石英廢砂仍含有50%-70%的二氧化硅，是生產蒸壓磚的理想原材料。在開采石英后，含有大量的石英尾礦廢棄。在開采其他礦石時，也會因為伴生石英，而將石英廢棄。在許多礦區，會看到含硅量很高的廢石。將這些高硅含量的廢石破碎、粉磨，均可成為蒸壓磚的好原料。
另外，不少選礦廠在選出目的礦物后，所廢棄的礦尾砂也均有較高的硅含量。一般來說，硅含量大于60%，均可以用于生產蒸壓磚。
上述石英廢礦砂和其他高硅含量的尾礦砂，均可采用下述蒸壓方法蒸壓，只是在配料時略加調整而已。
這里介紹的蒸壓磚工藝設備是一種先進的技術路線，有不少技術措施均有創新性，可資借鑒。
(1)原料
①高硅廢砂。包括各種硅含量較高的石英廢砂和其他尾礦砂，也可以是荒砂、海砂等。最好硅含量大于80% 9·量低也應達到60寫。硅含量較低時，可采用部分砂子補硅。
高硅廢砂的有機物含量應盡量少，最好符合普通砂的質量標準，含水率一般為2%一5%，不應含水量太大。
②石灰。應采用生石灰。生石灰中的活性氧化鈣含量為60% ---80 -80o，越高越好。使用前應采用球磨機或雷蒙磨磨細，細度達到180目篩余15%一20% ③活化劑。提高硅鈣的反應速度，促進其反應產物的生成，縮短反應時間，降低蒸壓成本，同時也提高了磚的強度。
(2)配合比
高硅廢砂60%^-88%(提供硅質) 生石灰12%一1300(提供鈣質) 砂子。^-30%(補充硅質) 活化劑。.3%-0.5%(促進反應)土或其他增貓劑微量(提高成型塑性)。
(3)生產工藝流程生產工藝流程見圖9-4，不同廢渣可在原料處理工藝方面略加調整。
(4)全自動工業化生產的工藝設備
①原材料處理。原材料應根據各地實際情況經過檢驗和試驗，必須符合工藝生產基本要求。砂子應據粗細分開堆放貯存，多雨地區應建倉貯存，水分控制小于或等于10%，可采用多斗式輸送均化形式(如圖9-5所示)。
在國外石灰早已商品化，粉磨后由泵車直人貯罐。國內目前仍普遍由老式立窯鍛燒，灰塊欠燒、過燒，水化經常出現不充分，質量很不穩定，故進廠破碎后可采用較經濟的倉式均化，保證石灰質量接近和批量穩定(見圖9-6) ,②混合料制備。混合材料的均勻性對保證產品的質量是極其重要的，現在的工藝磨細石灰較多采用單雙管螺旋給料機，作連續式體積計量，配合雙臥軸葉片攪拌機混合輸送配料，計量攪拌精度、均勻性都不高。實踐證明，只有采用間歇斗式重量計量，配合間歇式強制攪拌機才能實現配比準確，得到均勻混合料。砂子及水亦應同時配合采用體積重量計量(見圖9-7)0 砂子用電磁振動給料;灰粉用雙速單管螺旋給料，開始時快速輸送，接近稱量時變為慢速運行，達到稱量要求時關閉氣閥。稱量后各自放人貯存，倉下砂由調速帶輸送。灰粉由葉輪給料器輸送，兩者調節輸送速度，確保灰砂同時加人已開動的強制攪拌機，并確保干料預拌均勻，預拌后加人水。水量控制可用較經濟的貯水器的上下限位調節每次加水量，整個配件程序最好用計算機自動控制。
③混合料消化。目前絕大多數廠家使用間歇式消化倉，料裝滿后停留2^-3h熟化，經常發生結倉現象，出料呈漏斗狀，使先后進出倉料次序混亂，出料量也難以控制，嚴重影響二次攪拌加水混合質量和后工序的壓制成型。
