煤矸石烧结空心砖技术分析及发展前景

曹健

摘要：在各种固体污染物中煤矸石所占比例相对较大，对于煤矸石的处理，比较好的一种方式就是将其烧结成空心砖用于建筑工程之中。为了提高煤矸石烧结空心砖的应用，就必须对相关的技术和发展前景进行深入的分析。本文首先对煤矸石烧结空心砖技术的发展前景做出了论述，然后从煤矸石烧结空心砖技术最重要的两个方面，干燥工艺和烧结工艺两方面详细的对煤矸石烧结空心砖技术进行了分析。

关键词：煤矸石;空心砖;技术分析;发展前景

随着我国综合国力的不断提高，人们对于经济可持续健康发展的关注度越来越高。而在经济发展过程中对环境所造成的污染，目前已经是限制我国经济可持续性发展的重要问题。在各种污染中，固体污染物的积累是一种比较严重的污染类型。而在各种固体污染物中煤矸石所占比例相对较大，约占固体污染物总量的的15%左右。对于煤矸石的处理，比较好的一种方式就是将其烧结成空心砖用于建筑工程之中。这种方法一方面可以有效降低固体污染物对环境的破坏，同时还可以节约建筑材料，降低黏土空心砖的使用比例，从而有效的保护黏土和耕地资源。因此为了提高煤矸石烧结空心砖的应用，就必须对相关的技术和发展前景进行深入的分析。

一、煤矸石烧结空心砖技术的发展前景

煤矸石是在成煤过程中与煤层伴生、共生的一种含碳量较煤低，比煤坚硬的黑色岩石。它是煤炭开采、洗选及加工过程中排放的废物，约占煤炭产量的10%。目前我国的煤矸石已经成为排放量最大的固体废弃物之一。煤矸石作为固体废弃物具有呆滞性，扩散性小，数量巨大等特点。煤矸石对环境的污染具体表现在对空气的污染、水源的污染、土地的污染、景观的破坏、辐射危害人体和人身安全的损害等方面。处理煤矸石最好的方式就是将其烧结成空心砖用于建筑工程之中。这种方法一方面可以有效降低固体污染物对环境的破坏，同时还可以节约建筑材料。同时煤矸石生产的烧结空心砖质量好，抗压强度可达到空心砖标准以上，抗冻、耐磨、耐火、耐酸、耐碱等性能均较好。从未来建材市场看，利用煤矸石等生产新型环保建材产品由于其本身节能、轻质、保暖的特点，同时该产品能够消化大量的工业废料，节约耕地，减少污染，保护环境。因此无论从产品质量本身、销售价格，还是市场容量以及设备的接受能力来说，该煤矸石烧结空心砖均显示出广阔的市场前景，在市场竞争中处于有利地位，具有很强的竞争能力。

二、煤矸石烧结空心砖技术分析

（一）干燥工艺分析

对于干燥工艺首先考虑的就是干燥介质的温度。干燥介质温度决定产品干燥速度。温度越高带走水分的能力越强，坯体的脱水速度就越快。反之温度越低带走水分越慢，但温度也不宜过高，如果温度过高会造成坯体表面水分蒸发太快，内部水分移动速度小于表面水分蒸发速度，这时坯体表面由于受热快收缩大，而内部收缩小造成内部对表面产生应力。当表面强度小于此应力时，坯体表面就会开裂。低温度也能带走坯体水分但干燥时间相应增长，降低生产效率。另外，在高温低湿下干燥的坯体具有较干的表层，降低了坯体表面的水蒸气压力，减缓了表面水分的蒸发速度，延长了坯体干燥周期。然而，在较高温度、湿度干燥介质下，坯体具有较少的湿度梯度，坯体开裂危险性小，干燥速度加快。其次就是干燥介质要有一定的湿度才能适合温度带走坯体热量的干燥性。如果干燥介质的湿度太高则坯体脱水速度缓慢。湿度过低易使坯体开裂，高温低湿下坯体具有较干的表层，外部干燥速度过快，内部湿度不能及时传递给外部，造成内外应力差而使坯体开裂。然而，在较高温度、湿度干燥介质下，坯体具有较少的湿度梯度，坯体开裂危险性小，干燥速度加快，以达到快速干燥得到合格制品的目的。因此，干燥介质的湿度主要起到两方面的作用，一方面保护坯体不开裂的作用，另一方面起着限制坯体脱水速度的作用。最后就是干燥介质的流速。坯体表面的干燥速度与干燥介质的流速有很大关系。流速越大坯体表面水分蒸发速度也越快，反之流速越慢蒸发速度越低。在排除收缩水时，干燥介质的流速对坯体水分的蒸发速度有很大影响。在排除物理结合水中的非收缩水时，干燥介质的流速对干燥的影响较小。

