如何正确砌筑石灰窑耐火砖

因有各式各样的炉窑用于石灰石的煅烧，故按各个带域分别就石灰窑用耐火砖予以说明。

1、干燥、预热带炉

炉顶部的干燥带使用的耐火砖，在温度方面问题不大。但投入石灰石造成激烈的磨耗,而且，耐火砖对炉气的耐侵蚀能力也至关重要。

预热带耐火砖必须具备以下性质：

a、有致密的组织；

b、有良好的耐磨性；

c、耐压强度大；

d、对于来自CO、SO2、Cl2等的侵蚀、跪化的抵抗能力大；

e、对溶渣的耐蚀性强；

f、有足够的抗剥落性等等。

虽然预热带耐火砖要求同时具备上述性能，但到目前为止，凡致密性、耐磨性好的耐火砖往往抗剥落性很差．很难两全。

2．煅烧带

石灰石分解，石灰和砖衬的化学反应均发生在煅烧带，同时煅烧带耐火沟料还承受下降炉料的磨损。煅烧带耐火砖之选用应特别注意抗石灰与其反应的性能，即要求该带昕用耐火砖不易与石灰反应，其组织结构要稳定。

煅烧带耐火砖应具有以下性能：

(1)耐火度高；

(2)耐腐蚀性好；

(3)耐磨性好。

(4)高温状态下组织稳定；

以前，煅烧带一直使用SiO2—Al2O3系粘土砖和高铝耐火砖或硅线石质耐火砖，但最近已采用与石灰反应少，化学稳定性好的碱性耐火砖。 煅烧带的耐火砖与石灰的反应，在用SiO2—Al2O3系耐火砖的场合一般断定生成矿物是钙长石、钙(铝)黄长石。耐火砖被侵蚀的主要原因是与石灰反应生成玻璃相，它向耐火砖的内部渗透，破坏颗粒间的结合，逐步侵蚀。在用粘土砖的场合，玻璃相的生成量比用高铝质和硅线石质耐火砖时多，故耐腐蚀性差，但是使砖的气孔率降低就显示出相当大的抗蚀能力。因而，应使用致密质耐火砖以提高耐蚀性。在用碱性耐火砖时，砖中的镁橄榄石2MgO、SiO2和石灰反应，随后与铬矿反应生成钙镁橄榄石(CaO．MgO．SiO2)和镁钙硅石、镁黄长石、2CaO．Fe2O3等而将铬矿分解，如此推进侵蚀。但和SiO2—Al2O3系相比，在同等温度下，这些反应的速度很慢，显示出优异的耐蚀性。这是因为耐火砖的成分和石灰同样属碱性，难以发生化学反应。然而，因为按碱性砖大量使用的铬镁质耐火砖发生爆裂和组织脆化。由剥离和磨损而逐渐损耗，所以，为进一步谋求长寿化而使用了镁质或镁尖晶石质耐火砖。

煅烧带也不是在整个范围内都用碱性砖。在靠近预热带的部分和冷却带附近，比起耐蚀性来更重视耐磨性，因而必须使用耐磨性好的高铝耐火砖或硅线石质耐火砖。

3．冷却带

因为烧好的石灰带有相当多的热量移动，并被冷却，所以冷却带需要使用耐磨性和抗急冷急热的耐剥落性优异的耐火砖。冷却带耐火砖必须有以下性能：a、优良的耐磨性；b、优良的耐剥落性；c、具有致密的组织等。

