高取料的均勻性，防止和消除顆粒離析現(xiàn)象。

4.3 原料在配料、給料過(guò)程中造成的顆粒離析

通過(guò)原料準(zhǔn)確定量配料和均勻給料的生產(chǎn)工序，可以最大程度地實(shí)現(xiàn)原料的合理配比和均勻混合，從而在很大程度上避免和防止顆粒離析。但是，在這一環(huán)節(jié)如果工藝設(shè)計(jì)不當(dāng)，或者操作運(yùn)行不當(dāng)，反而會(huì)形成原料的顆粒離析。例如有的生產(chǎn)企業(yè)對(duì)幾種不同原料的配比是用裝載車(chē)簡(jiǎn)單計(jì)量混合，就難以保證每車(chē)、每鏟一樣多，很不準(zhǔn)確。有的企業(yè)未設(shè)置可以調(diào)節(jié)給料量的給料機(jī)，直接由人工或裝載機(jī)下料給料，不能保證同步均勻按既定比例混合給料，導(dǎo)致了顆粒級(jí)配混亂和顆粒離析。

4.4 原料在陳化過(guò)程中造成的顆粒離析

原料在進(jìn)入陳化庫(kù)從庫(kù)頂拋灑落庫(kù)的過(guò)程中也可能發(fā)生顆粒離析，其機(jī)理與原料堆積時(shí)產(chǎn)生離析的機(jī)理類(lèi)似，只不過(guò)此時(shí)的原料是已經(jīng)加水的濕料而不是粉散干料。這時(shí)顆粒粒徑比較小，又有水的粘合作用，顆粒結(jié)合相對(duì)緊密不易分散，顆粒離析的現(xiàn)象不嚴(yán)重，往往不會(huì)引起注意和重視。在實(shí)際操作中，采用布料機(jī)水平橫向動(dòng)態(tài)移動(dòng)卸料、多斗取料機(jī)縱向固定取料方式，一般即可實(shí)現(xiàn)取料相對(duì)混合均勻，避免顆粒離析。

4.5 原料在擠出成型過(guò)程中造成的顆粒離析

原料在進(jìn)入擠出機(jī)之前的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，如果顆粒組成不當(dāng)或已經(jīng)發(fā)生顆粒離析現(xiàn)象，往往不易發(fā)現(xiàn)，也不被注意和重視，生產(chǎn)工藝的常規(guī)質(zhì)量檢測(cè)也很少對(duì)這些環(huán)節(jié)的原料取樣進(jìn)行顆粒組成檢測(cè)。這是因?yàn)檫@些缺陷還沒(méi)有直接反映到坯體成型的好壞和產(chǎn)品質(zhì)量性能的優(yōu)劣，但這些缺陷已經(jīng)成為影響坯體成型和產(chǎn)品質(zhì)量性能的隱形因素，最終會(huì)在螺旋擠出機(jī)內(nèi)坯體擠出成型時(shí)暴露出來(lái)，影響坯體擠出成型和產(chǎn)品的質(zhì)量。原料顆粒在擠出機(jī)中的運(yùn)動(dòng)同時(shí)存在壓縮流動(dòng)、離心力流動(dòng)和液態(tài)化流動(dòng)形式，因此更容易產(chǎn)生顆粒離析現(xiàn)象。擠出成型過(guò)程的顆粒離析主要有兩種情況：

4.5.1 擠出機(jī)擠出泥條不成型，擠出困難

這種情況是擠出機(jī)開(kāi)機(jī)最先擠出的幾條泥條可能成型較好，之后擠出的泥條越來(lái)越差，機(jī)口的中心部位出料慢，兩側(cè)快，泥條一出機(jī)口就向兩邊開(kāi)裂，不能愈合，無(wú)法成型。隨后泥條越出越慢，泥缸發(fā)熱，電機(jī)傳動(dòng)帶打滑或跳閘，特別是擠出機(jī)主軸轉(zhuǎn)速較快時(shí)更嚴(yán)重。如果不及時(shí)停機(jī)，可能會(huì)發(fā)生泥料撐破泥缸或鉸刀破裂等嚴(yán)重事故。停機(jī)打開(kāi)泥缸，可以發(fā)現(xiàn)鉸刀主軸中心粘滿細(xì)小顆粒泥料，而且比較密實(shí)；鉸刀外緣泥料粘裹較少、較松軟，顆粒也較大。