現介紹一種先進的振動式消化倉，其原理是:下料錐設置兩個水平振動器使錐體處于振動狀態，錐體內凸臺及上缸體分料錐體使混合料有次序地下落，物料沿筒體橫截面均勻下落，調節水平振動器速度使料下落所需時間剛好等于物料所需的熟化時間。分料錐體及下料錐體采用夾層結構，可通人蒸汽防止粘料，提高料溫加速混合料的消解，倉體內設有防粘料內襯(如圖9-8所示)。
④成型設備。成型壓磚機是國內與國外先進水平差距最大的設備，國內幾十年來仍用手工碼坯的八孔、十六孔轉盤壓磚機或杠桿壓磚機作主要設備。國外壓磚機早已向自動化、液壓、高產量、多功能、成型產品系列化、空心化的方向發展。主要分為兩類:一是壓力大，外形較小的全自動液壓壓磚機;二是原理較簡單、易于維修的自動機械壓磚機。
a.填料。轉盤式壓磚機采用槳葉式給料，下料時兩葉片靠立軸旋轉撥料至模孔，物料幾乎沒有下壓填料作用，模孔受料時很不均勻，特別是在料盤底積料時更為嚴重。滑臺式磚機采用框架式給料，兩臥軸帶框和齒耙作反向旋轉，下料時將下落物料順勢加速壓人模孔，有強制填料作用，填料密度、變異系數、均勻性均優于前者。
b.加壓。轉盤式壓磚機靠人工手輪調節軌道活塞高低改變模孔深度，控制填料量來改變成型壓力，難以適應物料變化帶來的壓力波動。滑臺式磚機根據每次的成型壓力檢測填料量，通過機械傳動裝置自動調節填料時間和模孔深度，較容量適應物料干濕和物料變化帶來的壓力波動。盤轉式磚機每次只能固定壓制2塊普通磚，加壓只有約is，壓力峰值沒有停留時間，不利于物料排氣，磚坯易于產生分層裂紋;一般沒有超壓保護裝置，機臺易過載損壞。滑臺式磚機每次成型8-14塊普通磚，加壓過程約有4s，峰值可停約1^-1.5s，通過更換模具可生產多規格制品及空心的磚坯。超壓或壓力不足時會通過上壓模液壓穩定裝置卸荷或停止壓制，起到保證質量及保護壓磚機構的作用，大大減少維修工作量。
C.頂出及取碼坯。轉盤式壓磚機磚坯靠轉盤推模體沿圓周軌道斜面向上走的分力頂出(原使用曲軸凸輪和脫模裝置，但由于種種原因已很少使用)。頂出力量不垂直于坯體，而是采用磚坯大面向上的成型方式，這不利于模體面板與坯體底部大面的均勻受力接觸，特別是在模體四個側面、上下模板及模體滾子磨損嚴重時，坯體易于在頂出受力時產生分層、斜裂、掉棱缺角現象。頂出后靠手工碼坯直接放在蒸養車上人工擺放，難以保證坯體的質量和外觀。
滑臺式壓磚機設有專用頂出工位和機構，活塞向上垂直頂出，采用磚坯條(或頂)面向上立排放的形式，利于坯體脫模受力，頂出后自動取坯放至鋼帶上，由碼坯機按要求自動排放在蒸養小車上，磚坯外觀質量良好。
由以上對比可以看出，國產現用的轉盤式壓磚機難以滿足進一步提高磚坯質量、提高勞動生產率、既可生產實心磚又可生產空心磚、達到產品系列化的要求。應根據目前國情發展一些填料均勻、自動調節成型壓力、坯體立排放、一次多塊成型，并設有合理的頂出、取碼坯機構和可更換模具生產多規格空心磚坯體的壓磚機組。
設計應多采用特殊機械結構及液壓自動化技術，以滿足成型設備的發展要求。
