从发展的眼光看，轮窑已经没有什么优势可言。台湾地区已经建起了一个砖瓦博物馆，将轮窑保护起来，作为了文物在展览。南韩、日本在前20年左右都已经没有一座轮窑在运转了，西欧北美更不用说。仅在英国还有一两座轮窑和围窑在运转，其目的是生产仿古产品。如同我国某些地区生产仿古砖瓦而用的土窑一样。但从生产热耗来说，设计、建造、控制很好的隧道窑，其热耗指标是低于轮窑的。从耗电指标说，是高于轮窑的。但是，社会的发展就不能说现在耗用石油、煤炭、天然气等化石燃料，引发了全球气候变暖，而让人们再回到无电的“蜡烛”时代和“马车”时代去。

选择一次码烧工艺的原则

众所周知，选择一次码烧或是二次码烧生产工艺的原则，首先是与原材料的性能有关。而原材料的制备、成型、干燥、焙烧性能以及最终产品的性能不仅取决于原材料在自然界存在的状态，而且更重要的是取决于原材料所含的矿物成分、颗粒尺寸分布等。无疑，这些特性都与一次码烧或是二次码烧的生产工艺选择有关联；其次，烧结砖瓦行业最大特征之一就是要使用各种各样类型的、不同性态的原材料来生产出同一个国家标准中规定性能的产品。所以，生产什么类型的产品，与一次码烧或是二次码烧生产工艺的选择关系极大；第三，无论是一次码烧还是二次码烧生产工艺，都对所选用的设备有特定的要求。例如一次码烧工艺要求挤出的坯体应具有较高的湿强度，这就对挤出设备的选择有了限定的范围（半硬塑挤出成型或硬塑挤出成型）。现对一次码烧工艺的选择原则简述如下：

1．根据原材料的自然含水量（挤出成型含水量）来选择

如果某种原材料的自然含水量过大（例如江河湖泥）就不能采用一次码烧的工艺。因为自然含水量过大的原材料，目前情况下要将其脱水到能够满足一次码烧工艺要求的成型含水量，将是一个非常不经济的、不可行的过程。

此外，原材料自然含水量高时，即便使用具有较高挤出压力的成型设备，也无法挤出具有较高强度的、能够满足一次码烧工艺要求的坯体，也容易引起坯体在干燥室内受热软化而坍塌，也极有可能因坯体湿强度低而压坏了下层的坯体。

第三，由于一次码烧的隧道干燥室相对于二次码烧工艺的（单层或分层码坯）的干燥室来讲，其干燥的条件（脱水的难易程度）远不如后者。此时如果由于坯体中含水量过高，势必加大了一次码烧隧道干燥室的工作强度（就是在单位时间内要脱去更多的水分）。如果此时干燥不充分，坯体中残留含水量过大，在进入焙烧隧道窑的预热带后，由于急剧受热坯体中水分会直接形成水蒸汽，强大的水蒸汽分压会引发坯体爆裂（放炮），导致窑车上坯垛的倒塌，而爆裂或倒塌的坯体一旦落入坯垛和窑墙的空隙之间，则极有可能引起窑车上坯垛的连续倒塌，严重者会阻塞窑车的正常运行，这种情况在实际生产中屡见不鲜。

第四，坯体成型含水量过大的坯体，其干燥收缩也相应增大，在一次码烧隧道干燥室中本身气流分层、温度分布差别就严重的情况下，也易于造成坯体收缩不均匀，增大了裂纹出现的概率。

实际生产中也经常会发现，当成型含水量超过20%（干基）时，一次码烧的干燥过程出现故障的概率就大得多，不是窑车上坯垛倒塌，就是坯垛下层坯体被压坏（裂），再有就是干燥后坯体中残留水分过大，进入焙烧隧道窑后易于炸裂（放炮）。这些现象也说明：一次码烧工艺对坯体成型含水量有着一定的限度。

2． 根据原材料的干燥特性来选择

原材料的干燥特性不仅取决于坯体含水量大小，实质上也取决于原材料所含的矿物成分以及颗粒尺寸的分布范围等许多因素。现在行业内对原材料干燥性能的评价有两个基本指标,即干燥线性收缩率和干燥敏感性指数。

