煤矸石燒結(jié)空心磚技術(shù)分析及發(fā)展前景

曹健

摘要：在各種固體污染物中煤矸石所占比例相對較大，對于煤矸石的處理，比較好的一種方式就是將其燒結(jié)成空心磚用于建筑工程之中。為了提高煤矸石燒結(jié)空心磚的應(yīng)用，就必須對相關(guān)的技術(shù)和發(fā)展前景進行深入的分析。本文首先對煤矸石燒結(jié)空心磚技術(shù)的發(fā)展前景做出了論述，然后從煤矸石燒結(jié)空心磚技術(shù)最重要的兩個方面，干燥工藝和燒結(jié)工藝兩方面詳細(xì)的對煤矸石燒結(jié)空心磚技術(shù)進行了分析。

關(guān)鍵詞：煤矸石;空心磚;技術(shù)分析;發(fā)展前景

隨著我國綜合國力的不斷提高，人們對于經(jīng)濟可持續(xù)健康發(fā)展的關(guān)注度越來越高。而在經(jīng)濟發(fā)展過程中對環(huán)境所造成的污染，目前已經(jīng)是限制我國經(jīng)濟可持續(xù)性發(fā)展的重要問題。在各種污染中，固體污染物的積累是一種比較嚴(yán)重的污染類型。而在各種固體污染物中煤矸石所占比例相對較大，約占固體污染物總量的的15%左右。對于煤矸石的處理，比較好的一種方式就是將其燒結(jié)成空心磚用于建筑工程之中。這種方法一方面可以有效降低固體污染物對環(huán)境的破壞，同時還可以節(jié)約建筑材料，降低黏土空心磚的使用比例，從而有效的保護黏土和耕地資源。因此為了提高煤矸石燒結(jié)空心磚的應(yīng)用，就必須對相關(guān)的技術(shù)和發(fā)展前景進行深入的分析。

一、煤矸石燒結(jié)空心磚技術(shù)的發(fā)展前景

煤矸石是在成煤過程中與煤層伴生、共生的一種含碳量較煤低，比煤堅硬的黑色巖石。它是煤炭開采、洗選及加工過程中排放的廢物，約占煤炭產(chǎn)量的10%。目前我國的煤矸石已經(jīng)成為排放量最大的固體廢棄物之一。煤矸石作為固體廢棄物具有呆滯性，擴散性小，數(shù)量巨大等特點。煤矸石對環(huán)境的污染具體表現(xiàn)在對空氣的污染、水源的污染、土地的污染、景觀的破壞、輻射危害人體和人身安全的損害等方面。處理煤矸石最好的方式就是將其燒結(jié)成空心磚用于建筑工程之中。這種方法一方面可以有效降低固體污染物對環(huán)境的破壞，同時還可以節(jié)約建筑材料。同時煤矸石生產(chǎn)的燒結(jié)空心磚質(zhì)量好，抗壓強度可達(dá)到空心磚標(biāo)準(zhǔn)以上，抗凍、耐磨、耐火、耐酸、耐堿等性能均較好。從未來建材市場看，利用煤矸石等生產(chǎn)新型環(huán)保建材產(chǎn)品由于其本身節(jié)能、輕質(zhì)、保暖的特點，同時該產(chǎn)品能夠消化大量的工業(yè)廢料，節(jié)約耕地，減少污染，保護環(huán)境。因此無論從產(chǎn)品質(zhì)量本身、銷售價格，還是市場容量以及設(shè)備的接受能力來說，該煤矸石燒結(jié)空心磚均顯示出廣闊的市場前景，在市場競爭中處于有利地位，具有很強的競爭能力。

二、煤矸石燒結(jié)空心磚技術(shù)分析

（一）干燥工藝分析

對于干燥工藝首先考慮的就是干燥介質(zhì)的溫度。干燥介質(zhì)溫度決定產(chǎn)品干燥速度。溫度越高帶走水分的能力越強，坯體的脫水速度就越快。反之溫度越低帶走水分越慢，但溫度也不宜過高，如果溫度過高會造成坯體表面水分蒸發(fā)太快，內(nèi)部水分移動速度小于表面水分蒸發(fā)速度，這時坯體表面由于受熱快收縮大，而內(nèi)部收縮小造成內(nèi)部對表面產(chǎn)生應(yīng)力。當(dāng)表面強度小于此應(yīng)力時，坯體表面就會開裂。低溫度也能帶走坯體水分但干燥時間相應(yīng)增長，降低生產(chǎn)效率。另外，在高溫低濕下干燥的坯體具有較干的表層，降低了坯體表面的水蒸氣壓力，減緩了表面水分的蒸發(fā)速度，延長了坯體干燥周期。然而，在較高溫度、濕度干燥介質(zhì)下，坯體具有較少的濕度梯度，坯體開裂危險性小，干燥速度加快。其次就是干燥介質(zhì)要有一定的濕度才能適合溫度帶走坯體熱量的干燥性。如果干燥介質(zhì)的濕度太高則坯體脫水速度緩慢。濕度過低易使坯體開裂，高溫低濕下坯體具有較干的表層，外部干燥速度過快，內(nèi)部濕度不能及時傳遞給外部，造成內(nèi)外應(yīng)力差而使坯體開裂。然而，在較高溫度、濕度干燥介質(zhì)下，坯體具有較少的濕度梯度，坯體開裂危險性小，干燥速度加快，以達(dá)到快速干燥得到合格制品的目的。因此，干燥介質(zhì)的濕度主要起到兩方面的作用，一方面保護坯體不開裂的作用，另一方面起著限制坯體脫水速度的作用。最后就是干燥介質(zhì)的流速。坯體表面的干燥速度與干燥介質(zhì)的流速有很大關(guān)系。流速越大坯體表面水分蒸發(fā)速度也越快，反之流速越慢蒸發(fā)速度越低。在排除收縮水時，干燥介質(zhì)的流速對坯體水分的蒸發(fā)速度有很大影響。在排除物理結(jié)合水中的非收縮水時，干燥介質(zhì)的流速對干燥的影響較小。