造成這種現(xiàn)象的原因是原料顆粒級(jí)配不當(dāng)，即原料中的大顆粒(或重顆粒)和小顆粒(或輕顆粒)均比較多，但中等顆粒較少，缺少顆粒間的過(guò)渡、銜接作用，結(jié)果泥料在螺旋鉸刀旋轉(zhuǎn)擠出過(guò)程中，會(huì)受擠出機(jī)主軸帶鉸刀圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力作用，細(xì)小顆粒(或輕顆粒)受離心力作用小，則聚集到擠磚機(jī)主軸中心旁邊；大顆粒(或重顆粒)受離心力作用大，則被甩到遠(yuǎn)離主軸中心的鉸刀外緣附近，形成顆粒嚴(yán)重離析現(xiàn)象而導(dǎo)致成型困難。

還有一種原因是進(jìn)入擠出機(jī)的泥料在之前的生產(chǎn)環(huán)節(jié)已經(jīng)成為顆粒離析狀態(tài)，即膠帶輸送機(jī)送入擠出機(jī)的泥料混合不均勻，或一股料含大顆粒多，而另一股料含小顆粒多，進(jìn)入擠出機(jī)的泥料先后不同、不穩(wěn)定，會(huì)形成大小顆粒運(yùn)行不均勻、不同步而離析分散，形成顆粒離析現(xiàn)象而導(dǎo)致成型困難。

4.5.2 擠出機(jī)擠出泥條斷面分層

這種情況是泥料進(jìn)入擠出機(jī)可以正常擠出泥條，外觀看不出有嚴(yán)重的質(zhì)量缺陷，但坯體泥條斷面有分層現(xiàn)象，嚴(yán)重的較為明顯，不嚴(yán)重的較為隱匿；在燒結(jié)普通磚大面上較明顯可見(jiàn)，在多孔磚面上較隱匿難見(jiàn)。這種分層為一環(huán)套一環(huán)的多層圓環(huán)狀，似乎是螺旋紋。實(shí)際上這些紋飾并不是相鄰各環(huán)首尾連續(xù)的螺旋紋，而是里外各環(huán)不連續(xù)的多層環(huán)形紋。這種顆粒離析分層現(xiàn)象表面上看好像不太嚴(yán)重，似乎不影響坯體成型，但有分層現(xiàn)象的坯體在干燥和焙燒過(guò)程中容易產(chǎn)生裂紋，特別是燒成后制品的強(qiáng)度會(huì)降低，制品的耐久性、抗凍性和抗風(fēng)化性能降低，制品容易沿順?lè)謱迎h(huán)形圈開(kāi)裂粉碎。根據(jù)GB/T 5102—2004《燒結(jié)普通磚》的規(guī)定，這種“螺旋紋”磚是不合格品，不允許出現(xiàn)在產(chǎn)品中。

此外，原料在擠出成型過(guò)程中產(chǎn)生顆粒離析現(xiàn)象，除了原料本身顆粒組成及顆粒級(jí)配不當(dāng)外，還與擠出機(jī)的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行方式有關(guān)。例如擠出機(jī)主軸轉(zhuǎn)速較快，對(duì)原料顆粒的離心力作用較大；擠出機(jī)螺旋鉸刀螺距較小及螺旋倒角不當(dāng)；擠出機(jī)鉸刀頭前沒(méi)有安裝阻泥棒等，都可能會(huì)導(dǎo)致顆粒離析。所以，應(yīng)該對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行具體分析，找出確切的原因，并采取針對(duì)性的措施予以處理，從而完全徹底地防止和消除顆粒離析現(xiàn)象。