A．干燥线性收缩率

干燥收缩是挤出成型生产中的必然现象，干燥收缩率大的坯体，在干燥过程中容易产生缺陷。

干燥收缩形成的过程是：充满于坯体微气孔中的水分，干燥时出现水的蒸发和毛细管里水的表面张力增大，而导致体积上的压缩，因此表现在尺寸上是缩小的过程，这一尺寸缩小过程一直延续到坯体中颗粒之间直接接触发生磨擦为止。当颗粒之间的摩擦力大于毛细管中的表面张力时，收缩停止。此时坯体的平均含水率达到临界含水率。收缩停止后，继续排除水分，仅增加坯体的孔隙率，因为水是从微毛细管中排出。

所以在通常情况下，可适用于一次码烧的坯体混合料的线性干燥收缩率不大于5%。5%的线性干燥收缩率看似不大，须知，干燥过程中坯体的体积收缩率则近似等于3倍的线性收缩率。

B．干燥敏感性指数

坯体混合料（意思指多种材料的掺配）的干燥敏感性应该理解为坯体在干燥收缩阶段出现裂纹的倾向性。干燥敏感性高的坯体混合料即使在低速干燥时，也会出现裂纹。坯体原材料的干燥敏感性取决于混合料中矿物组成、颗粒尺寸分布、干燥收缩率、坯体的机械强度、微孔的特征和尺寸大小、坯体中颗粒表面碱金属阳离子的含量以及坯体的温度、初始含水率等一系列因素。干燥敏感性指数大于1.2的坯体混合料，就不适宜于采用一次码烧工艺。

C．干燥敏感性以及干燥收缩的评价

在世界烧结砖瓦行业范围内，为了能够更好地反映出塑性坯体的干燥敏感性，有多达十几种测定干燥敏感性指数的方法。国内行业中惯用的测定干燥敏感性指数的方法来源于前苏联时期，即1954年由前苏联的契日斯基（ЧИЖСΚИЙ А.Ф.）提出以坯体干燥处于收缩状态下的含水量范围（干基）同临界含水量的商作为干燥敏感性指数，即：

  K_c=(W_初—W_临)/W_临

但是契日斯基最初提出的干燥敏感性指数划分标准为：

低干燥敏感性原材料： K_c < 1.2；

中等干燥敏感性原材料：1.2 < K_c <1.8；

高干燥敏感性原材料：K_c >1.8。

这一指数愈大，表明干燥过程中收缩阶段（易产生变形和裂纹的阶段）愈长，对干燥愈敏感。可见，这是一种确定干燥敏感性的间接方法。

我国砖瓦行业在实际使用中将上述划分标准逐步简化为：

低干燥敏感性原材料： K_c < 1；

中等干燥敏感性原材料：1 < K_c <2；

高干燥敏感性原材料：K_c >2。

而这种评价坯体干燥敏感性方法最初的针对对象是颗粒分散程度较高的黏土原材料。而对于国内现在大量使用的煤矸石或页岩原材料来说，这种评价方法有着非常大的易变性！众所周知，页岩或煤矸石原材料是依靠颗粒尺寸减小到一定的程度（习称“粉料”）之后，才能产生塑性。换句话说，其干燥敏感性指数也会随着能够产生塑性的“粉料”含量多少而在变化。例如煤矸石、页岩这类原材料的可塑性的高低，是依靠加工破碎，使其颗粒尺寸的减小到一定程度后，加人水分后颗粒的疏解(陈化)等来实现的，并在加工处理过程中是可变化的。如果将富含伊利石的硬质页岩或煤矸石磨细到足够细的程度(如水泥的细度)，其可塑性指数有可能会达到很高的程度，成型含水量和干燥收缩有可能比常见的黏土材料还要大，干燥敏感性指数也会随之而变化很大，这完全与普通制砖黏土不一样。普通制砖黏土所具有的可塑性指数是相对稳定的，而这类依靠破碎加工处理使颗粒尺寸减小而获得可塑性的材料，其可塑性指数、干燥敏感性指数在加工处理过程中是可变的。笔者曾做过如下的试验研究：例如某种煤矸石在试验室中全部粉碎到0.9mm以下时，按照土工试验方法，对其可塑性指数测定，可塑性指数仅为7.2%，但是加入40%的过火矸石后(基本上无可塑性)，其混合料经加水搅拌、陈化、细碎对辊机、真空挤出机后，其成型后小试样的可塑性指数竟达到了10.5%；又如某地的页岩，在试验室中全部粉碎至0.9mm以下时，按土工试验方法测得的可塑性指数为8.4%，但是加人40%(重量比)的粉煤灰后，经加水搅拌、陈化、细碎对辊机碾练，真空挤出机挤出后的小试样的可塑性指数竟达到了9.5%。按照土工试验方法经过再验证试验后仍是如此，这就充分说明了目前砖瓦行业沿用的土工试验方法不能正确地反映出煤矸石、页岩这类原材料在加工、处理、成型中物料的特性。为了进一步证明页岩(或煤矸石)这类原材料依靠颗粒尺寸减小而获得塑性的事实，在实验室中对石家庄附近某地的同一种半硬质页岩，将其分为两组进行粉碎。一组为全部通过0.9mm筛；另一组为全部通过0.5mm筛。而这一同样矿物组成的页岩，仅因粒度不同，其可塑性指数的差异很大，一为4.8%（0.9mm）；一为8.9%（0.5mm）。为进一步验证这种现象，又将这两组分别粉碎的页岩原材料按不同比例掺合在一起，测定其可塑性指数、干燥线收缩率和干燥敏感性指数，测定结果见下表。

