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1、煤矸石烧结空心砖生产工艺探讨(西安墙体材料研究设计院,陕西710061)李西利许淑玲西安随着国家对环境保护的日益重视,环境保护执法力度的加强,煤矿排出的采矿副产品煤矸石的处理,成为各地政府部门非常关注的问题。最近几年,全国建起了不少大型或中型的煤矸石烧结空心砖生产线,特别是几个产煤大省,用烧结空心砖生产线处理煤矸石的企业越来越多,发展速度也很快。纵观全国煤矸石烧结砖生产线,成功的企业有,但大部分企业的生产状况不是完全令人满意的,或多或少都存在着这样或那样的问题。有对原料的基本性能没有研究透彻,导致生产过程中不能生产出符
2、合要求的产品的,有的是生产工艺设备选型不合理,导致生产线不能达到生产产量或质量指标,有部分厂家是由于设计不合理,致使生产线上有瓶颈环节,从而导致产品质量上不去,或产量达不到设计要求。对于煤矸石这种采矿工业的废渣,要使其能够变成符合建筑要求的、高质量的建筑材料,必须吃透它的性能,设计出符合原料性能的生产工艺,按照生产工艺要求掌控生产的各个环节,就能够生产出合格的产品。1关于煤矸石原料煤矸石是在采煤过程中从煤层的顶部、底部或者炭层周围挖掘出来的含碳量极少、灰分较大的不成煤的泥质、碳质、砂质页岩,是煤炭工业的废料。但由于它本
3、身会有一定的热量,可以满足是自身烧成的需要,利用煤矸石做制砖原料,可节约土地,节约原煤,保护环境。1.1煤矸石的化学性能煤矸石的化学组成与形成矿物的成因有很大关系,各地煤矸石的化学成分相差很大,但其基本组成大概一致,都含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O,这些成分都是烧结砖瓦原料中的基本成分,煤矸石中SiO2的含量一般为50%～70%,Al2O3的含量为13%～22%,MgO的含量小于2%,Na2O、K2O含量很少,各种化学成分的含量基本处于烧结砖对原料化学成分要求的范围内。就是个别成
4、分不适合于制砖,那也可通过添加部分其他原料,将其含量调整到要求的范围内。1.2煤矸石原料的物理性能1.2.1煤矸石的发热量煤矸石是伴生于煤层的,所以大多数煤矸石都含有一定数量的碳质,本身具有一定量的发热量。同时,采煤过程中有一部分煤炭也混入煤矸石中,造成煤矸石含碳量增加,发热量升高。一般来说,掘进比回采时的煤矸石含碳量要低一些,经过自燃的煤矸石,含碳物质大部分被烧掉,含碳量较低,风化煤矸石,由于经过了长期氧化,含碳量也相应地降低,而新排出的煤矸石的含碳量较高,细颗粒的煤矸石比大块煤矸石的含碳量高。由于煤矸石中含碳量的变
5、化,而导致其发热量不同,故用作制砖原料的煤矸石的发热量变化较大,一般由800～8000kJ/kg不等。对于发热量低于1200kJ/kg的煤矸石,生产中就要在原料中增加一部分热量,使其达到烧成要求。而对于发热量大于2500kJ/kg的煤矸石,就要通过工艺的手段或烧成手段降低原料中热量对生产的影响。1.2.2煤矸石的硬度煤矸石的硬度,泥质小于碳质的,碳质的小于砂质的,不同质地的煤矸石,硬度也不相同。按普氏硬度的评判方法分析,有的普氏硬度系数为2～3,有的可以达到4～5,甚至更高。以当前国内砖瓦工业破碎设备的状况,将煤矸石破
6、碎至工艺要求的粒度应没有任何问题。1.2.3煤矸石的可塑性在各种煤矸石原料中,泥质煤矸石的塑性最好,碳质煤矸石的可塑性次之,砂质煤矸石的塑性最差。煤矸石的塑性指数一般为7～20,砂质煤矸石的塑性指数为低值,而泥质煤矸石的塑性指数为高值。煤矸石的可塑性随着细碎程度的提高及掺加适量的水分后,会有一定的提高,它不仅取决于煤矸石自身的性能,还与破碎与粉碎的细度有密切关系。如果煤矸石粒度过大,物料过粗,则可塑性差,不易成型,同时会使挤出机泥缸和螺旋绞刀磨损较快。1.2.4煤矸石砖的颗粒级配要求利用煤矸石作原料生产烧结砖或烧结空心
7、砖,对原料颗粒级配的要求是组成原料的各种粒径的比例要合适,要符合最紧密堆积的原理,大粒径原料的比例和细粉所占的份额都要多一些,而中粒径原料的含量要少一些。原料颗粒组成的比例形成两头大、中间小的哑铃形结构,这样的结构,也是最紧密堆积的基本要求。粗颗粒原料在坯体中起到骨架作用,细粉具有较好的粘结性,可将大颗粒及中间颗粒留下的空间填满,使坯体的密度进一步增高,干燥后结合力强,使干坯具有较高强度。中颗粒原料有一定的粘结性,但干燥后松散,它处于大颗粒的缝隙之间,一方面起到骨架作用,另一方面也起到填充作用。由于大颗粒整齐排列后余下
8、的空间不多,要求中间颗粒只能填充于该空间中,故中间颗粒在原料中所占比例较小。而细粉是填充于坯体中大、小颗粒留下的全部空间之中的,所以,细粉原料所占的比例也较大。2煤矸石烧结空心砖的生产工艺从原料性能分析的结果可以看出,煤矸石是完全可以生产空心砖的,但要生产出高质量的空心砖,且使整条生产线达标生产,却也不是一项简单的工作。2.1现有