⑤蒸壓養護設施。蒸壓工序是磚坯生產后磚能否獲得良好綜合性能關鍵環節，從蒸壓工藝制度來看，國內與國外差距不大，表面看國內只是壓力偏低些，但展開整個過程分析，仍存在不少差距。主要是蒸壓排冷凝水及自動檢測控制設備配置不足，大多數企業仍沿用手工操作，甚至供回汽沒有安裝止回裝置，也沒有安裝定時檢修排水裝置，無法保證及時排除冷凝水以使釜上下溫差接近一致，升溫、恒溫、降溫都無法保證在既定的工藝制度參數下進行，且溫度壓力波動很大。國外蒸壓按蒸壓工藝理想曲線調節全過程的壓力和溫度，安裝有完善的管道和自動排水系統，實現自動操作，并有良好的釜體保溫功能和冷凝水廢蒸汽循環利用節能系統，雖然設置投資較大，但從產品質量、勞動生產率、安全及節能方面考慮仍是非常必要的。在目前現有條件下，至少應設有供回汽止回及自動定時排冷凝水裝置和廢水汽循環利用系統設備，以滿足工藝基本要求。
綜上所述，要提高蒸壓磚質量，必須從原材料選用、均化至蒸壓養護工序都加以重視，應參照國外先進的經驗，結合國內實際情況對現有的工藝和設備進行改進，才能使產品上規模上檔次。
(5)蒸壓磚生產線自動化系統設計
①工藝流程。蒸壓磚的生產工藝復雜，控制要求高。生產蒸壓磚的設備主要由配料機、攪拌機、壓磚機、碼垛機組成。其基本流程如圖9-9所示。
要實現上述工藝過程，其電氣系統的設計要求高，控制點(壓力控制、稱重控制、時間控制、溫度控制、位置控制等)多且分散，電氣控制十分復雜。因此，蒸壓磚廠的控制采用了當今工業控制領域里廣泛使用的可編程序控制器(PLC)，通過通訊總線與總中央控制計算機相連，構成集散系統，從而大大提高了生產蒸壓磚的自動化水平和系統運行的可靠性，經濟效益顯著。
②系統結構。所謂基于PLC的集散式控制系統即是以PLC和智能儀表構成現場控制層，通過通訊總線與中央監控層的工業控制PC機進行數據通訊，為監控層提供數據服務并接受來自監控層的命令。中央監控層的工業控制計算機進行數據通訊，實現從材料采購、生產、銷售及生產管理整個生產過程的計算機信息管理系統(簡稱CIMS系統)，系統構成簡圖如圖9-10所示。
由于可編程序控制器具有控制功能強、可靠性高、編程簡單、體積小、使用方便、抗干擾性強等優點，上述控制系統以可編程序控制器作為控制中心，采用了上位機/下位機的控制模式。控制系統中對蒸壓磚生產中主要設備(配料機、壓磚機、碼垛機)分別由單獨的PLC上位機與PLC下位機之間實現數據通訊，使整個生產過程協調運轉，實現集散控制;其他控制簡單的機械(攪拌機、球磨機、蒸壓釜)可直接掛在PLC上位機上，生產蒸壓磚的整個過程由PI一上位機統一控制。為了提高生產過程的自動化程度，可將工業計算作為監控機與上位PI一連接起來，工控機作為上位機提供良好的人機界面，進行機通訊，PLC上位機與PLC下位機通訊，整個系統在工業計算的指揮下協調、統一運轉。根據蒸壓磚廠的規模。可將工業計算通過工廠以太網與其他部門的個人計算機進行中、遠程通訊，實現從材料管理、生產管理、財務管理、人員管理的現代化工廠模式。
③系統設計。蒸壓磚廠控制系統結構的計算機系統，可將計算機分為三級:生產管理計算機(個人計算機、工業控制計算機);工藝過程控制計算機(上位PLC);直接控制生產設備的計算機(下位PLC)。控制壓磚機的下位PLC，控制“下模一布料一壓磚~脫模~取磚”這一生產一模磚的工藝過程，并使這一過程正確的循環進行。工藝過程控制計算機(上位PLC)的控制功能應具有管理全部設備、掌握各種設備的工作狀況，并且向各設備發出啟動、停止、分流等指令的功能。