煤矸石是煤炭工業生產過程中排出的固體廢棄物，是多種巖石的混合物，在我國許多地方堆積如山，不但占用大量土地，而且嚴重影響礦區及周邊環境。據有關資料統計，我國2003年煤炭總產量為16.67億T，產生煤矸石2.5億T，全國歷年堆積的煤矸石有43億T，形成規模較大的煤矸石山有1600多座，占地1.5萬公頃。這些驚人的數字說明，利用煤矸石制造高起點、高質量的燒結磚，不僅節約了大量的土地化害為利，而且為國家建設提供了性能良好的新型墻體材料。國內煤矸石磚近幾年發展較快，技術上基本上趨于成熟，但高質量的煤矸石磚產品并不多，為何不充分利用好煤矸石資源，發展高質量的煤矸石磚，實現年節約標煤500萬T，節地5萬畝的目標，還需要業內人士共同奮斗。
◆ 煤矸石制磚機的現狀分析
1.發展歷史簡述
利用煤矸石制磚機經歷了四個發展過程。1965年煤矸石制磚機還集中在研究和半工業性試驗及少量試制產品階段；第二個階段為1965～1985年，國內煤矸石制磚機處于低水平發展階段，生產工藝簡單、設備性能落后，產品質量只能滿足當時低水平國家標準的要求，一些企業的產品根本無法滿足建筑結構的需要，特別是東北個別煤矸石磚廠的產品，由于產品質量太差，強度較低，抗凍性能不合格，用于墻體后磚表面分層、掉皮、脫落，直接影響著建筑質量；第三階段為1986～2000年的15年，國內煤矸石磚發展較快，除了國內自行研究開發的煤矸石制磚機設備外，許多企業在引進了法國、美國、意大利、德國等主要設備的基礎上，結合國內國情消化吸收，裝備的整體性能大幅度提升，單機產量增長，機械自動化水平有了較大的發展。應該說，沒有關鍵設備和技術的引進消化，就沒有我國煤矸石制磚機跨越式發展的今天。眾所周知，80年代后期，經原國家經貿委批準，引進了法國全煤矸石制磚機設備和主要技術，除裝卸成品設備外，生產線實現機械化，窯爐溫度、壓力和風量的控制實現了計算機監視操作，生產線工藝水平接近了國外發達國家的水平。上世紀90年代是我國煤矸石制磚機行業結構調整的重要時期，先后在海南、內蒙、黑龍江、山東等建成了年產5000萬塊以上的生產線10多條，基本上實現了機械化、產品以多孔磚和空心磚為主。進入21世紀，也就是近5年為第四階段，煤矸石磚發展又跨上了一個新臺階，企業的生產規模由上世紀最高年產量6000萬塊上升到了1億塊以上，并且改變了煤矸石磚建筑中使用的單一圍護結構，山西潞安和北京龍泉生產線，產品具備了節能、裝飾和圍護承重等多種功能。雖然生產煤矸石裝飾磚僅有2～3家，但畢竟在發展高質量煤矸石磚方面邁出了可喜的一步，對我國煤矸石磚今后的發展有很好的示范導向作用。
2.企業生產及產品現狀
根據中國煤炭加工利用協會的統計，2004年煤炭系統有煤矸石磚廠129家，生產煤矸石磚30億塊，而煤炭系統以外有多少企業和具備的生產能力還未查到的資料。目前，以煤矸石為主要原料生產的煤矸石磚產品仍以實心磚或者低孔洞率的多孔磚為主，產品規格單一，質量水平相差甚大，個別企業粗制濫造，多功能和多用途的產品有待進一步研究開發。從企業生產規模看，70～80年代建成的煤矸石磚生產線，人均年勞動生產率為8～15萬塊；產品基本上為標準實心磚，近幾年建成的煤矸石磚生產線，人均年勞動率比上世紀80年代前提高了4～5倍，達到了30～70萬塊，個別以多孔磚和空心磚為主。從2002年開始，天津墻材協會等單位開展了保溫燒結砌塊的試制研究，對孔型尺寸和排布方式進行了合理的設計，產品的導熱系數可降至0.3 W/M·K以下。