直到现在，一直使用密质耐磨性高铝质和粘土质具有耐剥落性的耐火砖。对耐火砖而言，冷却带很少受到决定炉子整体寿命的那种损伤。

1、水泥产物氢氧化钙与大气中的二氧化碳反应，生成碳酸钙沉积在混凝土制品表面上。

2、水化产物氢氧化钙溶液中，当水蒸发后，氢氧化钙在混凝土缝隙中析晶并聚集在它的表面上。

3、石灰石或建房用砂中，含有一定量的可溶含碱的有机物，由它们形成的氢氧化物、碳酸盐或其他碱盐溶液比较容易地、迅速地在混凝土表面渗出“霜盐”而结霜。

4、预防起霜的措施：

凡是能够降低水泥化产物氢氧化钙浓度的物质，就应该可以降低起霜程度。粉煤灰做混合材有一定效果。外掺一定防霜剂效果也不错。

粘土砖烧制砖，通过砖窑堆砌，开始烧制（烧窑）；而烧窑有两种方法，即氧化和还原两种。

还原即封闭式烧法，即一窑砖在烧制时，氧化过程是中途会有个开窑充氧的过程。举个例子，氧化铁在烧制还原反应时补充少量氧气，还原成一氧化铁，一氧化铁为青色。若在烧制过程中往窑内不断补充氧气，即在氧化铁还没充分还原成一氧化铁前就氧化成四氧化三铁，颜色就是红色；这也就说明了为什么砖窑会烧出红青两种不同颜色的砖了。

通过上面解释，你应当知道粘土烧成砖头这是化学变化了。

金砖是京城皇宫宫殿专用的地面用砖，故早先也叫“京砖”。金砖的制造产地，主要是大运河边上的江南包括苏州等七府，专门为皇宫烧造金砖的砖窑又称为“御窑”。它的原料取自于运河边上的土，因为这里的土质细腻，富含胶体物质。金砖的制作须经过选土，还要捶、晒、舂、磨，然后再澄泥、淘晾、揉踏、造坯、阴干等工序。尤其是趁夏季三伏天加工，赶制成坯入窑。入窑后还要特殊的柴草细火熏烧，一窑砖须经半年之久。史料记载：每造金砖正砖一块，又必备副砖一至五六块不等，以备挑选。即使这样，若在某环节上稍有不慎，则会导致整个窑的报废，往往“十不得二”。如此精工细作加工出来的金砖，又有“明如镜、声如磬”之说。金砖的制作包括以下工艺：

　　①取土(包括掘、运、晒、捶、浆、磨、筛7道工序)风吹雨淋日晒

　　②去“土性”(去除泥土开裂、收缩的特性)两年

　　③七成干时制土坯

入窑

　　④以糠草熏一个月

　　⑤片柴烧一个月

　　⑥棵柴烧一个月

　　⑦松枝柴烧40天

出窑

　　⑧用桐油浸泡出光泽

金砖制成

　　所谓“金砖”,实际上是规格为二尺二、二尺、一尺七、一尺四见方的大方砖，有五六种规格。这里说到的尺是古代单位里的尺，相当于现代的32厘米。现在北京故宫的太和殿、中和殿、保和殿和十三陵之一的定陵内铺墁的都是此砖，在砖的侧面，有明永乐、正德、清乾隆等年号和“苏州府督造”等印章字样。

故宫铺设金砖的面积也很有限，集中在东、中、西三条路线上。在故宫的核心建筑太和殿、中和殿、保和殿所在的中路上，用的金砖是最大的二尺。中路外侧的金砖稍小，有一尺七的，也有一尺四的。

　　金砖的制作，是在京城承修大臣踏勘各处皇宫宫殿及坛庙工程后，奏报工部准行后才进行烧造的，所以是不定期的。金砖烧造完成后，由京杭大运河运送至通州，然后再由陆路运输到京。一般情况下，金砖是从粮船也就是漕船解运，有时也搭运铜船或铅船，不设置专门用船。

　　金砖的铺墁过程也是很复杂的。其必备黄蜡、黑炭、江米、木柴等物料，俟八九月或第二年春天干燥季节，先水磨铺墁，再加工烫蜡。今天，当人们参观故宫的太和殿等处，还会看到殿里铺墁的磨砖对缝、丝丝扣扣的金砖。

　　古时的金砖用现今的生产技术很难制作。上个世纪80年代，在失传断烧70多年后，苏州陆墓御窑开始试制金砖烧制。因为当年的金砖烧制技术和材料都已失传，就连晚清时期的金砖现在都已经很难烧出，主要是现在的土质性能和工艺烧制过程达不到原有标准。准确地说，用于故宫、天坛、帝王庙维修的仅是“仿金砖”或“精制澄泥砖”，这是时代造就的遗憾。