生產管理計算機的控制功能主要是監控整個機械設備的運行狀況，及時發出各種指揮信息，確保系統正常運轉，同時實現工廠從采購、生產、銷售到人員管理的現代管理體系。根據三級計算機的功能，在系統開發時間根據工廠的資金情況分期投資，先開發直接控制生產設備的計算機系統:配料機控制系統、壓磚機控制系統、碼垛機控制系統，其他輔助設備攪拌機、球磨機、蒸壓釜的控制采用點動方式進行控制。這樣可以使蒸壓磚廠正常生產。該級計算機系統的設計，只考慮單機的工藝流程，下面以壓磚機為例介紹控制設計的過程。
a.單機運行控制。壓磚機的工藝流程為開機，啟動液壓系統，由液壓系統驅動完成“下模~布料一壓磚一脫模一取磚”的工藝過程，其系統結構見圖9-11，實現單步運行的系統硬件簡圖見圖9-12。
圖中A1, A2, A3是全自動、單循環和單步運行選擇按鈕，當按下單步運行按鈕A3 , PLC的記憶功能將記住這個選擇，再按下下模按鈕A49 PLC記憶該命令，并根據機械系統的要求分別出模箱下、針板上的下模命令:布模結束，按下布料按鈕A5, PLC記憶該命令，并根據機械系統的要求分別發出料車進、料車退的布料命令;布料結束，壓磚按鈕A6 9 PLC記憶該命令，并根據機械系統的要求分別發出針板下、模箱上、壓頭上的脫模命令;脫模結束，按下取磚按鈕A7，放磚按鈕A8, PLC記憶該命令，并根據機械系統的要求分別發出機械手進、夾磚、機械手退、把磚放到皮帶機上的取磚命令。同樣的方法可以設計單循環、全自動控制運行方式。
從壓磚機的PLC控制系統可以看出，單機控制系統基本是一個相對獨立的控制系統，完全可以獨立運行。同樣的方法可以開發配料機控制系統、碼垛機控制系統(免燒磚機)。
b.聯機運行控制。單機運行要求的操作人員多，對操作人員的素質要求高，而且容易造成單機之間運行的不協調，影響生產率。在條件允許的情況下，可以對控制系統進行二次開發，利用一個上位PLC與PLC下位機之間實現數據通訊。由上位PLC根據現場情況分別發出啟動、停止、分流等命令，使整個生產過程協調運轉，實現集散控制。這部分控制系統的設計方法，與單機運行控制系統的設計類似，把各個單機設備的運行狀況作為上位PLC的輸人信號，進行邏輯運算，用上位PLC的輸出作為下位PLC的輸人信號，向下位PLC分別發出啟動、分流、停止等控制信號，完成控制過程。
c.全自動化的蒸壓磚廠控制。作為工業過程的自動化控制，集散式控制系統已基本可滿足機械設備自動化控制要求。為了使灰砂磚廠各個部門統一管理、協調工作、提高工廠的管理水平，在實際中可以對控制系統進行進一步開發。
工業控制計算機的通用型工業監控組態軟件，以通用C語言作為基礎開發語言，利用這些組態軟件可方便、快捷地開發出界面友好、操作簡便、功能齊備、運行可靠的系統監控程序，而且程序易于修改、通用性強。利用工業控制計算機作為監控系統，監控機械設備的運行狀況，并且與上位PI一實現通訊，向上位PLC發出指揮命令。在監控系統的統一指揮下，可確保整個機械裝置安全運轉，生產的磚坯質量穩定，避免了生產過程的浪費現象。同時監控系統可以與工廠中其他部門(采購部門、銷售部門、人事部門、財務部門)的個人計算機組成局域網，對整個蒸壓磚廠實現全自動化管理。
