我國由于產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,還造成嚴重的環境污染。上個世紀80年代后期,通過引進技術的消化和創新,我國煤歷石制磚技術上了一個新臺階,經原國家經貿委批準,我國引進了法國西方公司制磚設備,在雙鴨山建成了年產6000萬塊全煤碎石空心磚生產線。除裝卸成品、堆場外,生產線實現了機械化,窯爐壓力、溫度控制監測實現了電腦操作。這一引進技術的消化和創新發展,成為我國煤外石制磚技術水平新的里程碑,無論是工藝和窯爐設計,生產設備的技術性能,基本都接近發達國家水平。由于全民環境保護和節省土地資源意識不斷增強,和國家相關政策法規指導與保障下,90年代我國煤碎石制磚業的發展進人了較好時期:企業開始向集約規模化方向發展;產品由煤碎石實心磚向多孔磚和空心磚發展;焙燒窯由輪窯向隧道窯方向發展;工藝由二次碼燒向先進的一次碼燒工藝發展。
煤矸石磚產品的現狀是實心磚仍占主導地位,多孔磚占20%-30%,其他為空心磚等產品。煤懺石磚的規格型號較少,產品質量的整體水平不高,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、高強多孔的模數煤外石磚產量有待進一步開發應用。生產規模,70-80年代建成的煤廠石磚生產線,人均年勞動生產率10-20萬塊,到近幾年所建煤針石磚生產線,人均年勞動生產率為35-60萬塊。人均勞動效率提高了2-3倍,實現了歷史性跨越。
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,生產工藝還比較落后,許多生產規模在年產2000萬塊以下的企業有待改造,生產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工藝的重要依據。就全國而言,相當部分煤矸石原料可以燒制全煤碎石磚,原料的化學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全煤矸石磚,如:①不燒結煤矸石;②發熱量過大的煤廠石;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,也很難保證外觀質量。
當煤矸石原料發熱量及塑性指數適宜時,可用全煤外石制磚。當煤訴石的發熱量為1.67X106焦耳/千克,塑性指數大于4時,宜采用全煤環石制磚;而當煤歷石發熱量不超過2.93*106焦耳/千克,而當地又無適宜的原料摻加時,也可采用全煤歷石制磚,但須采取低溫長燒,焙燒周期延長,產量降低;當煤環石本身發熱量超過2.93x106焦耳/千克時,則不宜采用全煤碎石制磚。
有些煤矸石原料塑性較高,但由于某種礦物成分含量不足而無燒結性,而許多粉煤灰又可彌補某種燒結礦物的不足,改善原料的燒結性能。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,但摻入20%-25%粉煤灰,燒結性能得到了改善。能否將粉煤灰作為摻配原料,還有一個重要的前提是煤環石具有較高的塑性指標,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煤碎石燒結制品,成本有所降低,主要原因是粉煤灰不用破碎,電耗有所降低。
我國大部分地區熱土具有較高的塑性,對于含熱量高和塑性指數低的煤碎石來說,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,影響產品的不經濟做法;二是改善了原料的成型性能,提高了坯體成型質量;三是如果煤廠石原料出現不燒結性時,動土原料同樣可以彌補焙燒時所需要的礦物,保證煤環石和劾土混合原料制磚的燒成質量。勤土的摻配比例可以控制在20%以內。
煤矸石燒結磚工藝按照產品具有多孔、節能、高強和裝飾復合功能的要求,加上原料本身的特點,應大力推廣一次平碼工藝。該工藝的主要優點:一是工藝流暢,機械化程度高,容易實現機械化、自動化;二是勞動定員少,勞動強度低,勞動生產率高;三是平碼一次工藝消除了條面壓花,保證了產品的外觀。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計方案。一般情況下,煤矸石原料基本上都能實現一次碼燒。現根據不同原料配比,提出未來創新發展的不同工藝方案,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的燒結試驗,在900℃-940℃燒結溫度下,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%-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,保證成型質量。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毫米以下顆粒應占65%以上;清水墻裝飾多孔磚和保溫燒結砌塊最大顆粒應小于1.2毫米,0.5毫米以下的顆料應占80%以上。
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%時應取上限)。擠出機工作壓力應按產品不同有所區別,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,工作壓力可適當降低,成型擠出時的真空度可以在85%左右,其余產品成型真空應在90%以上。
世界上許多國家都關注煤碎石的利用,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建筑材料。法國、英國、俄羅斯用煤碎石生產燒結實心磚和空心磚,取得了成功的經驗。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石綜合利用。原國家經貿委、國家科技部頒布“煤廠石綜合利用技術政策要點”,提出“大力發展煤環石空七。磚等新型建筑材料”,已將利用煤碎石燒結磚確定為綜合利用煤環石制造燒結磚,據統計,目前煤碎石磚年產量已達200億塊,年綜合利用煤環石可節約5000萬噸標煤。
國家為了減少工業廢渣對環境的污染,先后出臺了一系列鼓勵工業廢渣綜合利用的政策,促使更多的企業發展利廢項目,最大量地吃掉工業廢渣。其中,利用工業廢渣摻量達到30%以上的產品,免征增值稅就是有關政策之一。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,尤其用工業廢渣煤嚴石生產的墻體材料總量不斷增大,產品的品種也在增多。這是一個良好的勢頭,符合國家對環境治理的要求。
目前,不少制磚企業僅從自身利益出發,為降低產品成本,對廢渣燒結磚中廢渣摻量僅滿足國家減免稅收的最低要求就可以了,致使工業廢渣在燒結磚中的綜合利用的整體水平不高。在廢渣資源豐富地區的中小磚廠,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,將會對燒結磚行業的技術進步和產品結構結整起到很大的制約作用,使80%以上利用煤歷石制磚的企業處于停產半停產,有的已經倒閉。 (中國磚瓦網 轉載請注明出處)
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