一种或多种粘和剂组成的混合粉状颗料，使用时必须和一种或多种液体配合搅拌均匀，具有较强的流动性。不同的耐火砖原料不同，如硅铝，粘土等：

根据耐火砖成分的不同，其可以分为五大类，即：硅铝系耐火砖、碱性系列耐火砖、含碳耐火砖、含锆耐火砖、隔热耐火砖。任何炉子并不是只用一种耐火砖而砌筑而成的，需要个不同耐火砖的相互搭配使用。下面对这五大类耐火砖的成分一一作详细介绍。

1、硅铝系耐火砖，据悉，其是以AL2O3—SiO2二元系统相图为基本理论，主要包括以下几种。

(一)硅砖，是指含SiO293%以上的耐火砖，是酸性耐火砖的主要品种。它主要用于砌筑焦炉，也用于各种玻璃、陶瓷、炭素煅烧炉、耐火砖的热工窑炉的拱顶和其他承重部位，在热风炉的高温承重部位也用，但是不宜在600℃以下且温度波动大的热工设备中使用。

(二)粘土砖，粘土砖主要由莫来石(25%～50%)、玻璃相(25%～60%)和方石英及石英（最高可达30%）所组成。通常以硬质粘土为原料，预先煅烧成熟料，然后配以软质粘土，以半干法或可塑法成型，温度在1300～1400 C烧成粘土砖制品。也可以加少量的水玻璃、水泥等结合剂制成不烧制品和不定形材料。它是高炉、热风炉、加热炉、动力锅炉、石灰窑、回转窑、陶瓷和耐火砖烧成窑中常用的耐火砖。

(三)高铝耐火砖，高铝耐火砖的矿物组成为刚玉、莫来石和玻璃相，其含量取决于AL2O3/ SiO2比以及杂质的种类和数量，可按AL2O3含量进行耐火砖的等级划分。原料为高铝矾土和硅线石类天然矿石，也有掺加电熔刚玉、烧结氧化铝、合成莫来石的，以及用氧化铝与粘土按不同比例煅烧的熟料。它多用烧结法生产。但产品还有熔铸砖、熔粒砖、不烧砖和不定形耐火砖。高铝耐火砖广泛用于钢铁工业、有色金属工业和其他工业。

(四)刚玉耐火砖，刚玉砖是指AL2O3含量不小于90%，以刚玉为主要物相的的一种耐火砖，可分为烧结型刚玉砖和电熔型刚玉砖。

2、碱性系列耐火砖。碱性耐火砖是指以碱性氧化物如Mg0和CaO为主要成分的耐火制品，主要品种有以下几种。

(一)镁质耐火砖，是指以镁石作原料，以方镁石为主晶相，MgO含量在80%～85%以上的耐火砖。其产品分为冶金镁砂和镁质制品两大类。依化学组成及用途的不同，有马丁砂、普通冶金镁砂、普通镁砖、镁硅砖、镁铝砖、镁钙砖、镁碳砖及其他品种等。镁质耐火砖是碱性耐火砖中最主要的制品，耐火度高，对碱性渣和铁渣有很好的抵抗性，是一种重要的高级耐火砖。主要用于平炉、氧气转炉、电炉及有色金属熔炼等。

(二)白云石砖，是以白云石作为主要原料生产的一种碱性耐火砖。广泛用于碱性转炉，还可用作某些炉外精炼包的内衬。

(三)镁橄榄石耐火砖，是以镁橄榄石2MgO·SiO2作为主要组成的一种耐火砖。主要用于平炉蓄热室格子砖、铸锭用砖、加热炉炉底以及在炼铜炉中也有较好的使用效果。

3、含碳耐火砖。含碳耐火砖是指由碳或碳的化合物制成的，以含不同形态的碳为主要成分的耐火砖制品，主要分为以下几种。

(一)碳砖，是以碳质材料为主要原料，加入的适量结合剂制成的耐高温中性耐火砖制品。碳砖被广泛应用于砌筑高炉炉底、炉缸、炉腹和炉身下部。可提高高炉的连续作业时间，延长使用寿命。此外，碳砖还广泛用于电化学工业、化学工业、石油化学工业、电镀行业、铁合金工业炉(或设备的内衬) 、酸液、碱液槽衬和管路，以及熔炼有色金属(如铅、铝、锡等)的炉衬。