同样一种半硬质页岩不同粒度的混合料的物理性能*

从表中可明显看出，随着混合料中0.5mm以下颗粒组分的增加，混合料的可塑性指数、干燥敏感性指数及干燥线性收缩率均有增大的趋势。这就充分说明了用土工试验方法不能够完全对页岩、煤矸石等依靠颗粒尺寸减小而使塑性变化的原材料的性能进行正确地评价。

直到现今，仍然没有统一的用于实验室的对可塑性测定的方法，因为可塑性是许多复杂性能的综合表现，例如粘度、顺应或是抵抗成型的能力、膨胀性能及粘结能力、所需搅拌含水量等。然而在所有这些因素中最重要的特征是达到特定塑性性能的含水量。从现已发表的研究文献看，测定原材料可塑性的方法多达几十种。现在我国砖瓦行业中沿用的表述可塑性的方法是1911年由瑞典人阿特博尔格(A、Atterberg)提出来的，以黏土呈塑性状态时的含水量范围来表示，称为可塑性指数，其值等于流限和塑限之差。流限(flow limit)又称液限，是黏土进人流动状态时的含水量；塑限（plastic limit）是指粘士刚能被滚搓成直径为3mm细泥条时的含水量。根据这一方法，按可塑性指数将黏土分成为：高可塑性黏土>15%；中可塑性粘上7%1~15%；低可塑性黏土<7%。这种方法多年以来广泛用于土壤学，工程地质学等部门。我国砖瓦行业虽说使用了多年，但仅是针对软质、分散的黏土原材料而言。对煤矸石、页岩等这些靠颗粒尺寸减小而获得塑性的材料来讲，使用这种方法时有着很大的偏差。阿特博格数值提供了黏土原材料在可塑性范围的信息。此处有塑性下限和塑性上限之分，塑性下限是指从固态转变成为塑性状态时的含水量；塑性上限是指从塑性状态转变成为液态时的含水量。这两种含水量之差被描述为可塑性指数。在土力学（土壤学）的实际应用中，塑性下限的测定是向黏土中逐步加入水，揉搓成为直径约3毫米的泥条不再出现碎裂时的含水量。塑性上限是指在黏土中继续加水液化，其标志是在短时间内以黏土悬浮液形态存在，其后再次凝集但没有变形出现。此段描述可看出阿特博格塑性指数本来其测定就是很粗放的方法，完全靠经验来做，可信度的确不够，同样的原料会因测定人员不同而得到不同的结果。实践中也证明，已知同一种可塑性指数、干燥收缩率、干燥敏感性指数的黏土原材料，由于加工处理过程中含水量、加工处理工艺等的影响，所表现出来的干燥性能也就大不一样。例如江西某厂黏土原材料的可塑性指数为13.7，流限为44.4，其干燥线收缩率为7.18%；而湖南某厂黏土原材料的可塑性指数为13.5，流限为39.8，其干燥线收缩率为4.42%。仅干燥线收缩率就相差悬殊。因此，仅靠阿氏可塑性指数来判断某种原材料是否适应于一次码烧工艺显然是不够充分的。因为就是两种可塑性指数非常相近的黏土原材料，而仅流限的不同所反映出的干燥性能就有很大的差异。

