煤矸石在建材领域的利用
煤矸石又是一种可利用资源。如能对其综合利用,不但能改善矿区环境,还能节约资源、减少占地,从而促进矿区的可持续发展。目前技术成熟、利用量比较大的煤矸石资源化途径是生产建筑材料。
1.煤矸石制砖
包括用煤矸石生产烧结砖和作烧砖内燃料。
煤矸石砖以煤矸石为主要原料,一般占坯料质量的80%以上,有的全部以煤矸石为原料,有的外掺少量粘土。煤矸石经破碎、粉磨、搅拌、压制、成型、干燥、焙烧,制成煤矸石砖。焙烧时基本上无需再外加燃料。
泥质和碳质煤矸石质软、易粉碎,是生产煤矸石砖的理想原料。煤矸石的发热量要求在2100~4200kJ/kg,过低时需加煤,过高时易使成砖过火。煤矸石需粉碎到小于lmm的颗粒占75%以上。用煤矸石粉料压制成的坯料塑性指数应在7—17之间,成型水分一般为15%-20%。许多砖厂生产的煤矸石砖抗压强度一般为4.80~1:4.71MPa,抗折强度为2.94~4.90MPa,高于普通粘土砖。
以煤矸石作烧砖内燃料制砖生产工艺与用煤作内燃料基本相同,仅需增加煤矸石粉碎工序。
2.煤矸石生产轻骨料
适宜烧制轻骨料的煤矸石主要是碳质页岩和选矿厂排出的洗矸,矸石的含碳量不要过大,以低于13%为宜。有两种烧制方法:成球法与非成球法。
成球法是将煤矸石破碎、粉磨后制成球状颗粒,然后焙烧。将球状颗粒送人回转窑,预热后进人脱碳段,料球内的碳开始燃烧,继之进入膨胀段,此后经冷却、筛分出厂。其松散容重一般在1000kg/m3左右。
非成球法是把煤矸石破碎到一定粒度直接焙烧。将煤矸石破碎到5~lOmm,铺在烧结
机炉排上,当煤矸石点燃后,料层中部温度可达1200C,底层温度小于350C。未燃的煤矸
石经筛分分离再返回重新烧结,烧结好的轻骨料经喷水冷却、破碎、筛分出厂。其容重一般在800kg/m3左右。
3.煤矸石生产空心砌块
煤矸石空心砌块是以自燃或人工煅烧煤矸石为骨料,以磨细生石灰和石膏作胶结剂,经转动成型、蒸汽养护制成的墙体材料,产品标号可达200号。
4.煤矸石作原燃料生产水泥
煤矸石和粘土的化学成分相近并能释放一定的热量,用其代替粘土和部分燃料生产普通水泥能提高熟料质量。这是因为煤矸石配料比粘土配料配人的生料活化能降低了许多,用少量煤就可提高生料的预烧温度,且煤矸石中的可燃物也有利于硅酸盐等矿物的熔解和形成;此外煤矸石配的生料表面能高,硅铝等酸性氧化物易于吸收氧化钙,可加速硅酸钙等矿物的形成。
用作水泥原燃料的煤矸石其生产工艺过程与生产普通水泥基本相同。将原燃料按一定比例配合,磨细成生料,烧至部分熔融,得到以硅酸钙为主要成分的熟料,再加入适量石膏和混合材料,磨成细粉而制成水泥。
5.煤矸石作水泥混合材料
煤矸石经自燃或人工煅烧后具有一定活性,可掺入水泥中作活性混合材,与熟料和石膏按比例配合后入水泥磨磨细。煤矸石的掺入量取决于水泥的品种和标号,在水泥熟料中掺人15%的煤矸石,可制得325号一425号普通硅酸盐水泥;掺量超过20%时,按国家规定为火山灰硅酸盐水泥。
用煤矸石作混合材时,应控制烧失量≤5%,S03≤3%,火山灰性试验必须合格,水泥胶砂28天抗压强度比≥62%。
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