(二)石墨质耐火制品，是以天然石墨为原料，以粘土作结合剂制得的耐火材料。这类制品有石墨粘土坩埚、蒸馏罐、铸钢用塞头砖、水口砖及盛钢桶衬砖等。其中生产最多、应用最广的是炼钢和熔炼有色金属的石墨粘土坩埚。

(三)碳化硅耐火制品，是以碳化硅(SiC)为原料生产的高级耐火材料。其耐磨性和耐腐蚀性好，高温强度大，热导率高，线膨胀系数小，抗热震性好。在钢铁冶炼方面，它可用于盛钢桶内衬、水口、塞头、高炉炉底和炉腹、出铁槽、转炉和电炉出钢口、加热炉无水冷滑轨等方面。在有色金属（锌、铜、铝等）冶炼中，大量用于蒸馏器、精馏塔托盘、电解槽侧墙、熔融金属管道、吸送泵和熔炼金属坩埚等。在硅酸盐工业中，它大量用作各种窑炉的棚板和隔焰材料，如马弗炉内衬和匣钵等。在化学工业中，多用于油气发生器、有机废料煅烧炉、石油气化器和脱硫炉等方面。此外，在空间技术上可用作火箭喷管和高温燃气透平叶片等。

4、含锆耐火砖 。属于一种属酸性材料，是以天然锆英石砂(ZrSiO2)为原料制得的制品。锆质耐火砖不同于硅铝系耐火砖和含碳系列耐火砖，其抗渣性好，热膨胀率较小，热导率随温度的升高而降低，荷重软化温度高，耐磨强度大，抗热震性好，现已成为各个工业领域中的重要材料。随着冶金工业中连铸和真空脱气技术的发展，锆英石耐火砖的应用越来越广泛，主要有以下几种分类。

(一)锆英石砖，在炼钢过程中，采用出钢脱气法，而锆英石质耐火材料对熔渣，钢水的耐侵蚀性和抗热震性良好，且适于在减压下工作，它在冶金工业中广泛用于砌筑脱气用盛钢桶内衬，也用作不锈钢盛钢桶内衬，连铸盛钢桶内衬、铸口砖、塞头砖、袖砖以及高温感应电炉炉衬等。锆英石质耐火砖对酸性渣和玻璃具有高的抵抗性，因而还广泛用于熔炼最活泼玻璃的玻璃窑的严重损坏部位。锆英石质耐火材料还具有不为金属铝、铝的氧化物及其熔渣侵透的性质，因而在炼铝的炉底上也获得了良好的效果。

(二)AZS电熔砖，也称为电熔锆刚玉砖，随着玻璃工业的发展，AZS电熔砖已成为玻璃窑炉的关键部位必须的耐火材料。它抵抗玻璃液的侵蚀性较强。

(三)AZS再烧结电熔砖，主要用于砌筑玻璃池窑的底、墙和蓄热格子砖等热工设备。

(四)锆莫来石电熔砖，该种砖的特点是晶体结构致密，荷重软化温度高，抗热震性好，常温及高温下机械强度高，耐磨性好，热导率好，且有优良的抵抗熔渣侵蚀的能力。该种制品的用途较广，用于冶金加热炉、均热炉、电石炉的出料口，玻璃熔窑窑壁等，使用效果很好。

