一种仿古青砖生产工艺及设备
技术领域
本发明涉及青砖生产领域，具体涉及一种仿古青砖生产工艺及设备。
背景技术
青砖是粘土烧制的，粘土是某些铝硅酸矿物长时间风化的产物，具有很强的粘性而得名。将粘土用水调和后制成砖坯，放在砖窑中煅烧，由于粘土中含有铁，烧制过程中完全氧化时生成三氧化二铁呈红色，即最常用的红砖；而如果在烧制过程中加水冷却，使粘土中的铁不完全氧化(Fe3O4)则呈青色，即青砖。
青砖具有密度高,抗冻性好,不变形,不变色的优点，同时其古韵较浓，是仿古房屋墙体、仿古路面装饰的理想材料。
青砖具有相对成熟的工艺，但随着现代技术的发展，人们对青砖又进行了一些工艺改进，但这些工艺多为如何提高青砖的生产效率，却鲜有针对青砖的质感、颜色及材料性能做进一步的研究。以原料处理工序为例，原料混合不够充分，将直接影响成品的质量，造成质感不均匀、颜色不均匀及不同位置的材料力学性能出现差异等。
发明内容
本发明的目的在于提供一种古韵足、颜色、质感分布均匀的仿古青砖生产工艺。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种仿古青砖生产工艺，包括原料处理、制坯、干燥、烧制及烘干工序，原料处理工序包括原料配制及原料搅拌，所述原料搅拌过程中，对原料边搅拌边通蒸汽，所述原料搅拌过程完成后，所述原料的含水量为16％-20％。
优选地，所述原料搅拌过程通过双螺旋混合输送机实现，所述双螺旋混合输送机的两侧壁设有蒸汽入口，所述蒸汽入口的设置高度H符合H1≤H≤ (H1+H2)，所述H1为双螺旋混合输送机的螺旋轴轴心高度，所述H2为双螺旋混合输送机工作时其螺旋轴轴心至物料隆起中心的高度。
优选地，所述原料包括釉土及尾矿砂，所述釉土的产地为福建省南平市建阳区南林村，所述釉土经破碎后过200目筛，其后进行陈化发酵65-80h；所述尾矿砂过200目筛，其后按1：(2.5-3.5)的比例与所述釉土配置。
优选地，干燥处理工序中，采用暖气房干燥制坯工序产出的砖坯，所述暖气房采用内通热水的暖气管供热，所述暖气房内温度为45-55℃，干燥后砖坯的含水率为4-6％。
优选地，烧制工序依次包括温升阶段、恒温阶段、降温还原阶段及冷却阶段；所述温升阶段的温升时长为45-50h，温升界限为1050℃-1100℃；所述恒温阶段的恒温时长为18-22h，温度为1050℃-1100℃；所述降温还原阶段中停止热源的供应，并通过雾化水降温，当温度达到370℃-390℃时停止供水；所述冷却阶段的时长为5-7h。
优选地，烧制工序中，通过抽屉窑烧制砖坯，所述抽屉窑的窑顶采用沙层作为保温透气层，沙层最薄的位置深15-25CM。
另外，为实施前述工艺，本发明还公开了一种仿古青砖生产设备，其包括双螺旋混合输送机及蒸汽供给装置；所述双螺旋混合输送机的两侧壁设有蒸汽入口，蒸汽入口的设置高度H符合H1≤H≤(H1+H2)，所述H1为双螺旋混合输送机的螺旋轴轴心高度，所述H2为双螺旋混合输送机工作时其螺旋轴轴心至物料隆起中心的高度；所述蒸汽供给装置经所述蒸汽入口向所述双螺旋混合输送机供给蒸汽。
进一步地，所述蒸汽入口为沿长度方向开设在所述双螺旋混合输送机的两侧壁上的条形窗；所述蒸汽供给装置包括蒸汽罩、若干蒸汽阀门及若干防堵叶轮，所述蒸汽罩设置在所述双螺旋混合输送机的两侧以封堵所述条形窗，所述蒸汽罩的内腔的下边缘与所述条形窗的下窗缘平齐，所述若干蒸汽阀门由所述蒸汽罩的侧壁向所述蒸汽罩通蒸汽，所述若干防堵叶轮一一对应于所述若干蒸汽阀门的出气口转动安装在所述蒸汽罩中，所述若干防堵叶轮由所述双螺旋混合输送机的驱动装置驱动。
