空心砖规格
摘要：介绍湖泊淤泥掺配煤矸石生产空心砖过程中原料的困存与风化、煤矸石破碎与筛分、混合料掺配与陈化、坯体成型与干燥、码窑与焙烧等工艺及操作技术。
关键词：淤泥 煤矸石 混合料 配比 掺配 陈化
0前言
利用湖泊淤泥和煤矸石生产的空心砖具有诸多优点：①可改善混合料的成型性能，增强坯体的密实度；②能增加混合料的孔隙率，改善坯体的干燥性能；③煤矸石在坯体内起骨架作用，利于内层水分蒸发，加快脱水收缩速度，减少干燥收缩率，避免裂纹；④砖块的抗压强度达到mu15以上，能增强砌体的结构力；⑤用它砌筑的墙体具有隔热、保温、吸音等功能。
煤矸石与湖泊淤泥的综合利用具有诸多优越性：①可代替粘土原料，节省耕地；②可综合利用闲置资源，节省能源，增加效益；③可节约原煤，省工降耗，减少成本；④可充分利用煤矸石的热量，加快焙烧速度和轮窑周转，提高产量和质量；⑤可降低河床，疏通河道，减少水患；⑥可利废节能，减少污染，保护环境。笔者根据实践经验，就煤矸石淤泥空心砖的生产工艺谈几点浅见，仅供参考。
1湖泊淤泥的物理与化学性能
湖泊淤泥是沉积粘土矿，是各种矿物碎屑的混合物。它具有颗粒微细、含砂量少、可塑性高、表面张力和黏度大、结合力强、具吸附性和膨胀性能、干燥敏感性和收缩率较大、易干燥等工艺特性，是生产煤矸石空心砖的最佳原料。
1.1 淤泥的物理性能洞庭湖床地表层1～1.5ｍ以上的淤泥呈褐色，底层1～1.5ｍ以下的淤泥呈淡黄色。淤泥的耐火度在1350℃以下，其制品经焙烧后呈淡红色或桃红色。湖泊淤泥属易熔粘土，晶体中主含水铝硅酸盐，其次含有长石、氧化钾、氧化钠、氧化铁、氧化锰等熔剂矿物和有机质，洞庭湖淤泥的物理性能列于表1。
1.2 淤泥的化学性能洞庭湖淤泥的化学组成列于表2。
2淤泥的开采与使用
湖泊淤泥层厚度较均匀，表层较松软，具冬干春湿特征，不便常年开采。
2.1 淤泥的开采开采淤泥应先清除杂草、芦苇、树叶等杂物，然后进行分层开采。一般在冬季用推土机、牵引铲运机采挖，因冬季湖州水位下落露出河床，是淤泥开采的最佳时期。开采期为9月下旬至来年3月底或4月中旬，每年可开采的时间在6个月以上。必须在湖泊水位停涨期间抓紧采掘，备足来年所需原料。一旦雨水降临，湖泊水位上涨淹没湖州，淤泥无法开采，会影响全年的生产，无法弥补。
2.2 淤泥的使用开采湖泊淤泥的季节是冬天，气温低，不利于开机生产。这为淤泥的困存、风化提供了足够的陈化时间。先年冬季贮存在露天原料场的淤泥，经过半年困泥、风化，已陈腐熟化。一般说来，春季雨水偏多，淤泥只要调匀水分，保持适中稠度便可使用。夏秋季节雨水减少，气温升高，淤泥中的水分被蒸发，应派专人负责原料场洒水，使淤泥的水分均匀、适度，以推土机铲板不沾泥为宜。如遇特殊情况，湖泊淤泥可边采挖，边调匀水分后便可使用。原料场的淤泥外层与里层的熟化程度和水分含量存在差异，经人工补给水后，需用推土机反复推动搅拌。在推动搅拌时对翻过来的淤泥进行边洒水边推动搅拌，直至水分均匀为止。
3煤矸石的选择
煤矸石是夹生在煤层中的可燃性岩石，是含碳岩石、碳质页岩、碳质灰岩及少量煤炭与泥质或砂质页岩、砂岩、石灰石等的混杂物。煤矸石从煤层周围爆破采出或在洗煤时排出后，常被作为废石或废料排弃。堆积成山的煤矸石得不到合理利用，既浪费资源，又污染环境，且占用场地。煤矸石一般占采煤量的20％左右，是一种含少量可燃物质的热能资源，是配合湖泊淤泥生产空心砖的好材料。
3.1 煤矸石的分类与选择