5、隔热耐火砖。是指气孔率高、体积密度低、热导率低的耐火材料。隔热耐火材料又称轻质耐火材料。它包括以下几种分类。

(一)高铝隔热轻质耐火砖。是以铝矾土为主要AL2O3含量不小于48%的隔热轻质耐火砖。其生产工艺采用泡沫法，也可采用烧尽加入物法。高铝质隔热轻质耐火砖可用于砌筑隔热层和无强烈高温熔融物料侵蚀及冲刷作用的部位。直接与火焰接触时，一般的高铝质隔热耐火砖的表面接触温度不得高于1350℃。莫来石质隔热耐火砖可直接接触火焰，具有耐高温，强度高，节能效果显著等特点。适用于热解炉、热风炉、陶瓷辊道窑、电瓷抽屉窑及各种电阻炉的内衬。

(二)粘土质隔热轻质耐火砖，是以耐火粘土为主要原料制成的AL2O3含量为30%～48%的隔热耐火砖。其生产工艺采用烧尽加人物法和泡沫法。以耐火粘土、漂珠、耐火粘土熟料作原料，掺加结合剂和锯木屑，经配料、混合、成型、干燥、烧成，制得体积密度为0 3～1 5g/cm3的产品。粘土质隔热砖的产量占隔热耐火砖总产量的一半以上。

中国标准(GB 3994—1983)将粘土质隔热砖按体积密度分为NG—15、NG—13a、NG—13b、NG—10、NG—09、NG—08、NG—07、NG—06、NG—05、NG—04 10种牌号。

(三)硅藻土隔热轻质耐火砖，是以硅藻土为主要原料制成的隔热耐火制品。它主要用在900℃以下的隔热层。

中国标准(GB 3996—1983)将硅藻土隔热制品按体积密度分为GG—07a、GG—0 7b、GG—06、GG—0 5a、GG—05b和GG—04六种牌号。

(四)漂珠砖，是以漂珠为主要原料制成的隔热耐火制品。漂珠是从热电厂粉煤灰中浮选出的硅酸铝质玻璃空心珠体。它体轻、壁薄、中空、表面光滑、耐高温、隔热性能好。利用漂珠这些优良特性，可制造出保温性能优异的轻质隔热耐火材料。生产漂珠砖可采用半干法成型。

　　一两黄金一块“金砖”

　　浙江省嘉善县干窑镇是历史上有名的“窑乡”，其出产的京砖是中国古代的一种特型砖，每块价格高达一两黄金，有“金砖”之说，历史上专用于铺设故宫和皇室园林的地面。

　　在民间，人们乐于对皇帝处理政务的金銮殿展开想象，说金銮殿的地面都是用金砖铺成的。从字面意思和绝大多数人的理解来讲，显然，这金砖就是用金子制成的砖。其实，此金砖并非金子制成的砖，而是来自干窑的京砖。在《金砖墁地》中，对此有专门记载：“京砖，是专为皇宫烧制的细料方砖，颗粒细腻，质地密实，敲之作金石之声，称‘金砖’。又因砖运北京的京仓，供皇宫专用，被称之‘京砖’后逐渐走向民间富户。”关于“金砖”名称的由来，还另有一种说法：在明代，京砖的价格非常昂贵，一块砖要卖50两银子，远远不是一般富庶家庭能够消费得起的，因而人们用“金砖”来代指它。当时，民间有所谓“一两黄金一块砖”的说法，“金砖”即由此而得名。

　　8个月的时间做成一块金砖

　　京砖的制作需要经过取土、制坯、烧制、出窑、打磨和浸泡等几道工序。几道工序，听上去似乎也并不特别复杂，但其实每一道大的工序下面，还包含了好多道小工序，这些大大小小的工序加在一起，使得京砖的制作变成一件奢侈的事情。

　　单是取土这第一步，就能看出京砖生产程序之复杂和要求之严格。取土之前先要选土，那些有经验的师傅才能看出哪里的土不仅具有黏性，而且土中含铝量较高，可以磨成粉末。选好土之后，还要经过掘、运、晒、椎、浆、磨、筛等七道工序才算完成，耗时将长达8个月之久。

