煤矸石烧结砖生产技术论文

1、煤矸石烧结砖生产技术论文利用废弃煤矸石制砖技术浅析摘要：煤矸石是一种固体废弃物，又是一种宝贵的资源。本文针 对煤矸石的化学成分、物理特性和发热值等特点，介绍了煤矸石制 砖技术方法和工艺流程。关键词：煤矸石制砖中图分类号：P618文献标识码：A煤炭是我国长期最主要的能源，其资源非常丰富，201 3年产量已超过 37 亿吨。随着煤炭生产的不断扩展，煤矸石的产生量与日俱 增，煤矸石产生量按原煤产量的 15%计，每年煤矸石至少增加 5.55 亿吨，历年积存下来的煤矸石已超过 45亿吨，占地 40 万亩以上， 而且仍在继续增加。这样大量的煤矸石已严重地污染了环境，并侵 占了大量的土地和农田，破坏了土地资

2、源 . 如不加紧有效利用，将影 响煤炭工业的正常发展，影响周围环境质量。近年来，国内外许多 专家学者对于煤矿资源的开采、利用、环境、生态及可持续发展问 题均有系统的研究，并提出了绿色开采技术体系，其中对于煤矸石 的利用就是该系统主要措施之一。1 、煤矸石的来源及主要成份1.1 煤矸石的来源及产生情况煤矸石是夹在煤层中，与煤伴生的岩石。是采煤和选煤过程中排 出的废弃物。其产生的途径有以下三种： a 在井简与巷道掘进过程 中，开凿排出的煤矸石 ;b. 在采煤和煤巷掘进过程中，由于煤层中夹 有矸石或削下部分煤层顶底板，使运到地面中的煤炭中含有煤矸石。 c. 洗煤厂产生的洗矸和少量人工挑选的拣矸。煤矸

3、石的来源及产生情况见表 1。表 1 煤矸石的来源及产生情况见表1.2 煤矸石的主要成分煤矸石的化学成分是煤矸石煅烧后灰渣的成分，其化学成分和粘 土相似，可用于筑路、生产烧结砖及非烧结砖、混凝土制品、砌筑 砂浆材料和陶粒等轻骨料。有的煤矸石含硅较高。可作为硅质原料， 用作水泥原料和混合材料等。煤矸石的组成和性质是选择利用途径 和指导生产的重要依据。煤矸石的主要化学成分为铝和硅的氧化物。 此外，还占有微量元素和稀有元素 Be、Co、Cu、Mn、Mo、Ni 、V、 Zn、 In 、Bi、Gk等，有的还含有放射性元素。煤矸石的化学成分比较2、煤矸石带来的环境问题煤矸石作为固、液、气三害俱全的工业废料，

4、它的长期堆放不仅 浪费了资源，占压了大量的土地，而且污染了水源、土壤和周围的 环境，严重影响了矿区居民的生态生活条件。煤矸石随着煤炭开采或洗选出来后，堆于井口附近，长此已久， 就形成了矸石山，这些矸石山大多紧邻居民区，占压了大量的生活 用地和建筑用地，以及大量的林地和耕地。据有关部门统计，目前 我国历年累计堆放的煤矸石总积存量约为 45 亿 t ，年排出量 3 亿 t， 规模较大的矸石山将近1600座，占用土地约1.5万hm2并且堆积 量还以1.52.0倍的速度增加。这不仅破坏了矿区的生态环境，而 且影响了矿区的自然景观，引发了一系列社会和自然问题。煤矸石堆放污染水源煤矸石中含有 Si、Cu

5、Zn、Pb S、Fe、等 有害元素经过长期雨、雪淋漓溶解，把煤矸石中部分有害元素随地 表径流转入江、河、湖和地下水中，造成水中有害元素含量增加，在煤矸石自燃区还产生了自然硫、雄黄、氯化铵、硫铵石、无水芒 硝、水硫酸铝石、六水镁矾等矿物，这些矿物质受雨水淋溶，会使 矿区水质硬化，污染水源。煤矸石堆放污染土壤煤矸石中除含有 SO2、SiO2、 A1203、Fe、 Mn 等常量元素外，还有少量有毒重金属如 HPh、Ga、Ti 、Sn、 V 等， 煤矸石经风吹、日晒、雨淋等分化作用，部分元素浸入土壤中，造 成土壤污染。同时，煤矸石中的 S02和SO3等硫化物遇水发生化 学反应，使土壤慢慢酸化，破坏土壤

6、肥力，使植物不能生长。煤矸石堆放污染空气露天堆放的煤矸石，日积月累，使矿区悬浮 物大大增加。煤矸石自燃，排出大量的 CO SO2 SO NO2等有害气体和烟尘，严重污染矿区的空气质量。煤矸石山失稳引起重力灾害煤矸石山的稳定性，受矸石堆基础岩 土体的抗剪强度特性、本身的结构、石堆的形状和基础岩土体孔隙 的水压力等因素所制约2。煤矸石的堆放的自然安息角为 38。 40。，超过这个角度范围或在人为开挖以及降雨量强度达到 60mrrdh 口时容易引发重力灾害，如泥石流、滑坡、坍塌等造成人 员伤亡和财产损失。在煤矸石内部，空隙较大，与空气接触氧化产 生大量热量，尤其在夏季高温闷热的情况下，容易使煤矸石山

