我國工業(yè)廢渣制磚的現(xiàn)狀和前景

　　我國目前由于產(chǎn)煤而生成的煤矸石堆存量已達34億噸，并以每年1.5億噸的速度遞增，不僅占用大量土地，還造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。上個世紀(jì)80年代后期，通過引進技術(shù)的消化和創(chuàng)新，我國煤歷石制磚技術(shù)上了一個新臺階，經(jīng)原國家經(jīng)貿(mào)委批準(zhǔn)，我國引進了法國西方公司制磚設(shè)備，在雙鴨山建成了年產(chǎn)6000萬塊全煤碎石空心磚生產(chǎn)線。除裝卸成品、堆場外，生產(chǎn)線實現(xiàn)了機械化，窯爐壓力、溫度控制監(jiān)測實現(xiàn)了電腦操作。這一引進技術(shù)的消化和創(chuàng)新發(fā)展，成為我國煤外石制磚技術(shù)水平新的里程碑，無論是工藝和窯爐設(shè)計，生產(chǎn)設(shè)備的技術(shù)性能，基本都接近發(fā)達國家水平。由于全民環(huán)境保護和節(jié)省土地資源意識不斷增強，和國家相關(guān)政策法規(guī)指導(dǎo)與保障下，90年代我國煤碎石制磚業(yè)的發(fā)展進人了較好時期：企業(yè)開始向集約規(guī)模化方向發(fā)展；產(chǎn)品由煤碎石實心磚向多孔磚和空心磚發(fā)展；焙燒窯由輪窯向隧道窯方向發(fā)展；工藝由二次碼燒向先進的一次碼燒工藝發(fā)展。

　　煤矸石磚產(chǎn)品的現(xiàn)狀是實心磚仍占主導(dǎo)地位，多孔磚占20％－30％，其他為空心磚等產(chǎn)品。煤懺石磚的規(guī)格型號較少，產(chǎn)品質(zhì)量的整體水平不高，市場所需要的承重、保溫隔熱和具有裝飾性的多用途多孔磚還不能滿足要求。薄壁、高強多孔的模數(shù)煤外石磚產(chǎn)量有待進一步開發(fā)應(yīng)用。生產(chǎn)規(guī)模，70－80年代建成的煤廠石磚生產(chǎn)線，人均年勞動生產(chǎn)率IO－20萬塊，到近幾年所建煤針石磚生產(chǎn)線，人均年勞動生產(chǎn)率為35－60萬塊。人均勞動效率提高了2－3倍，實現(xiàn)了歷史性跨越。

　　我國煤矸石磚廠大部分采用了二次碼燒生產(chǎn)工藝，自然干燥或人工干燥，輪窯焙燒。進人叨年代的新建廠，基本上采用了一次碼燒，人工干燥和隧道窯焙燒。但就整體水平看，生產(chǎn)工藝還比較落后，許多生產(chǎn)規(guī)模在年產(chǎn)2000萬塊以下的企業(yè)有待改造，生產(chǎn)工藝有待進一步完善。

　　各種煤矸石原料的特殊性，是我們掌握煤矸石制磚生產(chǎn)工藝的重要依據(jù)。就全國而言，相當(dāng)部分煤矸石原料可以燒制全煤碎石磚，原料的化學(xué)成分和物理性能基本能滿足制磚要求，但有些煤碎石原料就不能生產(chǎn)全煤矸石磚，如：①不燒結(jié)煤矸石；②發(fā)熱量過大的煤廠石；③低塑性煤碎石。雖然我國制磚機壓力和真空度提高較快，但煤碎石原料缺乏基本的粘性，即使勉強成型，也很難保證外觀質(zhì)量。

　　當(dāng)煤矸石原料發(fā)熱量及塑性指數(shù)適宜時，可用全煤外石制磚。當(dāng)煤訴石的發(fā)熱量為1.67X106焦耳／千克，塑性指數(shù)大于4時，宜采用全煤環(huán)石制磚；而當(dāng)煤歷石發(fā)熱量不超過2.93*106焦耳／千克，而當(dāng)?shù)赜譄o適宜的原料摻加時，也可采用全煤歷石制磚，但須采取低溫長燒，焙燒周期延長，產(chǎn)量降低；當(dāng)煤環(huán)石本身發(fā)熱量超過2.93xl06焦耳／千克時，則不宜采用全煤碎石制磚。