煤矸石的性能与煤矿、煤层、开采方法等因素有关，不同煤矿、不同煤层及不同开采方法采出的煤矸石组成不同，性能也差别很大。其分类的方法有：成分分类法、颜色分类法、排出期限分类法。（1）按成分分有含碳质、泥质、砂质页岩成分或含砂岩和石炭岩成分的页岩等；（2）按颜色分有白矸石、灰矸石、黑矸石、红绿矸石等；（3）按排出期限分有①堆存多年受大气风化而崩解成粉末的叫风化矸石，其含碳量下降，热值不高；②新近排出的叫新矸石，含碳量较高，热值也较高；③风化一年以上的叫陈矸石，含碳量有所下降，热值不很高；④在堆放中自行燃烧过的叫红矸石，热值很低。煤矸石的选择，以采用含碳量较高，发热量为（1200～1500）×4.186KJ／Kg的陈矸石为宜。
3.2 煤矸石的物理与化学性能
煤矸石的物理性能、化学性能一般与其形成年代、矿物组成、埋藏深度等有关。
3.2.1煤矸石的物理性能
煤矸石的种类不同，硬度也不同。其普氏硬度一般为2～3，有的达4～5；自然含水率一般为4％～5％，个别最高的达20％；发热量因含碳量的多少而异，差别很大，一般为（1200～1500）×4.186KJ／Kg，最低的为（400～600）×4.186KJ／Kg，最高的为（1600～1800）×4.186KJ／Kg。青峰煤矿的含碳质页岩成分的煤矸石的物理性能详见表3
3.2.2煤矸石的化学性能煤矸石的化学性能因煤矿、煤层、种类及其组成而异，差别较大。青峰煤矿的煤矸石化学成分详见表4。
4主要的生产设备
生产煤矸石淤泥空心砖，应根据原材料破碎、筛分、混合、陈化、搅拌和成型工艺的要求，选购适用的成套设备。
4.1 必备的机械设备
主要的机械设备及其作用包括：粉碎机：煤矸石粉碎加工；振动筛：控制煤矸石粒径；双轴搅拌机：混合料搅拌捏合；双级真空挤出机：混合料挤出成型；真空泵：排除原料中的空气；给料机：供应混合料；皮带输送机：输送混合料；洒水器：混合料洒水；切割机：砖坯切割定型；推土机：推动搅拌混合料，牵引铲运机；铲运机：铲运淤泥；陈化库：混合料陈化；其他设备：板车、磅秤、鼓风机、轮窑等常用设备。
4.2 机械设备的使用与管理
所有的机械设备须由专业技术人员安装、调试、操作。经试产合格后，方可投入批量生产。每天开机前要检查机械设备体内是否有螺钉、砖坨、石块等异物，电机、电器、电路是否受潮受损，机脚机架是否松动等，发现故障应及时排除。每年冬季停产后，应对机械设备进行大修、调试，保持正常运转。
5原料的处理
煤矸石空心砖的成型主要依靠混合料塑性的胶结作用。要使坯体的密实度高，须对原材料进行一系列的加工处理，以提高其可塑性，改善其成型性能。
5.1 煤矸石的困存与风化
生产煤矸石空心砖应选用已风化崩解的陈矸石。如果使用矿井刚采出或洗煤厂刚排出的新矸石，会导致坯体表面粗糙，密实度低而极易产生干燥裂纹，也会加速机件的磨损。因此，新矸石须堆放在露天原料场困存、风化，使其经过反复的风吹、雨淋、日晒、冰冻，在反复吸水、干燥、冷热、胀缩等作用下产生体积变化、化学变化、物理变化，加速崩解成细小的颗粒。从而使矸石晶体中的有机质发生腐烂，可溶性盐类被浸析，硫化物被氧化等，加速原料陈腐。新矸石困存、风化的时间一般为13～15个月，以改善其粘结性能、成型性能和干燥性能。
5.2 煤矸石的技术指标
合理的工艺参数是：普氏硬度≤3；塑性指数≥7；干燥敏感性系数≤0.8；SiO2＞50％；SO3＜1％。如果SO3＞1％，会导致砖坯产生鱼鳞片般的剥落，影响外观和耐久性，且会在焙烧中产生膨胀，使砖体松散。细碎煤矸石的颗粒组成及收缩率和发热量，应符合表5的要求。
5.3 煤矸石的破碎与筛分
煤矸石的破碎多采用锤式破碎机，利用其快速旋转的锤头将陈矸石击碎。为避免发热量偏高和塑性指数偏低而导致制砖困难，应在粉碎前采用孔径≤0.5ｍｍ的振动筛筛除煤矸石中的煤粉，选出煤块，清除道钉等铁质夹杂物，再按表5中的颗粒组成标准进行粉碎、筛分。筛分的方法有①在破碎机旁安装一台孔径≤0.5ｍｍ的振动筛筛分；②在破碎机前设置一台孔径≤0.5ｍｍ的溜筛或振动筛或回转筛筛分。将筛余料粉碎后，再进行筛分→粉碎→筛分，直至筛余料不能粉碎为止。