（二）燒結(jié)工藝分析

燒結(jié)是決定煤矸石燒結(jié)空心磚質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。燒結(jié)工藝首先受到溫度的影響，在原料的制備過程中，原料的顆粒粗細(xì)程度對溫度有很大影響，也就是泥料的粒度越粗，燒成一定的密度和強度的坯體需要的溫度越高。細(xì)顆粒原料增大了表面接觸面積，在焙燒過程中能充分接觸，加快了焙燒速度。而粗顆粒結(jié)構(gòu)的坯體，有著疏松的坯體組織，其抗焙燒變形性小于細(xì)粒致密的坯體。燒成溫度、最高允許燒成溫度及燒成溫度范圍是燒成階段的極為重要的工藝參數(shù)。對于任何一種物質(zhì)組成的原料，都有其最高承受的燒成溫度。溫度過高則破壞其性能，溫度過低達(dá)不到燒成效果。根據(jù)礦物組成，存在著標(biāo)志其工藝性能的最高允許燒成溫度和燒成極限。焙燒要求盡可能的接近其最高允許燒成溫度而不影響其性能的改變以至于破壞制品。制品在短時間有較高的燒成溫度和長時間但在略低的溫度下進行的焙燒都能達(dá)到幾乎相同的效果。高溫短時間的焙燒能加快勞動效率但不利于制品的控制，很容易降低產(chǎn)品的質(zhì)量比。略低溫長時間焙燒反應(yīng)相對放慢有利于制品的控制，略會延長燒成周期。在燒制過程中窯內(nèi)受熱溫度是不均勻的，坯垛內(nèi)的溫度差也是不可避免的，窯的溫度總是在一定限度內(nèi)波動，所以除了最大允許燒結(jié)溫度外，可利用的燒成范圍就是燒結(jié)范圍是十分重要的。燒成時尚需適當(dāng)保溫時間，平衡窯內(nèi)上下溫差，把燒磚時，在燒成階段中，不造成產(chǎn)品的質(zhì)量性能在不允許范圍內(nèi)下降的燒成溫度波動范圍稱之為燒成范圍或燒結(jié)范圍。在燒成階段的最高溫度下，制品的焙燒時間稱之為保溫時間。坯體不僅要求燒成溫度也要求在該溫度下的保溫時間。只有在適當(dāng)?shù)臏囟认伦銐虻臅r間才能到達(dá)制品燒結(jié)的要求。低溫長時間燒成的工藝優(yōu)點在于，低溫下坯體強化過程的反應(yīng)較緩慢容易控制。而用較高燒成溫度進行較短時間的焙燒，溫度迅速升高，坯體內(nèi)外溫度差大，往往不可避免地因部分制品變形報廢而降低一級品率，不合格產(chǎn)品數(shù)量增多，降低勞動效率。

三、結(jié)語

目前我國煤矸石的存量巨大，同時每年的消耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于產(chǎn)出量，這就會導(dǎo)致煤矸石的存量會越來越多。而對煤矸石進行處理的最好方法就是進行燒結(jié)制成空心磚，因此發(fā)展煤矸石燒結(jié)空心磚技術(shù)既符合環(huán)保要求又可以滿足市場需要。目前我國關(guān)于煤矸石燒結(jié)空心磚的技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟，對于相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用推廣也做得相對較好，但是目前仍有一些不足，其中關(guān)于煤矸石燒結(jié)空心磚過程中的節(jié)能減排與環(huán)境污染問題仍沒有相關(guān)系統(tǒng)性的研究。因此這就需要相關(guān)研究者加大對這些問題的研究力度，進一步解決煤矸石類固體污染物在處理過程中的能耗與環(huán)保問題，從而為我國經(jīng)濟的可持續(xù)健康發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

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