我国工业废渣制砖的现状和前景

　　我国目前由于产煤而生成的煤矸石堆存量已达34亿吨，并以每年1.5亿吨的速度递增，不仅占用大量土地，还造成严重的环境污染。上个世纪80年代后期，通过引进技术的消化和创新，我国煤历石制砖技术上了一个新台阶，经原国家经贸委批准，我国引进了法国西方公司制砖设备，在双鸭山建成了年产6000万块全煤碎石空心砖生产线。除装卸成品、堆场外，生产线实现了机械化，窑炉压力、温度控制监测实现了电脑操作。这一引进技术的消化和创新发展，成为我国煤外石制砖技术水平新的里程碑，无论是工艺和窑炉设计，生产设备的技术性能，基本都接近发达国家水平。由于全民环境保护和节省土地资源意识不断增强，和国家相关政策法规指导与保障下，90年代我国煤碎石制砖业的发展进人了较好时期：企业开始向集约规模化方向发展；产品由煤碎石实心砖向多孔砖和空心砖发展；焙烧窑由轮窑向隧道窑方向发展；工艺由二次码烧向先进的一次码烧工艺发展。

　　煤矸石砖产品的现状是实心砖仍占主导地位，多孔砖占20％－30％，其他为空心砖等产品。煤忏石砖的规格型号较少，产品质量的整体水平不高，市场所需要的承重、保温隔热和具有装饰性的多用途多孔砖还不能满足要求。薄壁、高强多孔的模数煤外石砖产量有待进一步开发应用。生产规模，70－80年代建成的煤厂石砖生产线，人均年劳动生产率IO－20万块，到近几年所建煤针石砖生产线，人均年劳动生产率为35－60万块。人均劳动效率提高了2－3倍，实现了历史性跨越。

　　我国煤矸石砖厂大部分采用了二次码烧生产工艺，自然干燥或人工干燥，轮窑焙烧。进人叨年代的新建厂，基本上采用了一次码烧，人工干燥和隧道窑焙烧。但就整体水平看，生产工艺还比较落后，许多生产规模在年产2000万块以下的企业有待改造，生产工艺有待进一步完善。

　　各种煤矸石原料的特殊性，是我们掌握煤矸石制砖生产工艺的重要依据。就全国而言，相当部分煤矸石原料可以烧制全煤碎石砖，原料的化学成分和物理性能基本能满足制砖要求，但有些煤碎石原料就不能生产全煤矸石砖，如：①不烧结煤矸石；②发热量过大的煤厂石；③低塑性煤碎石。虽然我国制砖机压力和真空度提高较快，但煤碎石原料缺乏基本的粘性，即使勉强成型，也很难保证外观质量。

　　当煤矸石原料发热量及塑性指数适宜时，可用全煤外石制砖。当煤诉石的发热量为1.67X106焦耳／千克，塑性指数大于4时，宜采用全煤环石制砖；而当煤历石发热量不超过2.93*106焦耳／千克，而当地又无适宜的原料掺加时，也可采用全煤历石制砖，但须采取低温长烧，焙烧周期延长，产量降低；当煤环石本身发热量超过2.93xl06焦耳／千克时，则不宜采用全煤碎石制砖。

　　有些煤诉石原料塑性较高，但由于某种矿物成分含量不足而无烧结性，而许多粉煤灰又可弥补某种烧结矿物的不足，改善原料的烧结性能。在江苏徐州市某矿煤历石进行原料试验时，利用全煤歼石不能很好烧结，但掺入20％－25％粉煤灰，烧结性能得到了改善。能否将粉煤灰作为掺配原料，还有一个重要的前提是煤环石具有较高的塑性指标，因为粉煤灰本身没有塑性。利用煤历石和粉煤灰两种原料混合生产煤碎石烧结制品，成本有所降低，主要原因是粉煤灰不用破碎，电耗有所降低。

　　我国大部分地区热土具有较高的塑性，对于含热量高和塑性指数低的煤碎石来说，加入少量黏土后，一是降低混合原料含热量，解决因超热而降低焙烧进度，影响产品的不经济做法；二是改善了原料的成型性能，提高了坯体成型质量；三是如果煤厂石原料出现不烧结性时，动土原料同样可以弥补焙烧时所需要的矿物，保证煤环石和劾土混合原料制砖的烧成质量。勤土的掺配比例可以控制在20％以内。