顺便提及，无论是煤矸石、页岩还是黏土，所含的矿物成分，特别是黏土矿物成分对干燥性能的影响占第一位。这里仅对烧结砖瓦行业频繁遇到的个体黏土矿物对干燥性能的影响简要叙述如下：

与黏土矿物有关的干燥收缩范围见下列（格利姆—Grim，1962）：

高岭石：干燥线收缩率为3~10%（无序高岭石的干燥收缩率处于上限范围内，这是烧结砖瓦原材料中所期待的矿物）；

伊利石：干燥线收缩率为4~11%；

蒙脱石：干燥线收缩率为12~23%。

蒙脱石在干燥后会很快吸收大气中的水分，从而引起了坯体的再次吸湿膨胀，这种坯体在焙烧窑内如果预热（干燥）太快时，常常会爆裂为碎片。

焙烧收缩大约为：

高岭石：     2~17%

伊利石：     9~15%

蒙脱石：       20%

从以上分析可说明，可塑性、干燥收缩、干燥敏感性的高低，与黏土矿物的颗粒尺寸的关系极大，例如，假设某种黏土中所含的黏土矿物种类和总量与某种页岩所含的黏土矿物的种类和总量完全相同的情况下，由于黏土中黏土矿物颗粒分散的很均匀，而且很细小，用土工试验方法测得的可塑性指数就要高出页岩很多。如果将页岩充分地粉碎使页岩中的黏土矿物达到像黏土中所含黏土矿物颗粒的细分散状态，有可能用土工试验方法测得的可塑性指数会与黏土的相近。但是实际生产中是无法做到的，从而使得煤矸石、页岩这样的原材料，在生产加工、处理过程中，可塑性、干燥收缩、干燥敏感性指数的波动很大。究竟用什么方法来描述和比较这类原材料的干燥性能呢？首先应对这类原材料破碎后的颗粒尺寸组成要有所限定，根据美国多年用页岩生产砖瓦的实践和研究认为：页岩粉碎后能够提供塑性的颗粒尺寸为0.053mm(270目筛)以下的颗粒。并认为页岩破碎后应有三种级别的颗粒级配：（1）饰纹性粗颗粒应占有：0~30%(颗粒尺寸一般为1.2~2.4mm，有时可达9.5mm。不做粗颗粒饰纹时可不用)；（2）填充性颗粒应占：20%-65%(1.2~0.053mm，这部分颗粒的功能是限制坯体产生过渡的收缩、裂纹、变形)；（3）塑性颗粒应占：35%~ 50%（0.053mm以下）。这就向我们指明：无论是页岩还是煤矸石，粉碎后小于0.053mm以下的塑性颗粒的最小限度。已往在没计中提出的小于1mm，或是小于0.5mm以下的颗粒占多少，是一种很不准确的说法。假如将某种煤矸石全部粉碎成为1mm等径的颗粒，有可能这种物料就没有可供成型使用的塑性。对煤矸石、页岩等这类材料测定其可塑性前，应将原材料粉碎后测定小于0.053mm颗粒的含量，并应将这一组分的含量控制在40%以上。这一限定数值，也可以用作工厂设计时没备选型的依据和产品质量控制的基本要求。另外，因这类依靠颗粒尺寸减小而获得塑性的材料，在生产过程中，要经破碎、搅拌加水、陈化、碾练、抽真空处理等过程，每经过一道工序，其颗粒尺寸都在减小，或因水的作用而颗粒疏解，其可塑性会得到逐步提高。因而，对这类原材料可塑性、干燥收缩、干燥敏感性的测定，除在粉碎后限制小于0.053mm颗粒组分大于40%的情况外，应在挤出机出口处取样测定其可塑性、干燥收缩和干燥敏感性，或是采用其它评价方法。

由于缺乏对坯体原材料干燥性能正确评价的方法，要想判断某种原材料是否可用于一次码烧工艺时，排除工艺设备的因素外，最好是由信誉程度好的有关专业机构进行专门的原材料干燥性能检验，因为一次码烧工艺更讲究其干燥过程。

