关于煤矸石、粉煤灰烧结砖

关于煤矸石、粉煤灰生产烧结砖

我们把煤矸石、粉煤灰用来作为烧结砖的主要原料，实在不是因为它们是制砖的好东西，而是因为它们是数量最大的而且最没用的工业污染废弃物。特别是“禁实”后，用它们做用粘土的替代品，有着环保节能、节土、节地等方面的综合积极意义。但是都给我们的工艺生产技术，以及工装设备带来许多新的难题，尤其是高掺量制砖。

我们分别谈一下煤矸石和粉煤灰生产烧结砖的一些问题。因为煤矸石与粉煤灰作为制砖原料性能上差别很大，有的方面甚至根本不一样。所以它们的生产工艺及设备差别也很大。

先谈一下煤矸石做砖。

一、不是所有的煤矸石都可以直接用来制砖：

1．从制砖原料的矿物成份来看：

人类制造砖瓦的历史已经有几千年了。但过去长久以来，无论是中国还是世界其他各国制砖的原料都是粘土，烧结后成为坚固的材料。这是因粘土原料是以高岭石、伊利石（水云母）等粘土矿物为主，在高温焙烧后生成新的莫来石晶（3Al2O3•2SO2）。而莫来石是一种硬质的、抗化学侵蚀的物相，其细长的晶体结构使制品的强度增高，是使烧结砖瓦制品最终获得较高机械强度的主要原因。焙烧过程从950℃开始产生。到1300℃可最终完成其晶体稳定成份。同时粘土中含有长石和细粉状的石英。粘土原料在塑性状态下，长石和石英起着成型后的产品中控制收缩和变形的填充料的作用。在焙烧阶段，长石则是一种助熔剂，易玻化，补偿了耐火粘矿物和惰性石英不易溶融的不足。而石英除了惰性填充料外，它还起着提供干燥和焙烧过程中坯体强度的作用。

根据这个道理，能够用来烧结的原料应该是具有的粘土特点，即含有高

岭石、伊利石（水云母）等粘土矿物及长石、石英非粘土矿物这几种基本矿物的物质。一般粘土矿物总量应占到50%左右。

那么，除粘土之外，自然界还具有和粘土矿物成份类似的物料，那就是页岩。页岩在远古时代曾就是粘土，是疏松的粘土经过自然界长期的成岩作用而形成的，具有薄片状或薄页状原理构造的粘土岩，它的主要矿物成分有高岭石、伊利石、胶岭石、拜来石、并常含有石英、长石、云母等碎屑混入物。

页岩比粘土硬，但比一般岩石软。

按所含杂质不同页岩分为：钙质页岩、铁质页岩、硅质页岩、油页岩、泥岩、碳质页岩等。

按成岩作用不同又可分如下表所示的几种为（页岩是一种沉积岩，沉积岩的成岩作用有两种，一种的物理成岩作用；另一种是物理和化学混合成岩作用。）煤矸石是含有碳的页岩，它也有两类不同成岩原因形成的煤矸石：

可见，和不是每一种粘土、页岩拿来就做砖一样，煤矸石也不是全都可以轻易用来做砖：

煤矸石有的属粘土性含碳页岩，适于制砖，有的是非粘土性质的含碳页岩（特别是物理化学成岩的矸石），是不适合制砖的，起码不适合高掺量烧结砖，更不适合全煤矸石烧结砖。

2.从原料的化学成分来看：

大家都知道，烧结砖的原料的化学成分有一定基本要求：

SiO2Fe2O3Al2O3CaO Mgo SO3K2(Na2)O 烧结量

适宜55-70 3-10 10-25 0-15/10 0-5 0-3 适量3-15

允许45-80 2-15 5-30 0-15/10 0-5 0-3 适量3-15道理很简单，原因很清楚。就是再好的粘土其化学成分组成严重背离上述要的范围也是很难做出合格的砖，当然煤矸石也是如此，我们公司实验室近几年先后做全国各地近200个煤矸石试样也确实证明这一点。

化学成分中主要是SiO2和Al2O3两种成分。一是量要够，各自占的百分比要适合上述表的范围，相差能太远，比如Al2O3过多则烧成温度高，较困难。再如SiO2、Al2O3总量少了就形不成足够量的莫来石晶相。二是硅、铝比要合适（谈不上合理），一般要求硅:铝比大于2.5。

我们实际生产中因为煤矸石中化学成分组成严重不当两不能制砖的情况很多，特别是掘进矸，洗矸要相对好些。比如：抚顺某厂的煤矸石，SiO2仅为28.85%，Al2O为16.43（硅铝比为1.76）。而烧失量为40.81%，这是我们公司这几年所做全国各地200多个样品中（矸石）SiO2含量最少的一个典例之一，还有一个更少的是24.31%。所以用它制砖高温后发酥，掉渣，无强度。另外在96个样品中，SiO2含量少于45%的有21个，占22%.这些

矸石基本上不能生产全矸石烧结砖。只能部分掺配使用。

3.从煤矸石的发热量来看：

大家知道，烧结砖瓦一般全内燃焙烧耗能为400-500大卡/kg。概据原料、制品、窑炉、工艺等因素不一致。有的少的可为350大卡/kg。多的可能会超过600大卡/kg。

而各种煤矸石的发热量很不一致，且掘进矸石与洗矸石又不一样。我们试验做过157个各地不同样品，范围为133～3597伏/kg，其中超过500大卡/kg的为108个，占总数的68.8%.那么显然这些矸石生产全煤矸石结砖都不太合适，需掺配其他一定量的、无热值的、合适的原料，要不然，我们就不是生产空心砖，应该是生产蜂窝煤了。降低生产所用原料煤矸石的发热量，除掺配无热值的物料外，还有一个有效的办法，就是筛除含碳多的细小矸石。因为矸石（特别是洗矸）发热量高的一个重要原因是混有许多煤沫，小炭块。可以在使用前先过较粗的筛子，筛下的煤沫，小炭块可做燃煤用，筛上矸石发热量则大大降低。

有趣的是，大多发热量高的煤矸石，同时有两个特点，一是SiO2含量低，二是烧失量大。从这两个方面同样反应不适宜全矸石的烧结砖。

4.从原料中有害杂质来看：

煤矸石中存在的对制砖有害杂质很多，有的量少，影响不大；但有的量多或量少但对产量、质量则影响很大。我们常见的有：

.碳酸盐岩石引起的石灰爆裂危害。

碳酸盐岩类主要是含有CaCO3的方解石、白云石等，它们的破坏作用是石灰爆裂。

如果是物理化学成岩作用的煤矸石，则因含有碳酸盐类的方解石、石灰石、白云石较多，则不适合制砖。即便化学分析CaO含量不多，比如邯郸峰五矿CaO为3.2%，混合料为2.03%；河南鹤壁五矿CaO为5.4%；河北磁