摘 要 本文根据国内外红砖厂成功改造生产劈开砖的经验，论述了利用红砖厂粘土原料生产劈开砖的工艺：介绍了劈开砖生产原材料配方的选择，成形、干燥、焙烧各工艺参数的控制及克服缺陷的方法。
关键词 劈开砖,研制,粘土
1前言
劈开砖是挤出成形后数块合一、焙烧后劈离成单片的一种墙面及地面装饰材料。按产品表面情形分为施釉和非施釉两种，通常以生产表面非施釉的劈开砖为主。
劈开砖系列产品主要用于中高档建筑的内、外墙装饰。该产品通体永不褪色，砖背具有燕尾形凹槽，粘贴牢固不会脱落，古朴典雅、抗折强度和表面硬度高、耐磨损、吸水率低、抗冻性和热稳定性好、耐腐蚀，是一种优秀的墙地砖材料。
国内红砖厂粘土分布相当广泛、储量丰富。实践证明，大多红粘土都达到生产劈开砖的原料性能要求，再加入废瓷粉、工业尾矿渣等辅助原料用于生产劈开砖，对于解决目前陶瓷原材料资源短缺、生产成本高、环境污染严重等问题具有重要意义。
2生产劈开砖的原料
2.1粘土原料
劈开砖采用真空挤出成形方法，其原料必须具有挤出性能好、干燥和烧成收缩小的特点。目前，国内红砖厂的原料基本符合这一要求。粘土性质稍差的，可以在配方和生产工艺上加以调整。表1是某厂的粘土原料化学成分表。
2.2粉煤渣
粉煤渣全部过30目筛，60目筛的筛余量为10%～20%，其矿物组成主要为玻璃体（约占65%～80%），其次含有少量的石英和莫来石。表2为粉煤渣的化学成分表。
2.3熔剂原料和熟料
熔剂原料可选用长石、玻璃、低温工业尾矿渣等，在配方中加入适量，可以促进烧结、降低烧成温度。
生产中废弃的产品、筋条、瓷质砖废料，经雷蒙磨或其它破碎设备加工成所需级配的颗粒熟料，在配方中加入适量，可以降低收缩。
3配方设计
根据劈开砖产品的使用性能和其生产工艺的需要，对配方设计有如下要求：
(1)由于劈开砖采用挤压成形，坯料的塑性在成形过程中起着关键的作用，直接影响坯体的干燥,故原料的塑性指标一般控制在3.5～4之间；
(2)控制原料的收缩性。配方中不能引入过多的干燥敏感性原料，否则会造成坯体干燥开裂，同时要控制好干燥窑中的温度和湿度；
(3)尽可能少用含有机物较多的原料，因为这些原料在300～950℃会氧化分解产生各种气体，易产生夹心、针孔等缺陷；
(4)生坯必须具备一定的强度。
基于以上条件，以黄粘土、红粘土、页岩等为主要原料，以粉煤渣、熔剂原料和熟料为辅料，经实验反复小试、中试、小批量生产实践证明以下配方技术可行、经济合理，如表3所示。坯料化学组成见表4。
4劈开砖生产工艺
目前，劈开砖制备有湿法和干法两种工艺：
（1） 湿法工艺流程
生料、熟料粗碎→配料→球磨→浆池→压滤脱水→练泥→陈腐→双轴搅拌→真空挤出成形→切割→干燥→焙烧→劈离分检→包装入库
（2） 干法工艺流程
原料配料→破碎(雷蒙磨或轮碾机或对辊机)→过筛→干混(双轴搅拌机或涡轮混粉机)→湿混(双轴搅拌机加水)→真空练泥→陈腐→破碎(筛式破碎机)→真空挤出成形→定尺切坯→干燥→清灰→施釉后阴干(通常不需施釉)→焙烧→劈裂分离→拣选→包装入库
从原料的性质、生产成本考虑，选用流程（2）。其主要工艺参数如下：
（1） 陈 腐
制备的泥料在一定的温度和湿度下陈腐24h，陈腐水分为15%～18%（wt%）。泥料陈腐的主要作用是使泥料的水分分布更均匀，有效消除干湿不均形成的内应力，避免制品炸裂；另外，粘土团泥粒在水的作用下膨胀分解，增加了细粒的含量，更利于进行水化和离子交换，从而提高塑性。
（2） 成 形
该配方成形含水率在16%～17%之间，真空度为0.086MPa以上，挤出压力1.5～2.0MPa。泥料的可塑性、水分、原料混合的均匀性对成形影响较大。成形调砖检测：劈开砖成形时，要经常检查坯条截面的挤出速度是否一致。截面的挤出速度差的影响在成形时不容易被发现，但在干燥过程中会逐步暴露出来，使制品出现弯曲变形，甚至成为废品。因此，要经常检查坯条截面的挤出速度，特别是在更换机嘴、芯具时更为必要。