7、内部 发生爆炸，严重威胁到矿区居民生命财产安全。3、利用废弃煤矸石制砖本文主要介绍利用煤矸石制砖的工艺过程。我国利用煤矸石制砖，利用煤矸石自身的发热量提供的热能来完 成干燥和焙烧的工艺过程，基本不需外加燃料，仅在煤矸石发热量 较低时才向煤矸石中参入少量煤炭。只是煤矸石烧制砖的工艺比粘 土制砖工艺增加了一道粉碎工序。风化后的煤矸石添加少量的胶结材料和激活剂生产的煤矸石砖，具有独特力学性质和抗冻性等优点 均达到 GB5101-85 规定的 100#标准。利用煤矸石制砖包括用煤矸石生产烧结砖和作烧砖内燃料。 泥质和碳质煤矸石质软、易粉碎，是生产煤矸石砖的理想原料。用煤矸石粉料压制成的坯料.要求塑性指

8、数在717之间，塑性指数 过高的，要掺加瘦化剂 ;塑性指数过低的 . 砖坯子不能成型，焙烧后 的废品率也高。煤矸石的发热量要求在 2l004200KJ/kg 之间，发 热量过低需加煤 . 以免砖欠烧 ; 发热量过高时易造成砖过火。煤矸石制砖是以煤矸石为主要原料，煤矸石一般占坯料重量的 80%以上，有的全部以煤矸石为原料，有的外掺拂腾炉渣或少量粘土。 该生产工艺是将煤矸石破碎后，配以适当的石灰按粘土砖或蒸气养 护砖的生产工艺加工而成。除煤矸石需要粉碎外，其工艺与粘土砖 生产工艺基本相同。图 1 是以自燃煤矸石和沸腾炉渣为原料生产煤 矸石蒸养砖的生产工艺流程。固体原料经破碎、粉磨，并与水按比例混合

9、搅拌 . 待石灰消解后 压成坯体，利用沸腾锅炉提供蒸气，在养护室内进行蒸气养护制成 蒸养砖。如果采用生矸石为原料的制品，称为内燃砖。用煤矸石作 烧砖内燃料制砖生产工艺与用煤作燃料基本相同，只是增加了煤矸 石的粉碎工序。内燃砖要求在原料上严格控制 Ca0 等有害物质的量， 保持热值稳定，保证原料细度与水量要求均匀 . 严格控制升温条件。 一般每块砖（坯重约2.4Kg）只需要热值3.97 X 1035.016 X 103Kj/kg。超过此值，称为超内燃砖。生产煤矸石砖只要保 持热值稳定，搞好余热利用.采用热值2.09 X 1034.18 X l03KJ/kg 的煤矸石就能满足焙烧需要的热量。煤矸石

10、砖规格和性能与普通粘土砖相同从图 1可看出.煤矸石制砖的工艺过程和粘土砖相似 . 主要包括原 料的破碎、粉碎、混合料的加工和成型、砖坯干燥和焙烧等工序。 原料的粉碎通常采用颚式破碎机、反击式破碎机、风选锤式破碎机、 风选球磨机等。由于煤矸石粉料的浸水性差，一般均采用二次搅拌 或蒸汽搅拌使成型水份在泥料中均匀分布，以改善泥料塑性，成型 水份一般为1520%煤矸石砖的成型有湿塑法和半干压法两种， 湿塑法采用各种型号的螺旋机挤出砖坯，半干压法可采用夹板压砖 坯成型或锤成型，但后者很少采用。焙烧过程与粘土砖基本相同， 只是煤矸石砖内的可燃物多，发热量高，要相应延长恒温时间。生 产煤矸石砖技术成熟、产品

11、质量好，有较好的经济效益。煤矸石作为砖内燃料，在我国已有较长的历史，应用非常广泛 . 生产技术成熟，节能效果显著。我国煤矸石砖的标号都在 150以上，容重一般为 l400 1650kg/m3,抗冻、耐酸、碱等性能都比较好，可以代替粘土砖使用。 我国目前有 700 多家工厂生产煤矸石砖，每年生产煤矸石砖 l30 多 亿块，相当于少挖农田 7000多亩，少用煤炭 240多万吨。每块砖的 成本一般在 0.16 元左右。4、结束语煤矸石的利用要坚持“因地制宜，积极利用”的指导思想。提高 我国煤矸石综合利用技术水平，加强对各地煤矸石成分、结构、特 性等基础研究，积极提高煤矸石利用的效率和科技含量，以及煤矸 石的经济附加值和有效成分的综合利用率。减轻矿区的大气污染和 地下水的污染，还可以减少土地占用，又能回收有价值资源。参考文献：1 王广金，煤矸石的开发利用是可持续发展的一项重大内容 J. 中国物资再生， 1999， (12) ：32-332 . 周翠红，常红，煤矸石综合利用技术综述 J. 选煤技术， 2007， (2)61-643 刘江，煤矸石的理化性能研究 J. 煤炭技术， 2008(5)4 尚凤梅，浅谈煤矸石的综合利用 J. 山东煤炭科技， 2003，(1) ：7-95 赵国智，李仲学，刘峰，煤矸石作铁路路基的技术经济分析J. 中国煤炭， 2006， (3)