煤矸石烧结砖的制作

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1、煤矸石粉煤灰页岩烧结砖的研制摘要：以工业废渣煤矸石、粉煤灰及风化页岩为主要原料研制成烧结砖，具有较明显的社会效益和经济效益。介绍了原料的性能、配方组成、工艺、产品性能；指出选用粘结剂，采用高压真空挤出成型工艺可提高半成品干燥强度；烧成审问速度在300℃以前以50~80℃/h，300℃以后以100℃/h左右为宜。1.前言煤矸石是我国排放量最大的工业废渣。据统计，我国的煤矸石总堆积量已经超过30亿吨，现在还以每年1亿吨的增长速度增长，而我国煤矸石的总利用率仅25%左右。我国粉煤灰每年排出量超出7000万吨，其中只有42%得到综合利用。目前，这两者已成为公众关注的社会问题。煤矸石与粉煤灰

2、含量有一定量的可燃成分，及丰富的氧化铝、氧化硅、氧化钙等，是可供开发和利用的二次资源。风化页岩在我国北方的一些地区储量很大，其基本的化学组成和物理性质与黏土相差不太大。如何利用这一资源也是一个亟待解决的问题。本研究利用煤矸石、粉煤灰和风化页岩研制实心烧结砖，粉煤灰的掺量可达40%，煤矸石的掺量也达20%。2原料及试验过程2.1原料的选择粉煤灰为湘潭电厂的湿排灰，不需加工，可直接利用。煤矸石取自萍乡安源煤矿矸石山，经破碎、粉磨至粒度小于0.15mm后再利用。风化页岩选自河北石家庄，经破碎后使用。三者的化学组成和物理性质见表1和表2。表1原料的化学组成%项目SiO2Al2O3Fe2O3

3、CaOMgOSO3R2OIL粉煤灰48.7132.054.534.650.810.251.048.16煤矸石78.3425.865.761.070.520.841.1617.45风化页62.5313.286.850.404.812.0310.10岩粘土61.0911.344.241.559.582.609.20表2原料的物理性质3项目堆积密度（kg/m）塑性指数发热量（KJ/Kg）粉煤灰8146.152850煤矸石135311.087120风化页岩146211.77粘土146814.342.2配方及工艺过程一般煤矸石砖很容易出现黑心现象，使砖的强度降低，为避免这一现象，煤矸石的掺量

4、限定在20%~30%，试验过程中还对风化页岩和粘土进行了对比试验，其结果相差不大，有粘结剂十几本可以不用粘土，选取了6个配方进行试验，如表3所示。表3试验配方%项目A配方B配方C配方D配方E配方F配方粉煤灰304040505060煤矸石302020202020风化页岩4040203020粘土2030粘土剂0.10.10.30.30.5各种原料按配方计量，经2次挤切搅拌混练，将从ZK50/45-20A双级真空挤砖机上挤出的泥条切成半成品砖坯，半成品经干燥后人窑烧结，得到烧结砖成品，产品性能见表4（F配方半成品干燥强度低，故其性能没测）。表4烧结砖性能项目成品A成品B成品C成品D成品E

5、抗压强度（MPa）20.6917.3818.6216.1615.05吸水率（%）17.518.518.523.523.53表观密度（kg/m）156014701460132013402.3中试在工厂以日配方（实际粘结剂昂用量为1.5%）进行了中试，机械干燥，轮窑烧成。干燥后半成品合格率96%，半成品烧成合格率92%，一级品率80%；产品外观规整，呈浅灰色至浅红色。任取15块砖测试，平均抗压强度16.89MPa，最大21.35MPa，最小12.16MPa。3讨论3.1粘结剂的选择提高粉煤灰的掺比，减少粘土用量，整个混合料的粘结能力下降，故必须引入粘结剂以提高半成品干燥强度。当粉煤灰掺

6、量超过50%时，粘结剂引入显得尤其重要。本试验先后选用了5种有机和无机系列的粘结剂，通过对比试验，最后选择有机的WG作粘结剂，使用时，根据配方及成型水分要求将WG溶于水中，再加入到粉煤灰、煤矸石、风化页岩或粘土的混合物中。粘结剂WG掺比的确定与保证半成品强度、半成品成本及成型方式有关，这里主要讨论与前二者的关系。图1与图2以配方E为试验基准，描述了粘结剂掺比与半成品干燥强度及半成品成本之间的关系。从图1、图2见，随WG掺比的增大，半成品成本和干燥强度均呈增加状态。图1粘结剂的掺比与干燥强度的关系图2粘结剂按比与半成品成本的关系3.2成型方法为了保证半成品干燥后的强度，采用了高压真空

7、挤出成型工艺，挤出机为ZK50/45-20A双级真空挤砖机，配用ZKS-6型二级水环真空泵。该工艺有以下特点：（1）原材料不需作过细的加工处理，粉煤灰不用于干燥，粘土不必粉碎（只要引入一台细碎对辊机碾细即可）。（2）当粉煤灰掺比不超过40%时，不必引入粘结剂，依靠煤矸石与风化页岩或粘土的粘结作用可使砖坯半成品获得足够的强度。粉煤灰掺比过高使用粘结剂时，粘结剂用量也比同掺比采用其他成型法少得多，故成本较低。（3）生产效率高，易实现工业化生产，也便于利用目前砖厂的生产设备