6混合料的掺配与陈化
混合料掺配是决定坯体成型强度高低的关键工序，必须按照成型工艺的要求，将矸石粉料与淤泥进行均匀混合、搅拌、捏练，以提高混合料单位体积的密实度。
6.1 配合比的确定确定配合比的依据是煤矸石发热量的高低和淤泥塑性指数的大小。当淤泥的塑性指数≥15，煤矸石的发热量为（1200～1500）×4.186KJ／Kg时，煤矸石的掺配比例可达30％～35％；若煤矸石的发热量为（1000～1200）×4.186KJ／Kg时，掺配比例应为35％～40％；当煤矸石的发热量为（1600～1800）×4.186KJ／Kg时，其掺配比例应控制在30％以下。合理的掺配量应通过试验测定，核定精确的配合比。
6.2 混合料的掺配煤矸石粉料与淤泥的掺配须按配合比进行计量掺和，混合均匀。混合处理的方法是边计量边用方锹将煤矸石粉料与淤泥进行翻动混合，然后用推土机反复推动搅拌，将其充分混匀，再用高速轮碾机等设备对混合料进行捏练。
6.3 混合料的陈化混合料陈化应在陈化库内进行，在堆积困存时用洒水器进行均匀喷洒。洒水量以保持混合料潮湿为度，使水分均匀分布，稠度适中，从而使混合料借助于毛细管和蒸气压作用，加速颗粒充分水化和离子交换。混合料陈化处理的时间一般为3～5ｄ。经过陈化处理的混合料均匀松软，可塑性、粘结性能、成型性能和干燥性能良好，能增强坯体的密实度，使其表面光滑、平整。
7混合料二次混合工艺
经过首次混合并陈化的混合料，仅基本解决煤矸石粉料与淤泥的均匀问题，其混合程度尚未达到相应工艺的技术要求。要使混合料进一步混合均匀，必须经过二次混合，将其高度搅匀捏合。二次混合的工艺流程是：推土机将混合料推至给料机入料口处，经人工下料送入箱式给料机，再由皮带输送机送入双轴搅拌机内搅拌捏和挤出送至第二套皮带输送机，最后送入双级真空挤出机内挤压成型。
8坯体的成型
挤压成型是决定砖坯质量的关键工序。工艺上须环环扣紧，依序抓好管理。
8.1 砖体的规格尺寸煤矸石淤泥空心砖的规格尺寸为240ｍｍ×115ｍｍ×90ｍｍ。
8.2 坯体的挤压成型混合料须经搅拌机强制搅拌捏合，经过挤出机挤出成型，再经过切割机切割成坯体，其整个工艺流程如下：
实践得知，该混合料的塑性较差。要提高混合料的塑性，增强坯体的密实度，使其脱水收缩的内外应力一致，必须抓好成型过程的工艺管理：①清除杂质，在给料机入口处用锄头均匀进行人工给料，边给料边清除混合料中的块石、砖砣、柴草等杂物，以利于成型；②均匀混料，将混合料高度搅匀捏和，充分改善其成型性能，使坯体的密实度均匀，脱水收缩的速度一致；③按表6的要求控制好成型水分，过高或过低都会影响坯体的强度；④按表6中所列的标准，保持足够的挤出压力，以增加坯体的强度；⑤根据表6的要求控制好真空度，保持足够的真空压力；⑥调整机口，摆正芯架，以减小挤出阻力，保持坯条断面挤出速度平衡。总之，坯体成型的工艺参数必须符合表6的要求。
9坯体的干燥与管理
煤矸石淤泥空心砖的干燥工艺与粘土空心砖相同，可采用自然干燥法辅以人工干燥法，有条件时采用人工干燥法辅以自然干燥法。按干燥制度的要求抓好管理，落实干燥管理措施和职责，逐项管理到位，以确保坯体干燥速快质优。
10码窑与焙烧管理
煤矸石淤泥空心砖的码窑形式、码窑密度和焙烧方法与粘土空心砖相同。不同之处是煤矸石中的残余炭在砖坯体内燃烧，加快了火行速度，缩短了焙烧时间，节省了工时和成本。因此，轮窑焙烧可采用炉渣、锯木屑、谷壳、秕谷、芦苇渣和甘蔗渣等可燃性废料作引火燃料。采用一次码烧工艺加速轮窑周转，实现高产、优质、低耗的目标。
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