进一步地，所述防堵叶轮包括盘体及若干叶片，所述盘体的厚度为所述蒸汽阀门的出气口口径的0.2-0.4倍，所述若干叶片圆周镶嵌在所述盘体的边缘，所述叶片的宽度为所述蒸汽阀门的出气口口径的0.8-1.2倍。
进一步地，还包括抽屉窑，所述抽屉窑包括窑体，所述窑体的窑顶为拱形透气顶，其窑顶的顶部边缘设有围堰，所述围堰中填充有沙层，所述沙层最薄的位置深15-25CM。
采用上述技术方案后，本发明与背景技术相比，具有如下优点：
本发明在原料处理工序中，不同于常规直接加水搅拌混合的方式，采用边搅拌边加蒸汽的方式进行调湿，使得原料充分混合，同时水在原料中的分布更加均匀，能有效防止出现夹团现象，因此其烧制的青砖无论从色泽的均匀度、平整度还是材料力学性能上，均有明显的提升；
本发明在原料中加入了尾砂矿，相比未加入尾砂矿，单纯用粘土烧制的青砖而言，其不仅节约了粘土(有限资源)的使用量，而且其烧制出来的青砖更细腻、光滑；
本发明使用沙层作为抽屉窑烧制砖坯时的保温透气层，并对沙层厚度进行了优选，既避免了窑内的压力过高(加水冷却时，其内部的压力会骤增，如不适当泄压，产出的青砖，其表面质感较为粗糙)，又能够避免压力过低 (使窑内保持一定正压，防止外界空气中的氧进入，破坏还原氛围而使得砖体上出现红点)，并实现理想的保温效果；
本发明针对各工序要点，对设备做了改进，以满足工艺需求。
附图说明
图1为本发明双螺旋混合输送机结构图；
图2为本发明蒸汽供给装置的细节图；
图3为本发明蒸汽供给装置与双螺旋混合输送机的配合示意图；
图4为本发明防堵叶轮结构图；
图5为本发明防堵叶轮的驱动示意图；
图6为本发明暖气房示意图；
图7为本发明抽屉窑示意图；
图8为本发明抽屉窑生产线示意图；
图9为本发明推车示意图；
图10为本发明绝缘刮板的示意图。
附图标记说明：
双螺旋混合输送机1、蒸汽入口11、左螺旋轴12、右螺旋轴13；
蒸汽供给装置2、蒸汽罩21、蒸汽阀门22、防堵叶轮23、盘体231、叶片232；
抽屉窑3、窑体31、窑壁311、窑顶312、围堰3121；
加热组件32、烧嘴321、燃气管道322；
喷水组件33、喷头331、水管332；
第一轨道4；
第二轨道5；
推车6、万向轮61、导向轮62、第二绝缘盘63、弹性触点64、触发开关 65；
第三轨道7；
升降桩8、第一绝缘盘81、触发导轨82；
绝缘刮板9。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“竖直”“水平”“内”“外”等均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示本发明的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1
本发明公开了一种仿古青砖生产工艺，包括原料处理、制坯、干燥、烧制及烘干工序。
其中，原料处理工序包括原料配制及原料搅拌，所述原料搅拌过程中，对原料边搅拌边通蒸汽，所述原料搅拌过程完成后，所述原料的含水量为16％ -20％。
本实施例以加水混合工艺及加蒸汽混合工艺各制备5窑进行对比(其他条件一致，包括搅拌时间)，观察所产出的青砖的表面及切片表面，加蒸汽混合工艺制备的青砖，其组织结构一致性更好，颗粒一致，色泽均匀，气孔大小均匀；而加水混合的青砖，其内部均出现一些夹团(较脆，挖之即出现空洞)或较大气孔现象，质感较差，其表面色泽也出现一定的色度差异。