　　煤碎石烧结制品的发展方向是：多孔、节能、轻质、高强、装饰、多功能。多孔与节能紧密相关，合理的孔型设计会较大程度地改善产品的热工性能，在某种意义上讲，合理的孔型排布设计比单纯提高孔洞率更重要。例如产品外形尺寸增大为240X240X115的两种多孔砖，一种为 3孔，3孔的空心砖孔洞率为52％，另一种为13孔，而13孔多孔空心砖孔洞率低于3孔，孔洞率为47％，但13孔多孔砖导热系、数仅为0．399，两者相差甚大，说明13孔多孔空心砖热工性能明显优于3孔空心砖。只要孔型和孔的排列布局设计合理，就能达到节能建筑的要求。高强与装饰密切相关，强度指标是保证烧结煤环石砖在建筑结构中安全使用的重要参数。从砌体强度指标计算公式看，确定砌体轴心抗压强度重要依据是砂浆和砖的强度。煤矸石多孔砖的强度对建筑清水墙体的美化装饰效果有一定的影响，一般情况下，强度高的多孔砖耐久性好。清水墙多孔砖外露在大气中，不但具有良好的装饰效果，而且可显著降低墙体造价。煤碎石烧结多孔砖的节能、高强和装饰特点，使产品具有了承重、保温隔热和建筑墙体装饰的复合功能，这是煤环石砖发展的方向。

　　煤矸石烧结砖工艺按照产品具有多孔、节能、高强和装饰复合功能的要求，加上原料本身的特点，应大力推广一次平码工艺。该工艺的主要优点：一是工艺流畅，机械化程度高，容易实现机械化、自动化；二是劳动定员少，劳动强度低，劳动生产率高；三是平码一次工艺消除了条面压花，保证了产品的外观。一次平码工艺是我国未来新建或改建煤历石砖厂主要工艺设计方案。一般情况下，煤矸石原料基本上都能实现一次码烧。现根据不同原料配比，提出未来创新发展的不同工艺方案，供参考。

　　全煤矸石制砖重点是原料破碎，破碎后的煤矸石颗粒级配对强度影响较大。四川某研究所曾做过45x45x45的烧结试验，在900℃－940℃烧结温度下，颗粒小于3.5毫米时，抗压强度为14.78－16.53兆帕；颗粒小于0.25毫米时，抗压强度为63.10—70.8兆帕。单一的全煤历石制砖原料粉碎好后主要应在水分与混合均匀上下功夫，相对来说工艺可以简化，建议工艺过程为：加水混合搅拌一陈化一搅拌一差速细碎对辊机处理（或轮碾处理卜真空挤出成型一切码一干燥焙烧。

　　粉碎好的煤矸石原料与粉煤灰混合在一起的工艺为：粉碎混合锤破机一搅拌一轮碾一陈化一搅拌挤出机一成型一切码一干燥焙烧。该工艺的轮碾处理尤为重要，它是保证原料充分混合均匀的关键。由于粉煤灰和煤历石原料容重相差甚大，如果原料在混合不均匀前就陈化，其效果会受影响。因此采用了先搅拌、轮碾处理，再进行陈化的工艺，这与煤秆石和粘土与煤矸石和页岩的工艺处理过程有显著的区别。陈化后的普通搅拌变成了搅拌挤出机，除了使原料进一步的均化外，更重要的是两种容重相差甚大的原料通过挤出后颗粒进一步靠拢，增加密实性。如果在第二道搅拌挤出中加抽真空效果会更佳。搅拌挤出后的原料再进行真空挤出成型，坯体的质量就有了保证。

　　粉碎好的煤矸石原料与站上充分混合后，工艺过程为：搅拌一陈化一再搅拌一轮碾一成型一切码一干燥焙烧c第一道搅拌加水至成型水分的80％一90％。按照原料塑性特点，确定合理的陈化周期3－7天；第二道搅拌基本加到成型水分；轮碾处理的主要作用是混碾、剪切作用，目的是改善原料颗料级配，提高料塑性指数，保证成型质量。煤肝石和页岩原料工艺方案基本与以上相同。

　　要求煤碎石实心砖最大颗粒小于2.5毫米，0.5毫米以下的颗粒应占55％以上；多孔砖最大颗粒小于2毫米，0．5毫米以下的颗粒应占60％以上；壁薄的非承重空心砖最大颗粒小于1.5毫米，0.5毫米以下颗粒应占65％以上；清水墙装饰多孔砖和保温烧结砌块最大颗粒应小于1．2毫米，0．5毫米以下的颗料应占80％以上。