　　第二步是制坯。把备好的泥土，用半手工半机械的方式制成砖坯。普通的京砖，只要按照需要的尺寸和厚度把泥土制成坯块即可。比较复杂的是那些有特殊工艺要求的花砖，比如有的砖上需要绘制图案，为了让烧制出来的图案生动逼真，就要求在制坯时对图案的刻画把握得恰到好处。

　　第三步是烧制。坯入窑后，点燃窑火的过程复杂之极：以糠草熏一个月，片柴烧一个月，棵柴烧一个月，松枝柴烧40天，经过这四种不同燃料的燃烧，在耗时130天之后，方可窨水出窑。所谓窨水，指的是一窑砖烧好后，必须往窑里浇水降温。这些浇向窑里的水，得由窑工们沿着窑墩外那条又陡又高的砖梯挑到窑顶，再从窑顶浇入窑中。

　　第四步是出窑。出窑的日子，小小的窑腹里灰尘弥漫，异常呛人。在出窑之前，虽然已往窑中浇水降温了四五天，但窑中温度仍然很高，长时间烧制过的京砖更是炙热难当。一块块又烫又重的京砖，在工人们手里飞快地传递着。为了督促同伴加快速度，同时，也是为了给自己鼓劲，工人们在搬卸京砖时，嘴里会发出一种奇怪的咝咝声。“货船泊岸夕阳斜，女伴搬砖笑语哗。一脸窑煤粘汗黑，阿侬貌本艳于花。”这首《竹枝词》，描述的就是出窑时的场景——在炎热的窑中劳作，女窑工很快就满脸汗水，飞扬的尘土扑到脸上，原本“艳于花”的女子，刹那间也乌黑如煤灰。

　　第五步是打磨。刚从窑里搬出来的京砖还只能算是璞一样的半成品，要让它成为光彩照人的玉，还得花一番心血进行细致地打磨。京砖的打磨是运用极其简单的工具，在一个圆形的水槽里进行，一边磨，一边冲水，不仅要让京砖表面变得平滑，还要让它使用时间愈长，反而愈加光亮，甚至可以当镜子用——不过，遗憾的是，让京砖变得像镜面一样的打磨技术，如今已失传。

　　最后一步是泡油。打磨之后的京砖，要一块块地浸泡在桐油里。桐油不仅能使京砖光泽鲜亮，还能够延长它的使用寿命。

　　干一年只能做5千块金砖

　　至此，从泥土到京砖的全部工序才算大功告成。以上几个工序耗费的时间加在一起，已经是一年多，而每座窑一次能够生产的京砖，至多不超过7000块——其中还得有一定比例的次品和废品。几十个技术工人辛辛苦苦地干上一年多，所得不过五六千块砖，每块砖卖上50两银子，虽然有点夸张，但也绝非不可能。

　　如今，人们对京砖的要求虽然不再像以前皇室那样苛刻——皇室选用京砖时，各级官员们需要拿起沉重的京砖，一块一块地检查——再加上机械设备的进步，烧制时间已经大大缩短，但由于京砖传统工艺的局限，烧制一窑京砖依然需要3个多月……

青砖和红砖的烧制方法不一样，红砖是大型砖窑烧制的，青砖是小型砖窑烧制的，在闭窑的时候是用水在上面封闭，慢慢用水来冷却的。红砖窑称为旱窑砖，是不用水来冷却的，是靠外界的温差来使砖窑里的砖来变冷的。这两种砖都好，只是跟据需要来定，比方说有的地方要修成古建筑的样式，就选择了青砖。

指的是故宫里的地砖。

传说：故宫的地砖在选材上需要用太湖里“黏而不散、粉而不沙”的泥土，在室外用整整一年的时间来“去土性”，然后用水浸泡再反复践踏与摔打，再用木板打模，将其制作成砖坯。这种砖坯需要在阴凉处放置半年以上，然后才用糠熏一月，碎柴烧一月，整柴烧一月，松枝烧一月，然后再用松油浸泡。一批砖出窑之后如果有六块以上达不到要求，则全批作废。所以，即便是过程顺利，全都合格的地砖，也需要两年多的时间才能完成。