究其原因，是因为蒸汽具有很强的渗透性，其可以在原料搅拌过程中快速且均匀地渗入原料中，不容易出现传统直接加水搅拌的夹团现象，其搅拌后产生的颗粒更为细腻均匀，混合效果好。
本发明中，所述原料搅拌过程通过双螺旋混合输送机实现，如此可以在搅拌过程中即实现加湿过程，节约工时，且双螺旋混合输送的方式，其混合效果更好。
本发明中，在双螺旋混合输送机的两侧壁设有蒸汽入口，所述蒸汽入口的设置高度H符合H1≤H≤(H1+H2)，所述H1为双螺旋混合输送机的螺旋轴轴心高度，所述H2为双螺旋混合输送机工作时其螺旋轴轴心至物料隆起中心的高度。如此设置的好处在于，既避免蒸汽入口直接被原料淹没堵塞，其出来的蒸汽又能尽可能多地接触物料表面，提高加湿的效率。
同时，本发明还对原料进行了改进。首先是将釉土的产地限定为福建省南平市建阳区南林村，其釉土(页岩)成分按重量百分比如下：SiO2 55-65％， Al2O3 18-25％，Fe2O37-12％，剩余为微量元素(钙、铁、锰)。所述釉土经破碎后过200目筛，其后进行陈化发酵65-80h使用。该地是建盏的盛产地，其釉土烧制出来的砖与其他产地的釉土烧制出来的砖相比，其颜色更为灰暗一些，呈现出一种独特的质朴与厚重感，古味更浓，且不同窑次烧制的青砖，色泽一致性较好。同时，由于其黏土密度高，烧制出来的青砖较沉(同规格约为普通市售青砖的1.2倍)，敲打的声音也不同于市售青砖的清脆声，其较为沉闷。
其次，本发明还引入了尾砂矿作为原料之一使用。所述尾矿砂(主要成分为SiO2)，所述尾矿砂过200目筛后按1：(2.5-3.5)的比例与前述釉土配置。
按1:2、1:2.5、1:3、1:3.5、1:4分别制备试样砖1-试样砖5，抽样与全用前述釉土制成的样砖比较，其中，试样砖2-4的表面纹理更为细腻光洁，试样砖5与样砖的差异不明显；试样1的成型性差，尽管纹理细腻，但形状不规整。究其原因，纯釉土的塑性过高，利于成型，但不利于干燥，容易出现细小裂纹；而加入尾砂矿可以调整其塑性，并细腻其颗粒，但尾砂矿加入过多，则其塑性过低，不利于成型，同时对砖的材料性能也产生影响，变得易碎。因此，本实施例尾砂矿与釉土的比例优选为1:3。
在干燥处理工序中，本发明优选采用暖气房干燥制坯工序产出的砖坯，所述暖气房采用内通热水的暖气管供热，所述暖气房内温度为45-55℃，干燥时间在50℃时约100h，干燥后砖坯的含水率为4-6％。如此做，由于暖气管的供热均匀，干燥过程中，砖垛不同区域的砖，其受热一致，产出的青砖一致性好，同时不易干燥过程缓慢，不易出现气孔及裂纹。同时，可以收集后续烧制工艺中排出的废气，通入暖气管中，经暖气管中的水净化与吸热后排放，既节约资源，又降低废气的影响。
本发明烧制工序依次包括温升阶段、恒温阶段、降温还原阶段及冷却阶段。所述温升阶段的温升时长为45-50h，温升界限为1050℃-1100℃，缓慢的温升有利于减少气孔及裂纹，提高砖的力学性能。所述恒温阶段的恒温时长为18-22h，温度为1050℃-1100℃，该过程旨在使砖烧透，使砖体内部的Fe3O4也达到反应温度。所述降温还原阶段中停止热源(采用燃气加热)的供应，并通过雾化水降温，当温度达到370℃-390℃时停止供水，此过程中，Fe3O4被还原，实现返青。所述冷却阶段的时长为5-7h，优选为6h，此过程中，蒸汽被完全吸收，砖体完成返青过程。