3. 裝備現狀
不可否認，國內煤矸石制磚機設備近幾年發展較快，雖然在引進消化發達國家關鍵設備的基礎上，個別真空擠出機、細碎對輥機、窯爐熱工設備及控制系統的整體水平已接近了發達國家的水平，基本上可以滿足國內煤矸石磚硬擠出生產的需要。但就目前生產現狀看，煤矸石制磚機設備五花八門，先進的設備并未得到普遍推廣。磚瓦設備規格型號有近百種，國家產業政策明令禁止的小磚機還在使用，設備配套性不強，仍是一個突出問題。從煤矸石細碎設備來看，單機產量還不高，對原料含水率過于敏感，電耗較高，主要易損件耐磨性能還需要加強。從混合攪拌設備來看，可選擇的設備僅限于2～3種，不是攪拌機，就是輪碾機，其他設備用的很少。從真空擠出機來看，擠出機工作壓力在長期使用過程中普遍偏低，真空度不能長期穩定，直接影響了產品質量。
◆ 走高起點的道路發展煤矸石燒結磚
所謂高起點，我的理解主要應體現以下幾方面：
1. 產品的高起點
實心煤矸石磚高起點主要體現在三個方面：其一是高強度，作為承重材料或基礎材料，其強度應定位在30MPA以上；其二是裝飾性，作為外墻承重和裝飾作用，也可用于賓館飯店及別墅藝術墻用；其三為道路廣場用磚，充分發揮其高強度和裝飾性兩大優點，鋪設廣場、道路及花園綠化人行道等。進一步提高強度，還可作為停車場面層鋪設裝飾。高強度裝飾煤矸石磚用于外墻裝飾道路、廣場的鋪設，不僅美觀典雅，而且人行時防滑安全。當然不是所有煤矸石原料都能生產高強度的裝飾實心磚，只能在試樣的基礎上，選擇相應的工藝裝備，才能實現實心煤矸石磚的高起點，如北京東方歐派生產的產品。為了改善煤矸石原料生產高起點的裝飾實心磚（包括裝飾多孔磚），可以煤矸石為主，根據當地的資源實際，適當摻入一些頁巖、陶土或耐火土，通過實驗確定合理的摻配比例，以滿足生產高檔次裝飾磚的需要。
煤矸石多孔磚高起點主要體現在四方面：一是承重功能。煤矸石多孔磚主要用于磚混結構承重墻體，必須保證其強度值在10MPA以上，這是國家強制性標準對強度的最低要求，我建議應在15MPA以上。二是裝飾性，特別是多孔磚用于住宅和工業性建筑，要能滿足做清水墻要求。能做清水墻不但比用砂漿粉刷的效果好，而且會明顯降低建筑外墻裝飾費用。三是較高的孔洞率。煤矸石多孔磚由于強度的需要，不可能無限制地提高孔洞率，根據德國對“空心磚孔洞與磚墻承載能力的影響”研究成果，當孔洞率不超過35%時，垂直孔多孔磚空心磚墻的強度相當于實心磚，當孔洞率在40%～55%時，即使磚的強度較高，但墻體強度相對降低。這是因為當砂漿受壓而產生側向膨脹時，磚的內壁提前突然折斷。按照這一研究成果，國內煤矸石多孔磚孔洞率應在30%～38%之間。這樣既保證了強度，又保證了較高的孔洞率。四是符合建筑節能的要求。煤矸石多孔磚主要用于墻體，而墻體又是建筑的主要圍護結構，它的隔熱保溫性能好壞，直接影響建筑節能的效果。為了提高煤矸石多孔磚的節能效果，除保證足夠的孔洞率外，應大力推廣條矩形孔，使煤矸石多孔磚導熱系數降到0.55 W/M·K以下。
煤矸石多孔磚是矸石磚的主流產品，除少量原料生產高檔次實心磚和空心磚外，基本上生產多孔磚。提高煤矸石多孔磚孔洞率和熱工性能，不僅能提高煤矸石資源和設備的利用率，而且會提高干燥和焙燒速度，盡量提高產量。由此可見，下工夫提高煤矸石多孔磚孔洞率，設計合理的孔洞形式，實現煤矸石多孔磚承重、裝飾、節能的復合功能，是非常重要的。
