石英废砂仍含有50%-70%的二氧化硅，是生产蒸压砖的理想原材料。在开采石英后，含有大量的石英尾矿废弃。在开采其他矿石时，也会因为伴生石英，而将石英废弃。在许多矿区，会看到含硅量很高的废石。将这些高硅含量的废石破碎、粉磨，均可成为蒸压砖的好原料。
另外，不少选矿厂在选出目的矿物后，所废弃的矿尾砂也均有较高的硅含量。一般来说，硅含量大于60%，均可以用于生产蒸压砖。
上述石英废矿砂和其他高硅含量的尾矿砂，均可采用下述蒸压方法蒸压，只是在配料时略加调整而已。
这里介绍的蒸压砖工艺设备是一种先进的技术路线，有不少技术措施均有创新性，可资借鉴。
(1)原料
①高硅废砂。包括各种硅含量较高的石英废砂和其他尾矿砂，也可以是荒砂、海砂等。最好硅含量大于80% 9·量低也应达到60写。硅含量较低时，可采用部分砂子补硅。
高硅废砂的有机物含量应尽量少，最好符合普通砂的质量标准，含水率一般为2%一5%，不应含水量太大。
②石灰。应采用生石灰。生石灰中的活性氧化钙含量为60% ---80 -80o，越高越好。使用前应采用球磨机或雷蒙磨磨细，细度达到180目筛余15%一20% ③活化剂。提高硅钙的反应速度，促进其反应产物的生成，缩短反应时间，降低蒸压成本，同时也提高了砖的强度。
(2)配合比
高硅废砂60%^-88%(提供硅质) 生石灰12%一1300(提供钙质) 砂子。^-30%(补充硅质) 活化剂。.3%-0.5%(促进反应)土或其他增猫剂微量(提高成型塑性)。
(3)生产工艺流程生产工艺流程见图9-4，不同废渣可在原料处理工艺方面略加调整。
(4)全自动工业化生产的工艺设备
①原材料处理。原材料应根据各地实际情况经过检验和试验，必须符合工艺生产基本要求。砂子应据粗细分开堆放贮存，多雨地区应建仓贮存，水分控制小于或等于10%，可采用多斗式输送均化形式(如图9-5所示)。
在国外石灰早已商品化，粉磨后由泵车直人贮罐。国内目前仍普遍由老式立窑锻烧，灰块欠烧、过烧，水化经常出现不充分，质量很不稳定，故进厂破碎后可采用较经济的仓式均化，保证石灰质量接近和批量稳定(见图9-6) ,②混合料制备。混合材料的均匀性对保证产品的质量是极其重要的，现在的工艺磨细石灰较多采用单双管螺旋给料机，作连续式体积计量，配合双卧轴叶片搅拌机混合输送配料，计量搅拌精度、均匀性都不高。实践证明，只有采用间歇斗式重量计量，配合间歇式强制搅拌机才能实现配比准确，得到均匀混合料。砂子及水亦应同时配合采用体积重量计量(见图9-7)0 砂子用电磁振动给料;灰粉用双速单管螺旋给料，开始时快速输送，接近称量时变为慢速运行，达到称量要求时关闭气阀。称量后各自放人贮存，仓下砂由调速带输送。灰粉由叶轮给料器输送，两者调节输送速度，确保灰砂同时加人已开动的强制搅拌机，并确保干料预拌均匀，预拌后加人水。水量控制可用较经济的贮水器的上下限位调节每次加水量，整个配件程序最好用计算机自动控制。
③混合料消化。目前绝大多数厂家使用间歇式消化仓，料装满后停留2^-3h熟化，经常发生结仓现象，出料呈漏斗状，使先后进出仓料次序混乱，出料量也难以控制，严重影响二次搅拌加水混合质量和后工序的压制成型。
现介绍一种先进的振动式消化仓，其原理是:下料锥设置两个水平振动器使锥体处于振动状态，锥体内凸台及上缸体分料锥体使混合料有次序地下落，物料沿筒体横截面均匀下落，调节水平振动器速度使料下落所需时间刚好等于物料所需的熟化时间。分料锥体及下料锥体采用夹层结构，可通人蒸汽防止粘料，提高料温加速混合料的消解，仓体内设有防粘料内衬(如图9-8所示)。
④成型设备。成型压砖机是国内与国外先进水平差距最大的设备，国内几十年来仍用手工码坯的八孔、十六孔转盘压砖机或杠杆压砖机作主要设备。国外压砖机早已向自动化、液压、高产量、多功能、成型产品系列化、空心化的方向发展。主要分为两类:一是压力大，外形较小的全自动液压压砖机;二是原理较简单、易于维修的自动机械压砖机。
a.填料。转盘式压砖机采用桨叶式给料，下料时两叶片靠立轴旋转拨料至模孔，物料几乎没有下压填料作用，模孔受料时很不均匀，特别是在料盘底积料时更为严重。滑台式砖机采用框架式给料，两卧轴带框和齿耙作反向旋转，下料时将下落物料顺势加速压人模孔，有强制填料作用，填料密度、变异系数、均匀性均优于前者。