（3） 干 燥
砖坯成形后必须在室内自然干燥24h，使其水分降至10%，再送入干燥室内干燥24h。待其含水率降至1%后才能入窑烧成，否则制品容易炸裂。
（4） 烧 成
采用80m明焰油烧隧道窑焙烧，干燥收缩率4%，烧成收缩率6%，总收缩率10%；烧成温度1160～1180℃、烧成周期30h。制品的吸水率小于6%、颜色为红色。
5产品变形的原因和解决方法
5.1配方的影响
由于劈开砖采用真空挤出成形，要求泥料有一定的可塑性、收缩率较小等。在设计配方以前，首先要对各种原料的特性、供应状况进行充分了解。由于劈开砖产品成形时含水率大，所以干燥收缩和烧成收缩也很大，极容易造成变形。一般控制为：干燥收缩＜6%，烧成收缩＜10%。在生产过程中应根据真空挤出机的性能、配方类型来控制原料水分和硬度，尽量使原料含水率减小。另外，若配方中粘土类原料过多，瘠性类原料过少，会出现成形较难出泥、坯体在干燥过程中收缩太大的现象，若生产中稍微控制不当，极易产生坯体变形。
5.2成形工艺的影响
成形工艺不当造成的坯体缺陷主要有：
(1)坯体大面弯曲变形。原因是模具中的分泥刀两边出泥量不平衡，出泥快的一边向出泥慢的一边推挤造成坯体弯曲。这时应微调模具两侧的阻泥板，逐渐加大出泥快一边的出泥阻力，使两边出泥量均衡。
(2)坯头上翘。原因是上边出泥慢、下边出泥快，应及时调整下边的阻泥板，以增加下边出泥阻力；或提高上边的阻泥板以减小上边的出泥阻力，使上、下出泥速度均衡。
(3)坯体两大面向外凸出。原因是模具内的分泥刀杆较短，模具的出泥空间小、出泥阻力过大，挤出的坯体受机械应力作用而向两侧膨胀。此时应适当将分泥刀向泥缸里伸入，以加大模具内的出泥空间，减小机械内应力。
(4)坯体大面向内凹。原因是模具四周的出泥速度快，中间阻力较大，进泥不足。这是由分泥刀伸入泥缸过深，分泥刀及芯具杆与泥料的磨擦阻力所致。应缩短分泥刀在泥缸内的深度，增加分泥刀和芯具杆的光洁度。实践证明，分泥刀伸入泥缸内位置适中，会使中间、上下和左右出泥速度平衡从而使坯体内各部分的机械应力相互抵消，挤出的坯体不会变形；又由于分泥刀的深浅位置与被挤泥料的可塑性相关，对高塑性泥料不易开裂、变形；而对低塑性泥料不易变形，但易开裂。因此，泥料的可塑性对挤出成形十分重要，除经常调整模具外，还要调整好配方。
5.3真空挤出机的影响
真空挤出机成形时挤出力的大小关系到坯体的强度、致密度及收缩率等性能。挤出力大，泥料的含水率低，坯体的强度和致密度较高、收缩率较小，产品不易产生变形；挤出速度主要取决于主轴转速和加料速度，挤出速度过快，坯体的弹性滞后释放，容易引起坯体变形；真空挤出机螺旋叶与挤泥筒的间隙过大，泥料容易返缸，造成泥料发热，水分减少、泥料变硬，易使坯体变形。此外，挤泥筒的加工精度、长度；安装挤泥筒时的水平度和垂直度、主轴偏心程度以及挤出速度等，都对变形有较大的影响。
6产品的质量及其检测方法
利用红砖厂粘土、粉煤渣、熔剂和熟料等制成的规格为300mm×300mm×12mm、240mm×60mm×12mm、240mm×115mm×12mm红色、咖啡系列劈开砖产品，性能指标如下：
(1) 吸水率：≤5%，按JIS A 5209～1994之中的第7.6条规定进行；
(2)抗冻性：按JIS A 5209～1994中的第7.12条规定进行，经试验后，样品无剥离、破损；
(3) 弯曲强度：不小于12MPa；
(4)耐磨性：磨损体积不大于500mm3。
7结语
(1)红砖厂利用粘土及粉煤渣等原料生产劈开砖在生产和技术上是可行的，且可充分利用资源，经济效益好，有条件的红砖厂可考虑改造生产劈开砖；
(2)配方中引用了长石、玻璃粉、低温工业尾渣等原料，有效降低了烧成温度、提高了产品的瓷化程度，产品的防污性能得到加强；
(3)利用红砖厂粘土生产劈开砖成本低、装饰效果好，值得进一步研究开发。