煤矸石空心磚和空心砌塊高起點主要體現在以下3方面：首先是高孔洞率，只有高孔洞率，才能把建筑自重降下來；再就是塊體要大，以適應雙手砌磚為前提，這樣可以減少砂漿層，降低熱橋，改善砌體的熱工性能；最后是空洞形狀及排列形式，對于空心磚和空心砌塊，不能為大圓孔，只能為長條孔，并且盡可能地增加孔洞排列排數，延長熱傳導路線，降低導熱系數。煤矸石空心磚和空心砌塊用于框架結構或混凝土剪力墻結構的填充材料，產品的特點應該是：輕質、節能、薄壁、大塊。
利用煤矸石生產空心磚和空心砌塊，特別是大塊、多排多矩形條孔，一定要保證煤矸石塑性指數在9以上，如果塑性指數過低，真空擠出機因多孔而摩擦力較大，就會造成成型困難，電流過大，耗電過高。但就目前生產的大三孔或大二孔空心磚來說，即就是塑性指數較低（在6.5以上），也能順利成型。
建議高起點的煤矸石空心磚和空心砌塊，其強度大于3.5MPA，密度為600～900kg/m3，孔洞率在50%以上，導熱系數降到0.4W/M·K以下。
2.生產工藝的高起點
原料粉碎方面：原料的粉碎處理是保證產品質量和直接影響產品成本的重要環節之一，一定要考慮四個因素：①煤矸石的含水率；②煤矸石的硬度；③產品對粉碎后的顆粒要求；④粉碎工段的整體除塵設計。針對以上四個方面，按照當地煤矸石的實際，選擇適應性強的粉碎設備。
原料處理方面：原料處理方面除正常的攪拌工序外，其深加工最少應保證一臺輪碾機或一臺細碎對輥機，可以增強原料的細顆粒成分，提高產品強度。陳化處理，是大多數煤矸石磚廠必設工序，陳化的作用這里不再詳述，通過陳化，可以提高塑性改善成型性能，提高產品外觀質量。根據有關單位對我國79個地區煤矸石塑性指數的抽樣調查，其塑性指數平均值為7.36。因此，加強原料處理，提高塑性是完全必要的。
擠出成型方面：按照我國大部分煤矸石塑性低的特點，成型擠出機應選擇雙級真空擠出機，采用半硬塑或硬塑成型，其成型壓力應大于2.0MPA，真空度小于-0.09MPA。對于塑性指數在10以上時，可以適當降低擠出機工作壓力。
干燥焙燒：根據對我國51個地區煤矸石干燥敏感系數的分析，其中85%的煤矸石原料為低干燥敏感的，其平均值為0.74。從干燥收縮來看，平均值為2.58%，大多數干燥收縮率低于5%。依據試驗結果，我國煤矸石磚生產工藝應以一次碼燒為主，并盡可能地采用快速干燥方式、隧道窯焙燒。一次碼燒有許多優點，其主要表現在成型水分低，工藝簡單，勞動定員少，勞動效率高，便于管理，易實現機械化和自動化。如果原料允許，應盡可能采用一次碼燒工藝，盡可能地選擇先進的平頂隧道窯。輪窯雖然建設成本和電耗低，但由于體力勞動的強度較大，高溫環境下裝出窯，工人的工作條件太差，在發達國家已基本淘汰。近2年，許多輪窯廠招工難、工價高，生產成本也不斷上升。隨著我國國民經濟的發展，人們生活水平的不斷提高，呼喚機械化和改善勞動條件的呼聲越來越強烈。因此，發展先進的一次碼燒隧道窯也是必然趨勢。
3. 生產規模和管理上的高起點