最后，要对砖进行烘干，即烧砖人俗称的回火，该过程是为了防止高温出窑形成的青砖中的氧化亚铁(不稳定)被再次氧化，而出现青红砖。该过程中，烘干炉内温度250℃-350℃，烘干时间65-80h，优选为300℃，此温度大约72h可以烘干。
实施例2
为实施前述工艺，本发明还公开了一种仿古青砖生产设备，其包括双螺旋混合输送机、蒸汽供给装置、螺旋输送机、暖气房、制坯机及抽屉窑。
请参考图1、图2及图3所示，双螺旋混合输送机1的两侧壁设有蒸汽入口11，蒸汽入口11的设置高度H符合H1≤H≤(H1+H2)，所述H1为双螺旋混合输送机1的螺旋轴轴心高度，所述H2为双螺旋混合输送机工作时其螺旋轴轴心至物料隆起中心的高度。蒸汽供给装置2经蒸汽入口11向双螺旋混合输送机1供给蒸汽。
如此，由于双螺旋混合输送机1工作时，其左侧的螺旋轴顺时针运转，其右侧的螺旋轴逆时针运转，其搅拌的原料如图3中A处所示，呈现中间隆起而两侧低的趋势，蒸汽供给装置2的设置高度可以充分对原料进行加湿，又不会被原料淹没。
但是该种结构，双螺旋混合输送机1停止时，原料仍然容易淹没蒸汽入口11，使其被堵塞，影响加湿效果，因此，对蒸汽供给装置进行特殊的设计。
如图1及图2所示，蒸汽入口11为沿长度方向开设在双螺旋混合输送机 1的两侧壁上的条形窗。蒸汽供给装置2包括蒸汽罩21、若干蒸汽阀门22及若干防堵叶轮23。蒸汽罩21设置在双螺旋混合输送机1的两侧以封堵条形窗，蒸汽罩1的内腔的下边缘与所述条形窗的下窗缘平齐。若干蒸汽阀门22由蒸汽罩21的侧壁向蒸汽罩21通蒸汽，若干防堵叶轮23一一对应于若干蒸汽阀门22的出气口(防堵叶轮23转动时，其叶片与其出气口间的间隙小于2mm) 转动安装在蒸汽罩21中。
如图2所示，若干防堵叶轮23由一长轴串在一起，其后由双螺旋混合输送机1的驱动装置驱动，如图5所示，即左螺旋轴12的驱动齿轮Z1驱动左侧叶轮的驱动齿轮Z2，右螺旋轴13的驱动齿轮Z3驱动右侧叶轮的驱动齿轮 Z4，当靠近两侧壁的原料在左右螺旋轴的作用下上行时，左侧的防堵叶轮23 逆时针旋转，右侧的防堵叶轮23顺时针旋转，避免其所在侧的小部分上行的物料堵塞蒸汽阀门22的出气口，同时将蒸汽向下引导，增加湿润效果。
而即便双螺旋混合输送机1停止运转，由于防堵叶轮23的阻碍作用，原料难以进入蒸汽阀门22的出气口，即便少量进入，在双螺旋混合输送机重新开启的情况下，防堵叶轮23所在位置的原料很快被排空(为更便于排出，将蒸汽罩21的下端设计成朝所述条形窗倾斜的斜面)，少量进入蒸汽阀门22 出气口的原料也很快在蒸汽作用下被排出。
为避免防堵叶轮23自身将原料带入蒸汽阀门22的出气口，如图4所示，防堵叶轮23包括盘体231及若干叶片232，若干叶片232圆周镶嵌在盘体231 的边缘。盘体231的厚度为蒸汽阀门22的出气口口径的0.2-0.4倍，如此，当防堵叶轮23转动时，即便其叶片232带起原料，也会在叶片232到达高点时直接由盘体231的前后侧滑落。优选地将叶片232的宽度为蒸汽阀门22的出气口口径的0.8-1.2倍，既满足前述阻挡需求，又不至于在起始转动阶段因物料造成过大的转动阻力。
双螺旋混合输送机1在图2所示B处的下方有一出料口，螺旋输送机设置在该出料口下方，将混合好的原料输送往制坯机。螺旋输送机及制坯机为现有设备，在此不做赘述。