　　陈化前第一道搅拌加水至成型水分的80％-90％，陈化库第二道搅拌基本达到成型含水率，挤出少量补充加水调节。

　　成型采用硬望或半硬塑挤出成型。全煤针石多孔砖成型水分控制在14％－15％之间；煤碎石和粉煤灰或煤历石和页岩原料的多孔砖成型水分控制在15％－16％之间；煤忏石和钱上成型水分控制在16％－18％之间（成型水分主要取决于外掺量的大小，如果劾土掺配比例超过30％时应取上限）。挤出机工作压力应按产品不同有所区别，煤碎石实心砖压力可在1．5兆帕以下；煤针石多孔砖工作压力应在1．6－1．8 兆帕之间；承重空心砖、保温空心砌块和高强清水墙外装饰多孔砖工作压力在2．00兆帕 以上。对于煤矸石和黏土原料来说，由于塑性较高，工作压力可适当降低，成型挤出时的真空度可以在85％左右，其余产品成型真空应在90％以上。

　　早期的煤外石砖型尺寸一直沿袭普通实心勃土砖的参数。我国现行的普通实心勃土砖通称标准砖，是从英制“九五”砖衍化而来，九五砖9.5英寸长，灰缝宽0.5英寸，能砌筑级差按5英寸变化厚度的墙体，即5、10、20英寸。实行公称制以后，按尺度协调，砖的长宽高比例是4：2：1，故构造尺寸定为240X115X53，加上10毫米的灰缝，其标志尺寸就是250X125X625，这些都是非模数尺寸，也就是说此砖能砌筑长、宽、高分别按250毫米、125毫米、62．5毫米进级的数列尺寸的砌体或建筑物。对于我国现行的3M建筑模数系列，砌体的绝大部分都是非模参数。施工者以砍砖、调整灰缝等措施来解决非模参数尺寸与模数尺寸的矛盾，不但费工、费料，砌筑质量也不易保证，由干多年来施工已习以为常，也就感觉不出问题，其实它已经阻碍了建筑业标准化、模数化和工业化的进程.因此，现在开发的煤历石砖的定型尺寸，决不能再沿袭实心热土砖的系列尺寸，必须探讨新的符合现行模数及国际（ISO）的定型标准，以促进建筑业的发展。

　　世界上许多国家都关注煤碎石的利用，将其称为“新资源”。美国、英国、法国、波兰、俄罗斯、芬兰等利用煤肝石生产建筑材料。法国、英国、俄罗斯用煤碎石生产烧结实心砖和空心砖，取得了成功的经验。我国政府对此高度重视，提出了“因地制宜，积极利用”的方针，并采取一系列政策，如资金补助、贴息贷款、减免税赋等扶持性措施鼓励煤环石综合利用。原国家经贸委、国家科技部颁布“煤厂石综合利用技术政策要点”，提出“大力发展煤环石空七。砖等新型建筑材料”，已将利用煤碎石烧结砖确定为综合利用煤环石制造烧结砖，据统计，目前煤碎石砖年产量已达200亿块，年综合利用煤环石可节约5000万吨标煤。

　　国家为了减少工业废渣对环境的污染，先后出台了一系列鼓励工业废渣综合利用的政策，促使更多的企业发展利废项目，最大量地吃掉工业废渣。其中，利用工业废渣掺量达到30％以上的产品，免征增值税就是有关政策之一。在国家政策的支持下，近十几年各地综合利用的力度不断加大，尤其用工业废渣煤严石生产的墙体材料总量不断增大，产品的品种也在增多。这是一个良好的势头，符合国家对环境治理的要求。

　　目前，不少制砖企业仅从自身利益出发，为降低产品成本，对废渣烧结砖中废渣掺量仅满足国家减免税收的最低要求就可以了，致使工业废渣在烧结砖中的综合利用的整体水平不高。在废渣资源丰富地区的中小砖厂，采用自然干燥的废渣砖中废渣掺兑比一般只有30％左右。这一状况如不尽快改变，将会对烧结砖行业的技术进步和产品结构结整起到很大的制约作用，使80％以上利用煤历石制砖的企业处于停产半停产，有的已经倒闭。