（二）烧结工艺分析

烧结是决定煤矸石烧结空心砖质量的关键环节。烧结工艺首先受到温度的影响，在原料的制备过程中，原料的颗粒粗细程度对温度有很大影响，也就是泥料的粒度越粗，烧成一定的密度和强度的坯体需要的温度越高。细颗粒原料增大了表面接触面积，在焙烧过程中能充分接触，加快了焙烧速度。而粗颗粒结构的坯体，有着疏松的坯体组织，其抗焙烧变形性小于细粒致密的坯体。烧成温度、最高允许烧成温度及烧成温度范围是烧成阶段的极为重要的工艺参数。对于任何一种物质组成的原料，都有其最高承受的烧成温度。温度过高则破坏其性能，温度过低达不到烧成效果。根据矿物组成，存在着标志其工艺性能的最高允许烧成温度和烧成极限。焙烧要求尽可能的接近其最高允许烧成温度而不影响其性能的改变以至于破坏制品。制品在短时间有较高的烧成温度和长时间但在略低的温度下进行的焙烧都能达到几乎相同的效果。高温短时间的焙烧能加快劳动效率但不利于制品的控制，很容易降低产品的质量比。略低温长时间焙烧反应相对放慢有利于制品的控制，略会延长烧成周期。在烧制过程中窑内受热温度是不均匀的，坯垛内的温度差也是不可避免的，窑的温度总是在一定限度内波动，所以除了最大允许烧结温度外，可利用的烧成范围就是烧结范围是十分重要的。烧成时尚需适当保温时间，平衡窑内上下温差，把烧砖时，在烧成阶段中，不造成产品的质量性能在不允许范围内下降的烧成温度波动范围称之为烧成范围或烧结范围。在烧成阶段的最高温度下，制品的焙烧时间称之为保温时间。坯体不仅要求烧成温度也要求在该温度下的保溫时间。只有在适当的温度下足够的时间才能到达制品烧结的要求。低温长时间烧成的工艺优点在于，低温下坯体强化过程的反应较缓慢容易控制。而用较高烧成温度进行较短时间的焙烧，温度迅速升高，坯体内外温度差大，往往不可避免地因部分制品变形报废而降低一级品率，不合格产品数量增多，降低劳动效率。

三、结语

目前我国煤矸石的存量巨大，同时每年的消耗量远远小于产出量，这就会导致煤矸石的存量会越来越多。而对煤矸石进行处理的最好方法就是进行烧结制成空心砖，因此发展煤矸石烧结空心砖技术既符合环保要求又可以满足市场需要。目前我国关于煤矸石烧结空心砖的技术已经相对比较成熟，对于相关技术的应用推广也做得相对较好，但是目前仍有一些不足，其中关于煤矸石烧结空心砖过程中的节能减排与环境污染问题仍没有相关系统性的研究。因此这就需要相关研究者加大对这些问题的研究力度，进一步解决煤矸石类固体污染物在处理过程中的能耗与环保问题，从而为我国经济的可持续健康发展贡献自己的力量。

参考文献：

[1]朱静，张永强.煤矸石烧结空心砖技术分析及发展前景[J].节能与环保，2020（11）：38-39.

[2]李一超，董振.煤矸石烧结空心砖的原料处理分析[J].砖瓦世界，2016（12）：44-46.

[3]韩廷富.浅谈影响煤矸石空心砖质量的几个因素[J].砖瓦，2013（12）：44.