煤矸石燒結多孔磚性能及應用前景分析

【摘 要】煤矸石是一種新型環(huán)保建筑材料，具有節(jié)省土地，節(jié)約能源，變廢為寶，美化環(huán)境，煤矸石磚質量等諸多優(yōu)點。但由于煤矸石燒結多孔磚不合格造成房屋出現(xiàn)質量問題屢屢出現(xiàn)，本文從煤矸石磚的性能分析了風化、酥裂的原因。從煤矸石綜合利用方面分析了其應用前景。

【關鍵詞】煤矸石；燒結多孔磚；風化；酥裂

1.引言

煤矸石是煤炭生產(chǎn)和加工過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，每年的排放量相當于當年煤炭產(chǎn)量的10％左右，目前已累計堆存30多億噸，占地約1.2萬公頃，是目前我國排放量最大的工業(yè)固體廢棄物之一。煤矸石長期堆存，占用大量土地，同時造成自燃，污染大氣和地下水質。煤矸石又是可利用的資源，其綜合利用是資源綜合利用的重要組成部分。因此，煤矸石綜合利用是一項長期的技術政策。

2.煤矸石燒結應用現(xiàn)狀

煤矸石燒結多孔磚是一種新型環(huán)保建筑材料，其主要成分是采煤和洗煤過程中排放出的固體廢物煤矸石。煤矸石在經(jīng)過粉碎、配料、成型、燒結等環(huán)節(jié)后變成高強度的白色耐火磚。這種磚在生產(chǎn)燒結過程中完全依靠煤矸石自身散發(fā)熱量。節(jié)約了大量黏土原料和煤炭資源的煤矸石燒結多孔磚憑借其保溫性能良好、自身重量較輕、減少砂漿使用量和增加建筑物使用面積的優(yōu)點成為我國節(jié)能建筑中被廣泛應用的一種新型建材。

煤矸石燒結磚，從耐壓、抗折、耐酸以及耐堿性能都高于粘土磚；從建筑用磚的成本方面來看，砌墻及粉刷前不用澆水，可節(jié)省用水費及人工費，同時，由于硬度高，產(chǎn)品在運輸中的損耗比粘土磚低。

但近年來，全國各地因煤矸石燒結多孔磚不合格造成房屋出現(xiàn)質量問題的事件屢見報端。最常見的就是出現(xiàn)風化、酥裂現(xiàn)象。江西省吉安市峽江縣巴丘鎮(zhèn)將沙村100多戶移民使用該縣新田磚廠生產(chǎn)的煤矸石燒結多孔磚建房，一個月后發(fā)現(xiàn)新建房屋墻面有的起包，有的開裂，用竹篙一敲就碎了。河南省登封市的于先生于2011年4月20日～2011年5月13日多次在當?shù)氐牡请娦滦徒ú挠邢薰举徺I煤矸石燒結多孔磚。等房屋建到第四層時他發(fā)現(xiàn)，門框和窗框有多處出現(xiàn)裂縫現(xiàn)象，剩余的煤矸石燒結多孔磚甚至自動出現(xiàn)粉碎現(xiàn)象。湖北省天門市、鐘祥市數(shù)十戶村民使用了鐘祥市福鼎新型建材有限公司生產(chǎn)的煤矸石燒結多孔磚后，新房墻體很快開裂，所有磚塊用手一捏就碎了。河南省澠池縣、宜陽縣數(shù)十戶村民使用澠池縣鑫盛建材有限公司生產(chǎn)的煤矸石燒結多孔磚建房，這些房屋一經(jīng)風吹雨淋就成了“豆腐渣”，新房轉眼成為危房。陜西省西安市長安區(qū)村民李某在建房時購買的煤矸石燒結多孔磚在放置了一個多月后，就如豆腐一樣敢看不敢捏了。

3.煤矸石燒結性能分析

出現(xiàn)風化、酥裂現(xiàn)象，主要是因為磚里含鈣量太大。鈣會膨脹，就像把生石灰變成熟石灰的過程一樣，鈣經(jīng)過風化就會膨脹。在有風、有潮氣的情況下，這種磚就會出現(xiàn)風化、酥裂現(xiàn)象。煤矸石里含有青石、鈣石，如鈣石含鈣量大，就會出現(xiàn)這種情況。根據(jù)不同地質情況，各地煤矸石的含鈣量也不同。

煤矸石是采煤和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石，其主要成分是SiO2、Al2O3，另外還含有數(shù)量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3等微量元素。結合有關行業(yè)專家的研究分析，無論從物理性能還是從化學成分方面，煤矸石都是一種優(yōu)良的制磚原料。但是，并非所有煤矸石都適宜生產(chǎn)燒結磚，適宜制磚的主要化學成分和物理性能見下表：