如图6所示的是暖气房的示意图，其采用内通热水的暖气管作为发热件，各暖气管铺设在地面上。
如图7所示，抽屉窑3包括窑体31、加热组件32及喷水组件33。
窑体31包括窑壁311、窑顶312及窑门(图中未示出)。窑壁311采用耐火砖砌成，其外壁采用石棉保温层保温。窑顶312可透气，本实施例中采用耐火砖砌成。窑顶312的顶部边缘设有围堰3121，围堰3121中填充有沙层 (图中未示出)。本实施例中，窑顶312为拱形顶，其围堰3121中，沙层最薄的位置深15-25CM，拱形顶的设置，使得沙层两侧厚，中心薄，辅以中心薄层的厚度优化，既保障了隔热保温的需求，又具备一定的透气性，有利于仿古青砖的成型。
加热组件32包括烧嘴321、燃气管道322及燃气阀门(图中未示出)。烧嘴321铺设于窑壁311上；燃气管道322的一端连接烧嘴321，另一端连接外部的燃气；燃气阀门用于控制燃气管道322的进气，从而调节炉温。
喷水组件33包括喷头331、水管332及水管阀门(图中未示出)，喷头 331铺设于窑壁311的上方或窑顶312的内腔，水管332的一端连接喷头331，另一端连接外部的水源，水管阀门控制水管332的进水。
如此，通过加热组件32即可对窑体31中的砖坯进行加热烧制，通过喷水组件33即可方便地加水雾化，完成青砖的还原青化。
请参考图8所示，多个抽屉窑3可以排列成直线使用，第一轨道4途经各抽屉窑的窑门，其一端毗邻砖坯仓(即制坯机制坯完成后的砖坯存放点)，另一端毗邻砖仓，为便于描述，本实施例将往砖仓方向定义为前。各第二轨道5一一对应于各窑体设置在窑体内部，其由窑门的伸出端指向第一轨道4。
推车6搭载于第一轨道4，推车6上铺设有第三轨道7。所述窑车搭载于第三轨道7，将推车6推至任一窑门前时，推车6上的第三轨道7可与对应的第二轨道完成对接，所述窑车可经对应的第二轨道5进入该窑体中。
如此，可以将砖坯仓中已装有砖坯的窑车通过推车6，一一推入各窑体中，待烧制完成后，将装有成品砖的窑车移载至砖仓，省力并提高了效率。
如图9所示的是本发明的推车，其通过万向轮61在第一轨道4上行走，通过导向轮62进行导向。
如图8及图9所示，由于装载有窑车的推车，其重量较大，不易实现第三轨道7与各第二轨道5的顺利对接，因此，本发明还包括若干升降桩8，若干升降桩8对应于各窑门设置在第一轨道4中。升降桩8升起时抵接所述推车的前边缘，使第三轨道7与当前位置对应的第二轨道5顺利对接。
本发明在各升降桩8的前方设有第一绝缘盘81及设置在第一绝缘盘81 上的一对触发导轨82。一对触发导轨82作为常开开关接入升降桩8的控制回路中。
推车6的底部设有第二绝缘盘63及设置在第二绝缘盘63下方的一对弹性触点64，推车6的把手上设有触发开关65，触发开关65为常开开关，触发开关65的两端与一对弹性触点64分别连接。如此，常态下升降桩为下落状态，当推车6行至某一升降桩前时，其一对弹性触点64与该升降桩8对应的一对触发导轨82接触，此时，若按下触发开关65，则一对触发导轨82被导通，升降桩8升起，对推车6进行定位，完成第三轨道7与第二轨道4的对接。
为减少砖屑对触发导轨82的影响，推车6底部还安装有绝缘刮板9，绝缘刮板9位于所述第二绝缘盘的前侧，其结构如图10所示，其可以在推车行走过程中对触发导轨82的上端面及两触发导轨82之间的第一绝缘板区域进行清扫。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