b.加压。转盘式压砖机靠人工手轮调节轨道活塞高低改变模孔深度，控制填料量来改变成型压力，难以适应物料变化带来的压力波动。滑台式砖机根据每次的成型压力检测填料量，通过机械传动装置自动调节填料时间和模孔深度，较容量适应物料干湿和物料变化带来的压力波动。盘转式砖机每次只能固定压制2块普通砖，加压只有约is，压力峰值没有停留时间，不利于物料排气，砖坯易于产生分层裂纹;一般没有超压保护装置，机台易过载损坏。滑台式砖机每次成型8-14块普通砖，加压过程约有4s，峰值可停约1^-1.5s，通过更换模具可生产多规格制品及空心的砖坯。超压或压力不足时会通过上压模液压稳定装置卸荷或停止压制，起到保证质量及保护压砖机构的作用，大大减少维修工作量。
C.顶出及取码坯。转盘式压砖机砖坯靠转盘推模体沿圆周轨道斜面向上走的分力顶出(原使用曲轴凸轮和脱模装置，但由于种种原因已很少使用)。顶出力量不垂直于坯体，而是采用砖坯大面向上的成型方式，这不利于模体面板与坯体底部大面的均匀受力接触，特别是在模体四个侧面、上下模板及模体滚子磨损严重时，坯体易于在顶出受力时产生分层、斜裂、掉棱缺角现象。顶出后靠手工码坯直接放在蒸养车上人工摆放，难以保证坯体的质量和外观。
滑台式压砖机设有专用顶出工位和机构，活塞向上垂直顶出，采用砖坯条(或顶)面向上立排放的形式，利于坯体脱模受力，顶出后自动取坯放至钢带上，由码坯机按要求自动排放在蒸养小车上，砖坯外观质量良好。
由以上对比可以看出，国产现用的转盘式压砖机难以满足进一步提高砖坯质量、提高劳动生产率、既可生产实心砖又可生产空心砖、达到产品系列化的要求。应根据目前国情发展一些填料均匀、自动调节成型压力、坯体立排放、一次多块成型，并设有合理的顶出、取码坯机构和可更换模具生产多规格空心砖坯体的压砖机组。
设计应多采用特殊机械结构及液压自动化技术，以满足成型设备的发展要求。
⑤蒸压养护设施。蒸压工序是砖坯生产后砖能否获得良好综合性能关键环节，从蒸压工艺制度来看，国内与国外差距不大，表面看国内只是压力偏低些，但展开整个过程分析，仍存在不少差距。主要是蒸压排冷凝水及自动检测控制设备配置不足，大多数企业仍沿用手工操作，甚至供回汽没有安装止回装置，也没有安装定时检修排水装置，无法保证及时排除冷凝水以使釜上下温差接近一致，升温、恒温、降温都无法保证在既定的工艺制度参数下进行，且温度压力波动很大。国外蒸压按蒸压工艺理想曲线调节全过程的压力和温度，安装有完善的管道和自动排水系统，实现自动操作，并有良好的釜体保温功能和冷凝水废蒸汽循环利用节能系统，虽然设置投资较大，但从产品质量、劳动生产率、安全及节能方面考虑仍是非常必要的。在目前现有条件下，至少应设有供回汽止回及自动定时排冷凝水装置和废水汽循环利用系统设备，以满足工艺基本要求。
综上所述，要提高蒸压砖质量，必须从原材料选用、均化至蒸压养护工序都加以重视，应参照国外先进的经验，结合国内实际情况对现有的工艺和设备进行改进，才能使产品上规模上档次。
(5)蒸压砖生产线自动化系统设计
①工艺流程。蒸压砖的生产工艺复杂，控制要求高。生产蒸压砖的设备主要由配料机、搅拌机、压砖机、码垛机组成。其基本流程如图9-9所示。
要实现上述工艺过程，其电气系统的设计要求高，控制点(压力控制、称重控制、时间控制、温度控制、位置控制等)多且分散，电气控制十分复杂。因此，蒸压砖厂的控制采用了当今工业控制领域里广泛使用的可编程序控制器(PLC)，通过通讯总线与总中央控制计算机相连，构成集散系统，从而大大提高了生产蒸压砖的自动化水平和系统运行的可靠性，经济效益显著。
②系统结构。所谓基于PLC的集散式控制系统即是以PLC和智能仪表构成现场控制层，通过通讯总线与中央监控层的工业控制PC机进行数据通讯，为监控层提供数据服务并接受来自监控层的命令。中央监控层的工业控制计算机进行数据通讯，实现从材料采购、生产、销售及生产管理整个生产过程的计算机信息管理系统(简称CIMS系统)，系统构成简图如图9-10所示。