煤矸石磚廠規模化集約式生產也是實現高起點發展的重要方面，規模上不去，生產效率提不高，企業就無法有足夠的回報，市場競爭能力也就比較弱，就我國效益好的幾個企業分析看，基本都具備了一定的生產規模，黑龍江的雙鴨山、吉林光大等，年產量均在6000萬塊以上。從管理角度講，規模化生產、大部分工藝工序實現了機械化和自動化，如果管理跟不上，也無法實現產品質量高起點和企業經濟效益的增長。陜西咸陽周陵磚廠和原西安達聲空心磚廠與上百家磚廠同屬一個區域，原料基本相同，甚至工藝設備型號也一樣，產品質量也不一樣，其售價每萬塊磚高200元，還出現市場供不應求。行業內人士都知道，同樣是高起點生產線，同樣是煤矸石原料，許多企業經營困難，連年虧損，甚至面臨倒閉，而管理好的雙鴨山東方公司煤矸石磚廠、吉林光大煤矸石磚生產線，山西潞安煤礦新型墻材廠煤矸石磚生產線等，產品質量好，市場受歡迎，連續多年被國家墻體屋面材料質檢中心評為優等達標產品。這些廠的興旺發達，根本的一條就是走出了適合自身特點的高起點管理之道。
◆ 發展高起點煤矸石燒結制品是節能、節地和保護環境的需要
眾所周知，煤矸石燒結磚燒成過程，主要依靠坯體自身攜帶的熱量，其發熱量的高低，在很大程度上影響煤矸石磚的產量和質量。據有關資料統計分析，我國90個區域煤矸石平均熱值為每公斤950 KCAL（3962 KJ/KG），根據近幾年生產經驗總結，煤矸石發熱量在400～500KCAL時為最佳，在不用外投煤的情況，靠煤矸石自身的發熱將磚燒好，實現了全內燃燒磚。這種煤矸石占分析統計樣的9%左右。煤矸石含熱量大于500KCAL時為超熱焙燒。超熱焙燒不僅影響產量，而且會影響產品的質量，如何有效的在窯爐設計時讓磚坯充分燃燒和利用多余的熱量，是窯爐設計的重要內容。西安墻體材料研究設計院在上世紀80年代末就設計了超熱焙燒的窯爐余熱系統，不僅保證正常焙燒的需要，而且將多余熱量用于廠區車間、辦公樓和住宅樓采暖，使煤矸石熱量得到了充分的利用。超熱值的煤矸石占分析統計樣的71%。煤矸石含熱量低于400KCAL時為低熱值，也就是說，完全依靠煤矸石自身的熱量不能把磚燒好，需要補充部分熱量才能完全正常焙燒。一般情況下，采用兩種方式，一是按全內燃燒磚，經計算后將高熱值的煤直接均勻的摻入煤矸石內；二是直接通過窯上的投煤孔直接向窯內投煤。低熱值的煤矸石占分析統計樣的20%。由上可知，國內的煤矸石能滿足全內燃和超內燃燒磚的占80%，用其做磚，可以做到燒磚不用煤。因此，發展煤矸石，利用其自身的熱量，節能潛力非常巨大。
中國煤炭加工利用協會會長呂英在分析煤矸石制磚機節能時非常自豪。以2003年原煤生產和洗選加工過程中產生2.5億T煤矸石為例，有1.5億T經加工處理后可生產煤矸石燒結磚600億塊，節約土地5萬畝，節約標準煤近500萬T，按照西安市供煤最低價每噸300元計算（全國各地價格相差較大），一年節煤的價值是15億元。按照國家有關政策，排放的工業固體廢料達不到環保要求時，每噸征收固體排放費5元，每年1.5億T煤矸石利用后，可為煤炭企業節約7.5億元。還有一筆數字也令人興奮，國內煤礦歷年堆存的煤矸石為40多億T，大約有70%約30億T可生產煤矸石磚12000億塊，綜合利用后，節約土地100萬畝，節約標煤在1.1億T，相當于5～6個大型礦區的產量，不但為國家節約了有限的煤炭資源，而且節約了大筆開礦投資。
綜上所述，充分利用我國煤矸石資源，發展高起點煤矸石磚，不但技術上可行，而且可實現年節煤500萬T，節地5萬畝，一次性利用堆存的煤矸石節煤1.2億T，節地100萬畝，至于在減少硫氣體和二氧化碳排放等保護環境方面產生的社會效益國內已有詳細報道，這里不再詳述。如果在計算煤矸石多孔磚和空心磚用于建筑墻體后的節能效果，其產生的直接經濟效益和社會效益則更大。
（中國磚瓦網 轉載請注明出處）
|
1064356210