D.干燥性能的调节改性

如果原材料干燥性能不能满足上述条件时，可以在原材料中掺入瘠性材料来改变其干燥敏感性和干燥收缩，使之达到上述的要求，如加入煤矸石、页岩或其他类型的瘠性材料。

在干燥过程中，坯体开裂是限制干燥速度的主要原因。对于人工干燥坯体，单从干燥介质的温度、湿度和流速方面着手解决干燥裂纹问题效果不大，特别是在干燥周期短的情况下。造成坯体开裂的原因是坯体内外层含水率相差过大，干燥收缩不一致。可见坯体水分内扩散速度是决定砖坯干燥质量和干燥周期长短的根本原因。在国内一次码烧工艺的生产线中还没有采用对混合料进行热处理的措施。笔者提出：在条件许可的情况下，也可以采用热成型的方法来改善坯体的干燥性能。

通过对混合料的热处理，可以提高坯体内水分扩散速度。混合料经过蒸汽热处理成型后，随着坯体温度的提高，坯体湿传导急骤增加。所以，坯体采用热挤出成型时有如下几个方面的优点：

（1）可将干燥时间缩短15～42%。包括加速坯体内扩散速度和节省坯体在干燥室内加热的时间。

（2）可提高干燥质量。因坯体加热成型时，坯体各部位干燥均匀，在干燥介质的温度、相对湿度和风速等波动较大的情况下，可减轻干燥裂纹的出现。

（3）可在动力消耗不增加的情况下降低成型水分。

3． 根据拟生产的产品类型来选择

“一次码烧”工艺，就目前国内可配置的机械设备而言，多一条生产线上要生产多品种、多规格的产品来说，还是有很大的制约性存在。例如现有码坯设备，对于多品种、多规格产品的码放就有着很大的限制性。

改扩建或建立新的生产线之前，应该对拟生产的产品类型做出正确的评估，要生产高孔洞率的空心产品时，例如保温隔热砌块或是非承重空心砖，如果选择“一次码烧”工艺就会有更多的风险，最好是采用“二次码烧”工艺，采用单层坯体干燥的方式，因为孔洞率高、块体大、整体是强度相对较低，在湿状态下很难码高；其次，由于块体大的产品，干燥中干燥收缩的绝对值也较大，如果相互叠码在一起，极易出现裂纹。有时，为了生产多种颜色、多种规格的清水墙装饰砖，也为了保证使用面（装饰面）的完全性，最好也选择“二次码烧”工艺。

如果只生产普通实心砖、承重多孔砖或是简单孔洞形状的空心砖时，在原材料性能满足的情况下，可以采用“一次码烧”工艺。

4． 根据所选用的成型工艺设备来选择

    一次码烧对坯体的湿强度有一定的要求。因此需要使用实际挤出压力较高的挤出机。

另一种值得注意的情况是：在页岩和煤矸石等硬质或半硬质的原材料破碎中，由于选择的破碎设备或工艺不恰当，使破碎后的物料的颗粒尺寸分布范围很狭窄，或是可产生塑性的颗粒太少。造成的直接后果是坯体强度差，或是成型困难，或是烧结后产品的抗冻性不好等。因为颗粒级配不合理时，导致了坯体中的颗粒不能达到最紧密的聚集状态。

虽说如此，自从1906年国内出现一次码烧工艺到现在100多年期间，特别是从上世纪六十年代到九十年代期间，行业内很多有识之士，通过大量的实践经验总结出，如果干燥线性收缩率大于5%以及干燥敏感性指数大于1.2的坯体混合料，就不适宜于采用一次码烧工艺。如果在原材料发现有较高比例的蒙脱石矿物存在时，采用一次码烧工艺更应当慎重。

上“一次码烧”工艺是有条件的（如原材料性能、产品种类、设备选用等），而“二次码烧”工艺可以说是适应于任何条件的（当然是在合理的条件下）。例如在有关书籍文献中20年前就已经提出了“一次码烧”要求采用湿坯强度较高（按照贯入度仪测定的坯体硬度值至少应在2.0以上）、坯体收缩率较低（线性收缩率在5%以下）的原材料。当然还有其他要求。上述选择原则同样适用于移动式隧道窑，因为移动式隧道窑是建立在一次码烧工艺的基础之上

（挤出坯体性能评价方法：贯入度仪，已经通过西欧的朋友9月份带来。无论谁家的挤出机，用该贯入仪在刚挤出的新鲜坯体上或泥条上插一下，就知好坏）