煤矸石烧结多孔砖

煤矸石烧结多孔砖、空心砖新工艺

作者：佚名来源：本站原创点击数：1611更新时间：2008年07月17日

煤矸石烧结多孔砖、空心砖新工艺应用研究

李栋1 张睿2

李栋，山东金阳矿业集团有限公司副总经理

张睿，金阳集团新型建材厂长

在煤炭开采过程中，大量煤矸石的存放不仅侵占了土地、污染了环境，还破坏了生态平衡，妨碍着矸石山周围人们的生产生活。目前，在山东金阳矿业集团有煤矸石山五座，存量达100多万吨，占地80多亩，且现仍以每年2-3万吨的速度递增，每年维护矸石山的费用达数万元，且存在着矸石砸伤人畜的危险。为解决掉这几座“大山”，通过考察论证研究，将煤矸石进行加工烧制成砖是个即可消除掉煤矸石，减少对环境的污染，又能产生经济效益的好办法。

1.技术工艺方案选择

目前，我国制砖生产线主要有以下几种形式：

一是挤出成型后自然干燥—－轮窑烧成；二是人工干燥－—轮窑烧成；三是人工干燥－—隧道窑烧成，此工艺又分为一次码烧和二次码烧。

第一种形式，受天气影响较大，且占地面积较大，冬季和雨季影响正常生产，人员劳动强度大，难以实现正规化管理。其优点是上马快，生产灵活。

第二种形式，可不受气候影响，雨季和冬季不停产，产品质量高、占地少，但投资高于第一种形式。

第三种形式，人工干燥－—隧道窑烧成，是目前高效率生产线较常选用的方案，该方案自动化程度高，产品质量稳定，劳动强度低，劳动环境相对优越，投资约在800万左右。

经过反复论证，并到北京、西安等地考察几种形式相比，

根据实际情况，决定选用第三种形式二次码烧工艺（见附件工艺流程图）

2.项目分析

2.1可行性分析

2.1.1原料成分试验分析

将原料分别送往农业部建材检验中心（泰安）和潍坊市产品质量监督检验所进行化学分析得出煤矸石的化学成分中分析，该原料中Ca的含量不大于10%，在产品中产生“石灰爆裂”的可能性小，且矸石中S的含量较小燃烧不会对环境产生污染。矸石中的发热量在500千卡/千克左右，很适合烧结矸石砖。可不加煤，或少加外燃。

2.1.2煤矸石破碎粒度的选择

按抽样法选矸石山上的矸石，使取样具有代表性，经粉碎机一次性破碎后，对原料粒度进行筛分。从结果看，小于2mm的颗粒含量占96%以上，小于0.1mm的颗粒量达到25%，此粒度级配对成型砖坯比较理想。

2.1.3塑性指数及成型试验

液限①镍坩埚重量：28.35620克

湿试样重量：50.27692克

干试样重量：46.71896克

含水率：19.38%

液限②镍坩埚重量：32.28349克

湿试样重量：52.01496克

干试样重量：48.81115克

含水率：19.38%

两次平均值：19.38%

塑限①镍坩埚重量：28.36865克

湿试样重量：30.89982克

干试样重量：30.65969克

含水率：10.48%

塑限②镍坩埚重量：32.94750克

湿试样重量：35.61065克

干试样重量：35.33368克

含水率：11.61%

两次平均值：11.05%

可塑性指数：19.38-11.05=8.33

煤矸石经陈化后的塑性指数为8.33，属于中低塑性范围，对砖机成型性能要求较高。加水搅拌后手感良好，有如活面感觉。

用真空硬塑挤出砖机对原料进行挤压，反复调整挤出电流和挤出压力，并对挤出的坯体进行物理和几何尺寸测量。得出当挤出电流在180-200A、挤出压力在0.8-1.0Mpa时成型砖坯表面光滑，顶面、条面不平整度小于2mm，四角饱满无残痕。尺寸允许偏差和外观质量均符合GB5101-2003要求。

2.2烧成试验

2.2.1烘干温度曲线选择

经砖机成型的砖坯，立即放入35℃的电热烘箱中干燥10~12小时，然后升温到80℃后烘干4小时，再升温到105℃烘干，烘干后的砖坯没有发现干燥裂纹，干燥性能较好，对干燥十组数据进行分析，得出干燥在生产中可以采取较快速度的人工干燥。

2.2.2烧成温度曲线选择

干燥好的砖坯放入高温电炉中进行烧成试验，升温曲线为0~800℃时平均每1分钟升高1℃，800℃~1050℃时平均每2分钟升高1℃，在1050℃下保温120分钟。然后在电炉内进行自然冷却至250℃时打开电炉炉门，冷却至110℃取出样坯。烧好的空心砖颜色较页岩砖略淡，敲击声音清脆良好，干燥收缩率在2.0%左右，烧成收缩在1.25%左右，强度估计在15~20MPa，没有发现烧结产生的裂纹。

按上述方法分别对干燥好的砖坯进行1000℃-1100℃下保温烧结，结果显示，较低温度下烧出的砖有亚音，而较高温度下烧出的砖表面出现烧焦、弯腰变形、高温粘结等“烧熘”现象。经验表明，该矸石的烧结温度地1050℃上下比较适合。

2.3方案设计

掌握了大量资料后，科研小组分别请泰安环美墙材设计院和西安墙材设计研究院进行了二套设计，从二套设计方案中又请了国内知名专家进行比较，并结合自己企业的实际情况，决定采用西安墙材设计研究院的方案。该方案投资小，见效快，工期短。

2.3.1本项目总投资为756万元；万砖单位成本1155.5元，按年产3000万块计算，年销售总额450万元；年利润为103.35万元，投资回收期为5.1年，投资利润率为19.68%。

2.3.2销售收入及利润总额

根据目前市场销售价，多孔砖每块0.25-0.28元，空心砖每块0.75-0.85元，折合普通砖为统一按每块0.15元，全年销售收入为450万元。

正常年份利润为450万元-346.65=103.35万元。以上计算包括税金按6%征收28.8万元。根据国家墙改政策，煤矸石空心砖为免税产品，则前三年实际利润为103.35+28.8=132.15万元/年。

2.4财务收益分析

2.4.1投资回收期：671.25÷132.15=5.1年，即5年（不含建设期）内收回全部投资。

2.4.2投资利润率：132.15÷671.25=19.68％

2.5社会效益分析

2.5.1节约土地：年产3000万块煤矸石空心砖的砖厂，每年节约土地20亩（按深挖3米计）。

2.5.2降耗：年产3000万块空心煤矸石砖厂，比实心粘土砖少用煤近4000吨（指全煤矸石砖）。

2.5.3节能：烧结煤矸石空心砖具有良好的隔热保温性能，可减少冬夏建筑能耗的21%。

2.5.4年产3000万块煤矸石空心砖消耗6-7万吨煤矸石，变废为宝，减少环境污染和矸石占地。

2.5.5解决地方劳动力100余人，增加地方运输业收入近50万