　　有些煤訴石原料塑性較高，但由于某種礦物成分含量不足而無燒結(jié)性，而許多粉煤灰又可彌補某種燒結(jié)礦物的不足，改善原料的燒結(jié)性能。在江蘇徐州市某礦煤歷石進行原料試驗時，利用全煤殲石不能很好燒結(jié)，但摻入20％－25％粉煤灰，燒結(jié)性能得到了改善。能否將粉煤灰作為摻配原料，還有一個重要的前提是煤環(huán)石具有較高的塑性指標(biāo)，因為粉煤灰本身沒有塑性。利用煤歷石和粉煤灰兩種原料混合生產(chǎn)煤碎石燒結(jié)制品，成本有所降低，主要原因是粉煤灰不用破碎，電耗有所降低。

　　我國大部分地區(qū)熱土具有較高的塑性，對于含熱量高和塑性指數(shù)低的煤碎石來說，加入少量黏土后，一是降低混合原料含熱量，解決因超熱而降低焙燒進度，影響產(chǎn)品的不經(jīng)濟做法；二是改善了原料的成型性能，提高了坯體成型質(zhì)量；三是如果煤廠石原料出現(xiàn)不燒結(jié)性時，動土原料同樣可以彌補焙燒時所需要的礦物，保證煤環(huán)石和劾土混合原料制磚的燒成質(zhì)量。勤土的摻配比例可以控制在20％以內(nèi)。

　　煤碎石燒結(jié)制品的發(fā)展方向是：多孔、節(jié)能、輕質(zhì)、高強、裝飾、多功能。多孔與節(jié)能緊密相關(guān)，合理的孔型設(shè)計會較大程度地改善產(chǎn)品的熱工性能，在某種意義上講，合理的孔型排布設(shè)計比單純提高孔洞率更重要。例如產(chǎn)品外形尺寸增大為240X240X115的兩種多孔磚，一種為 3孔，3孔的空心磚孔洞率為52％，另一種為13孔，而13孔多孔空心磚孔洞率低于3孔，孔洞率為47％，但13孔多孔磚導(dǎo)熱系、數(shù)僅為0．399，兩者相差甚大，說明13孔多孔空心磚熱工性能明顯優(yōu)于3孔空心磚。只要孔型和孔的排列布局設(shè)計合理，就能達到節(jié)能建筑的要求。高強與裝飾密切相關(guān)，強度指標(biāo)是保證燒結(jié)煤環(huán)石磚在建筑結(jié)構(gòu)中安全使用的重要參數(shù)。從砌體強度指標(biāo)計算公式看，確定砌體軸心抗壓強度重要依據(jù)是砂漿和磚的強度。煤矸石多孔磚的強度對建筑清水墻體的美化裝飾效果有一定的影響，一般情況下，強度高的多孔磚耐久性好。清水墻多孔磚外露在大氣中，不但具有良好的裝飾效果，而且可顯著降低墻體造價。煤碎石燒結(jié)多孔磚的節(jié)能、高強和裝飾特點，使產(chǎn)品具有了承重、保溫隔熱和建筑墻體裝飾的復(fù)合功能，這是煤環(huán)石磚發(fā)展的方向。

　　煤矸石燒結(jié)磚工藝按照產(chǎn)品具有多孔、節(jié)能、高強和裝飾復(fù)合功能的要求，加上原料本身的特點，應(yīng)大力推廣一次平碼工藝。該工藝的主要優(yōu)點：一是工藝流暢，機械化程度高，容易實現(xiàn)機械化、自動化；二是勞動定員少，勞動強度低，勞動生產(chǎn)率高；三是平碼一次工藝消除了條面壓花，保證了產(chǎn)品的外觀。一次平碼工藝是我國未來新建或改建煤歷石磚廠主要工藝設(shè)計方案。一般情況下，煤矸石原料基本上都能實現(xiàn)一次碼燒?，F(xiàn)根據(jù)不同原料配比，提出未來創(chuàng)新發(fā)展的不同工藝方案，供參考。