表1 適宜制磚的煤矸石化學成分含量

成分SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3燒失量

適宜（%）50～7010～25３～８<５<３<１<15

表2 適宜制磚的煤矸石物理性能

項目塑性指數(shù)發(fā)熱量（KJ/Kg）線收縮（%）干燥敏感系數(shù)燒成溫度（℃）燒結溫度范圍（℃）

適宜8～131672～2090干燥:３～８焙燒：2～5<0.8950～1150<１５

從理論分析，煤矸石的各成分含量多少與煤形成的年代、地區(qū)和條件有著密切聯(lián)系。煤矸石內(nèi)各化學成分含量的多少直接影響磚的物理力學性能和焙燒制度，進而影響磚坯質量。因此，在生產(chǎn)燒結磚前應進行化學成分分析。

另外，煤矸石的塑性、發(fā)熱量等物理性能對磚坯的成型、焙燒都具有直接的影響，因此，必須依據(jù)原料的物理特性，合理選擇原料或進行原料摻配，并使其具有科學合理的顆粒級配，從而生產(chǎn)出高品質煤矸石燒結磚。

4.煤矸石燒結磚生產(chǎn)工藝分析

煤矸石燒結磚采用的是高強度真空擠出方式，在原料的處理上，通過鄂破、錘破、中粗破、高速細破、篩選、陳化等工藝，增加磚的密實度（剛生產(chǎn)出的坯子就可以站立一個90-100Kg重量的人）。利用余熱烘干后，再通過高溫窯爐焙燒（比粘土磚溫度高100-150℃），可消失磚體內(nèi)的有害物質。因煤矸石磚可用于各種承重、非承重部位，還配有配磚，因而施工方便，利于推廣。因廢棄的煤矸石中含有一定的發(fā)熱量，用它來制磚可節(jié)省煤炭。同樣一個年產(chǎn)5000萬塊標磚的企業(yè)，粘土磚廠一年耗煤數(shù)可達5000-6000噸。采用余熱循環(huán)利用的生產(chǎn)工藝，無二次污染，而且生產(chǎn)不象粘土磚生產(chǎn)，不會受到季節(jié)的影響。用煤矸石制磚，可將每萬塊磚煤耗（含內(nèi)燃煤）控制在0.2噸以下，大大低于國家外投煤標準，全年可節(jié)約煤炭約4000噸。

煤矸石綜合利用技術以鞏固、推廣為主，完善、開發(fā)并舉。鞏固已有的技術成果，推廣技術成熟、經(jīng)濟合理、有市場前景的技術，逐步完善比較成熟的技術，研究開發(fā)新技術，積極引進國外先進技術和裝備，在消化吸收的基礎上努力創(chuàng)新，不斷提高煤矸石綜合利用的技術裝備水平，促進煤矸石的擴大利用。

煤矸石磚生產(chǎn)以燒結磚為主，重點推廣全煤矸石承重多孔磚和非承重空心磚，要向高技術方向發(fā)展，主要是發(fā)展高摻量、多孔洞率、高保溫性能、高強度的承重多孔磚，或帶有外飾面的清水墻磚。無論是煤矸石、頁巖還是粘土，若想制磚必須經(jīng)過制備，使其成為適宜制磚的泥料，主要包括風化、剔除雜質、粉碎、混合均化和碾煉等工藝過程，使原料礦物組成和顆粒級配較為合理，具有良好的均質性和適宜的成型性能，為此要加強原料的均化處理，逐步改造軟塑成型、自然干燥工藝，利用磚窯余熱干燥磚坯，推廣有余熱利用系統(tǒng)的節(jié)能型輪窯和隧道窯；積極發(fā)展硬塑、半硬塑成型和隧道窯干燥與焙燒連續(xù)作業(yè)的全內(nèi)燃一次碼燒工藝，提高機械化和半自動化水平，生產(chǎn)出高空洞率、既承重又起裝飾作用的產(chǎn)品，則制備要求更高。

5.應用前景

在工程應用中，煤矸石燒結多孔磚進入施工現(xiàn)場時，生產(chǎn)廠家需要做出廠檢驗。在的施工過程中，應進行抗壓性能檢驗，以滿足抗壓強度的設計要求。嚴格執(zhí)行GB13544—92標準，確保施工質量。

積極推廣使用新型建筑材料，大力發(fā)展煤矸石空心磚等新型建筑材料，在煤矸石貯存、排放的周邊地區(qū)，鼓勵現(xiàn)有粘土（頁巖）燒結磚生產(chǎn)企業(yè)，通過改進生產(chǎn)工藝與裝備提高煤矸石的摻加量，限制和逐步淘汰實心粘土磚，以發(fā)展高摻量煤矸石燒結制品為主，積極發(fā)展煤矸石承重、非承重燒結空心磚、輕骨料等新型建材，逐步替代粘土；煤矸石綜合利用技術以鞏固、推廣為主，完善、開發(fā)并舉。鞏固已有的技術成果，推廣技術成熟、經(jīng)濟合理、有市場前景的技術，逐步完善比較成熟的技術，研究開發(fā)新技術，積極引進國外先進技術和裝備，在消化吸收的基礎上努力創(chuàng)新，不斷提高煤矸石綜合利用的技術裝備水平，促進煤矸石的擴大利用。

參考文獻

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