由于可编程序控制器具有控制功能强、可靠性高、编程简单、体积小、使用方便、抗干扰性强等优点，上述控制系统以可编程序控制器作为控制中心，采用了上位机/下位机的控制模式。控制系统中对蒸压砖生产中主要设备(配料机、压砖机、码垛机)分别由单独的PLC上位机与PLC下位机之间实现数据通讯，使整个生产过程协调运转，实现集散控制;其他控制简单的机械(搅拌机、球磨机、蒸压釜)可直接挂在PLC上位机上，生产蒸压砖的整个过程由PI一上位机统一控制。为了提高生产过程的自动化程度，可将工业计算作为监控机与上位PI一连接起来，工控机作为上位机提供良好的人机界面，进行机通讯，PLC上位机与PLC下位机通讯，整个系统在工业计算的指挥下协调、统一运转。根据蒸压砖厂的规模。可将工业计算通过工厂以太网与其他部门的个人计算机进行中、远程通讯，实现从材料管理、生产管理、财务管理、人员管理的现代化工厂模式。
③系统设计。蒸压砖厂控制系统结构的计算机系统，可将计算机分为三级:生产管理计算机(个人计算机、工业控制计算机);工艺过程控制计算机(上位PLC);直接控制生产设备的计算机(下位PLC)。控制压砖机的下位PLC，控制“下模一布料一压砖~脱模~取砖”这一生产一模砖的工艺过程，并使这一过程正确的循环进行。工艺过程控制计算机(上位PLC)的控制功能应具有管理全部设备、掌握各种设备的工作状况，并且向各设备发出启动、停止、分流等指令的功能。生产管理计算机的控制功能主要是监控整个机械设备的运行状况，及时发出各种指挥信息，确保系统正常运转，同时实现工厂从采购、生产、销售到人员管理的现代管理体系。根据三级计算机的功能，在系统开发时间根据工厂的资金情况分期投资，先开发直接控制生产设备的计算机系统:配料机控制系统、压砖机控制系统、码垛机控制系统，其他辅助设备搅拌机、球磨机、蒸压釜的控制采用点动方式进行控制。这样可以使蒸压砖厂正常生产。该级计算机系统的设计，只考虑单机的工艺流程，下面以压砖机为例介绍控制设计的过程。
a.单机运行控制。压砖机的工艺流程为开机，启动液压系统，由液压系统驱动完成“下模~布料一压砖一脱模一取砖”的工艺过程，其系统结构见图9-11，实现单步运行的系统硬件简图见图9-12。
图中A1, A2, A3是全自动、单循环和单步运行选择按钮，当按下单步运行按钮A3 , PLC的记忆功能将记住这个选择，再按下下模按钮A49 PLC记忆该命令，并根据机械系统的要求分别出模箱下、针板上的下模命令:布模结束，按下布料按钮A5, PLC记忆该命令，并根据机械系统的要求分别发出料车进、料车退的布料命令;布料结束，压砖按钮A6 9 PLC记忆该命令，并根据机械系统的要求分别发出针板下、模箱上、压头上的脱模命令;脱模结束，按下取砖按钮A7，放砖按钮A8, PLC记忆该命令，并根据机械系统的要求分别发出机械手进、夹砖、机械手退、把砖放到皮带机上的取砖命令。同样的方法可以设计单循环、全自动控制运行方式。
从压砖机的PLC控制系统可以看出，单机控制系统基本是一个相对独立的控制系统，完全可以独立运行。同样的方法可以开发配料机控制系统、码垛机控制系统(免烧砖机)。
b.联机运行控制。单机运行要求的操作人员多，对操作人员的素质要求高，而且容易造成单机之间运行的不协调，影响生产率。在条件允许的情况下，可以对控制系统进行二次开发，利用一个上位PLC与PLC下位机之间实现数据通讯。由上位PLC根据现场情况分别发出启动、停止、分流等命令，使整个生产过程协调运转，实现集散控制。这部分控制系统的设计方法，与单机运行控制系统的设计类似，把各个单机设备的运行状况作为上位PLC的输人信号，进行逻辑运算，用上位PLC的输出作为下位PLC的输人信号，向下位PLC分别发出启动、分流、停止等控制信号，完成控制过程。
c.全自动化的蒸压砖厂控制。作为工业过程的自动化控制，集散式控制系统已基本可满足机械设备自动化控制要求。为了使灰砂砖厂各个部门统一管理、协调工作、提高工厂的管理水平，在实际中可以对控制系统进行进一步开发。
工业控制计算机的通用型工业监控组态软件，以通用C语言作为基础开发语言，利用这些组态软件可方便、快捷地开发出界面友好、操作简便、功能齐备、运行可靠的系统监控程序，而且程序易于修改、通用性强。利用工业控制计算机作为监控系统，监控机械设备的运行状况，并且与上位PI一实现通讯，向上位PLC发出指挥命令。在监控系统的统一指挥下，可确保整个机械装置安全运转，生产的砖坯质量稳定，避免了生产过程的浪费现象。同时监控系统可以与工厂中其他部门(采购部门、销售部门、人事部门、财务部门)的个人计算机组成局域网，对整个蒸压砖厂实现全自动化管理。