　　全煤矸石制磚重點是原料破碎，破碎后的煤矸石顆粒級配對強度影響較大。四川某研究所曾做過45x45x45的燒結(jié)試驗，在900℃－940℃燒結(jié)溫度下，顆粒小于3.5毫米時，抗壓強度為14.78－16.53兆帕；顆粒小于0.25毫米時，抗壓強度為63.10—70.8兆帕。單一的全煤歷石制磚原料粉碎好后主要應(yīng)在水分與混合均勻上下功夫，相對來說工藝可以簡化，建議工藝過程為：加水混合攪拌一陳化一攪拌一差速細碎對輥機處理（或輪碾處理卜真空擠出成型一切碼一干燥焙燒。

　　粉碎好的煤矸石原料與粉煤灰混合在一起的工藝為：粉碎混合錘破機一攪拌一輪碾一陳化一攪拌擠出機一成型一切碼一干燥焙燒。該工藝的輪碾處理尤為重要，它是保證原料充分混合均勻的關(guān)鍵。由于粉煤灰和煤歷石原料容重相差甚大，如果原料在混合不均勻前就陳化，其效果會受影響。因此采用了先攪拌、輪碾處理，再進行陳化的工藝，這與煤稈石和粘土與煤矸石和頁巖的工藝處理過程有顯著的區(qū)別。陳化后的普通攪拌變成了攪拌擠出機，除了使原料進一步的均化外，更重要的是兩種容重相差甚大的原料通過擠出后顆粒進一步靠攏，增加密實性。如果在第二道攪拌擠出中加抽真空效果會更佳。攪拌擠出后的原料再進行真空擠出成型，坯體的質(zhì)量就有了保證。

　　粉碎好的煤矸石原料與站上充分混合后，工藝過程為：攪拌一陳化一再攪拌一輪碾一成型一切碼一干燥焙燒c第一道攪拌加水至成型水分的80％一90％。按照原料塑性特點，確定合理的陳化周期3－7天；第二道攪拌基本加到成型水分；輪碾處理的主要作用是混碾、剪切作用，目的是改善原料顆料級配，提高料塑性指數(shù)，保證成型質(zhì)量。煤肝石和頁巖原料工藝方案基本與以上相同。

　　要求煤碎石實心磚最大顆粒小于2.5毫米，0.5毫米以下的顆粒應(yīng)占55％以上；多孔磚最大顆粒小于2毫米，0．5毫米以下的顆粒應(yīng)占60％以上；壁薄的非承重空心磚最大顆粒小于1.5毫米，0.5毫米以下顆粒應(yīng)占65％以上；清水墻裝飾多孔磚和保溫?zé)Y(jié)砌塊最大顆粒應(yīng)小于1．2毫米，0．5毫米以下的顆料應(yīng)占80％以上。

　　陳化前第一道攪拌加水至成型水分的80％-90％，陳化庫第二道攪拌基本達到成型含水率，擠出少量補充加水調(diào)節(jié)。

　　成型采用硬望或半硬塑擠出成型。全煤針石多孔磚成型水分控制在14％－15％之間；煤碎石和粉煤灰或煤歷石和頁巖原料的多孔磚成型水分控制在15％－16％之間；煤懺石和錢上成型水分控制在16％－18％之間（成型水分主要取決于外摻量的大小，如果劾土摻配比例超過30％時應(yīng)取上限）。擠出機工作壓力應(yīng)按產(chǎn)品不同有所區(qū)別，煤碎石實心磚壓力可在1．5兆帕以下；煤針石多孔磚工作壓力應(yīng)在1．6－1．8 兆帕之間；承重空心磚、保溫空心砌塊和高強清水墻外裝飾多孔磚工作壓力在2．00兆帕 以上。對于煤矸石和黏土原料來說，由于塑性較高，工作壓力可適當(dāng)降低，成型擠出時的真空度可以在85％左右，其余產(chǎn)品成型真空應(yīng)在90％以上。

