浅谈烧结砖的泛霜及控制措施

陈品高 杨汶昊

安康市质量技术检验检测中心 陕西安康 725000

我国地域辽阔，目前烧结砖的制作原料众多，可就地取材，原料有黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰、尾矿、江河湖淤泥等等。国内生产烧结砖基本采用隧道窑焙烧工艺，即采用参配具有发热值的工业废弃物、原煤作为参配料，与页岩等主要原料混合制成砖坯，砖坯干燥后送入烧成隧道窑焙烧，在窑内焙烧过程中，少量添加外投煤，经预热带、高温带和冷却带，完成烧结后得到的烧结制品。无论从原材料的取材，还是焙烧工艺上看都不可避免产生盐类泛霜物质，这在我国许多地区是一常见病、多发病。现分析一下具体原因。

（1）烧结砖泛霜的形成是由进入砖体的可溶性盐类被制品毛细管系统中的水分所溶解而开始的。由于砖体表面水分的蒸发，使可溶性盐类聚集并逐渐在制品表面沉积。因此，可溶性盐是形成泛霜的根源，水充当了媒介，烧结砖制品多孔系统起到了良好的桥梁作用，而砖体表面水的蒸发则是促进泛霜发展的强大动力。这四个因素同时起作用，是泛霜形成的基本条件，即：可溶性盐、水、多孔体系和干燥的外部环境。能溶于水的可溶性盐种类繁多，最常见的是硫酸钙，其次是硫酸镁、硫酸钠和硫酸钾。硫酸钙和硫酸镁相比，由于硫酸镁有更大的溶解度，故在两者含量相等的情况下，硫酸镁所引起的泛霜更为严重。硫酸钠和硫酸钾在制品焙烧过程的较低温度就熔融流入到坯体的孔隙中，并与石英和硅酸盐起化学反应，故它们少产生泛霜[1]。

（2）烧结砖原料除了含有二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝外，其他的钙、镁、钾、钠、硫等元素都是产品泛霜的“元凶”。加之我国烧结砖瓦窑焙烧料，大都以煤炭或煤矸石、炉渣、粉煤灰等煤系固体燃料（统称煤炭）为主，而且大多是采用内燃焙烧技术。也就是说，在砖坯制作过程中掺入适当比例的煤炭燃料，由于以上这些因素是原料的基本构成，我们无法避免，所以原料的复杂性是导致烧结砖泛霜的主要因素。

（3）目前，国内生产烧结墙体材料基本采用内燃料+外头煤的隧道窑焙烧工艺，燃料中的碳和硫是伴随着燃烧而生成硫化物、二氧化碳、烟尘等污染物的。而砖坯一般采用隧道窑干燥室来排潮和干燥的，即采用来自预热带余热空气来进行的，余热中就有硫化物的伴随和二氧化碳、一氧化碳、烟尘、粉尘颗粒物等，这样余热以热风的形式被输送到干燥室内，砖坯就不可避免遭遇含硫气体，由于硫化物的氧化，窑内不可避免含有SO2-SO3气体。倘若烧结砖坯原料中夹杂有石灰石、菱镁矿或白云石，就必然含有碳酸钙和碳酸镁，就会与含硫气体（SO2-SO3）经化学反应转化成硫酸钙和硫酸镁，致使坯体出现泛霜。其化学反应方程式如下：

由于硫酸镁比硫酸钙更易溶解于水，也就更容易产生泛霜。

以上是作者对所在辖区烧结砖产品泛霜产生原因进行的浅显分析，现就如何预防和减少泛霜提几点控制措施：

①燃料不论是内燃还是外燃料，各烧结砖生产企业应对进厂燃料——煤炭进行含硫量及发热量的检测，因为硫的主要来源是从燃煤里带来的，所以应选择含硫低的煤作燃料，含量应控制在3%以下；同时通过发热量检测，为原料的掺配比例提供科学依据，不但能有效的节约能源，还为下一步的控制烟气污染物创造了条件，而且能够最有效地减轻泛霜现象的产生。

②焙烧工艺国内采用内燃料+外头煤的隧道窑焙烧工艺，烧结砖焙烧温度一般在910℃-1060℃徘徊，焙烧采用低温长烧的方法，使焙烧带高于800℃的长度达到50米以上，延长焙烧时间和提高烧成温度，加强空气循环，都能在一定程度上有利于排除烧结砖坯体内部硫酸盐（硫酸盐是在800℃以上分解脱除的），同时有利于生成更多液相物质，形成更多封闭型孔隙，甚至使得碱性物质形成固相结合，达到控制泛霜的目的。若能在800℃以上烧成加大哈风量，则有可能将泛霜水平降低一个等级[2]。

③提高原料的破碎细度提高烧结砖的破碎细度，能够有效地促进原料中的碱性氧化物参与高温下的物理化学反应，减少可溶盐的产生，从而减低泛霜的程度。建议烧结砖的破碎粒度控制在2毫米以下。

④企业加强生产管理，杜绝欠火砖出厂。欠火砖既是废品，又是泛霜严重的祸首，建议企业对欠火砖采取回窑重烧，确保产品质量。

以上是仅从烧结砖原料→内燃料→原料破碎细度→砖坯排潮、干燥→隧道窑焙烧工艺→成品出窑环节对烧结砖泛霜进行了分析和探讨。其实出现泛霜并不完全是砖本身的原因造成的，来自烧结砖制品外界可溶性盐也可能引起泛霜，比如水泥、砌筑砂浆中游离碱（氢氧化钠、氢氧化钾及碱金属的碳酸盐）、空气中的含硫气体、地下水、海水中的可溶性盐等等，这些物质存在不可避免。所以泛霜是一种复杂的物理、化学过程。

在烧结砖产品中，无论是烧结普通砖（GB/T5101-2017）、烧结多孔砖和多孔砌块（GB13544-2011）还是烧结空心砖和空心砌块（GB/T13545-2014），标准中明确规定，每块砖或砌块（试验时每组砖样本量为5块）不允许出现严重泛霜，即可判定泛霜指标合格。所以建议生产企业从烧结砖原料→内燃料→原料破碎细度→砖坯排潮、干燥→隧道窑焙烧工艺→成品出窑各个环节加以控制，严格生产管理，就可达到减少或控制泛霜的目的[3]。