　　早期的煤外石磚型尺寸一直沿襲普通實心勃土磚的參數(shù)。我國現(xiàn)行的普通實心勃土磚通稱標(biāo)準(zhǔn)磚，是從英制“九五”磚衍化而來，九五磚9.5英寸長，灰縫寬0.5英寸，能砌筑級差按5英寸變化厚度的墻體，即5、10、20英寸。實行公稱制以后，按尺度協(xié)調(diào)，磚的長寬高比例是4：2：1，故構(gòu)造尺寸定為240X115X53，加上10毫米的灰縫，其標(biāo)志尺寸就是250X125X625，這些都是非模數(shù)尺寸，也就是說此磚能砌筑長、寬、高分別按250毫米、125毫米、62．5毫米進級的數(shù)列尺寸的砌體或建筑物。對于我國現(xiàn)行的3M建筑模數(shù)系列，砌體的絕大部分都是非模參數(shù)。施工者以砍磚、調(diào)整灰縫等措施來解決非模參數(shù)尺寸與模數(shù)尺寸的矛盾，不但費工、費料，砌筑質(zhì)量也不易保證，由干多年來施工已習(xí)以為常，也就感覺不出問題，其實它已經(jīng)阻礙了建筑業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、模數(shù)化和工業(yè)化的進程.因此，現(xiàn)在開發(fā)的煤歷石磚的定型尺寸，決不能再沿襲實心熱土磚的系列尺寸，必須探討新的符合現(xiàn)行模數(shù)及國際（ISO）的定型標(biāo)準(zhǔn)，以促進建筑業(yè)的發(fā)展。

　　世界上許多國家都關(guān)注煤碎石的利用，將其稱為“新資源”。美國、英國、法國、波蘭、俄羅斯、芬蘭等利用煤肝石生產(chǎn)建筑材料。法國、英國、俄羅斯用煤碎石生產(chǎn)燒結(jié)實心磚和空心磚，取得了成功的經(jīng)驗。我國政府對此高度重視，提出了“因地制宜，積極利用”的方針，并采取一系列政策，如資金補助、貼息貸款、減免稅賦等扶持性措施鼓勵煤環(huán)石綜合利用。原國家經(jīng)貿(mào)委、國家科技部頒布“煤廠石綜合利用技術(shù)政策要點”，提出“大力發(fā)展煤環(huán)石空七。磚等新型建筑材料”，已將利用煤碎石燒結(jié)磚確定為綜合利用煤環(huán)石制造燒結(jié)磚，據(jù)統(tǒng)計，目前煤碎石磚年產(chǎn)量已達200億塊，年綜合利用煤環(huán)石可節(jié)約5000萬噸標(biāo)煤。

　　國家為了減少工業(yè)廢渣對環(huán)境的污染，先后出臺了一系列鼓勵工業(yè)廢渣綜合利用的政策，促使更多的企業(yè)發(fā)展利廢項目，最大量地吃掉工業(yè)廢渣。其中，利用工業(yè)廢渣摻量達到30％以上的產(chǎn)品，免征增值稅就是有關(guān)政策之一。在國家政策的支持下，近十幾年各地綜合利用的力度不斷加大，尤其用工業(yè)廢渣煤嚴(yán)石生產(chǎn)的墻體材料總量不斷增大，產(chǎn)品的品種也在增多。這是一個良好的勢頭，符合國家對環(huán)境治理的要求。

　　目前，不少制磚企業(yè)僅從自身利益出發(fā)，為降低產(chǎn)品成本，對廢渣燒結(jié)磚中廢渣摻量僅滿足國家減免稅收的最低要求就可以了，致使工業(yè)廢渣在燒結(jié)磚中的綜合利用的整體水平不高。在廢渣資源豐富地區(qū)的中小磚廠，采用自然干燥的廢渣磚中廢渣摻兌比一般只有30％左右。這一狀況如不盡快改變，將會對燒結(jié)磚行業(yè)的技術(shù)進步和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)結(jié)整起到很大的制約作用，使80％以上利用煤歷石制磚的企業(yè)處于停產(chǎn)半停產(chǎn)，有的已經(jīng)倒閉。