学文网摘要：煤矸石是我国排放量和堆存量最多的工业固体废弃物之一。介绍了煤矸石制砖在中国的发展历程，提出了煤矸石制砖厂烟气余热综合利用的途径，从而实现固体废弃物的无害化、减量化和资源化,具有显著的经济效益、社会效益和环境效益,有着很好的前景和重要的意义。
关键词：煤矸石；烧结砖；发展现状；余热；利用
中***分类号：F253.3 文献标识码：A 文章编号：
1 前言
煤矸石砖的主要成分是煤矸石。煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素（镓、钒、钛、钴）。随着国家墙体材料的改革和***策的落实，以及粘土实心砖的禁止使用和淘汰，煤矸石烧结砖已经成为煤矸石综合利用的重要途径之一。煤矸石砖的生产成本较普通粘土砖低，利用煤矸石制砖不仅节约的土地，还消耗了矿山的废料，它是一项有利于环保的低碳建筑材料。煤矸石砖按孔洞率分类可分为实心砖、多孔砖和空心砖。实心砖是无孔洞或孔洞率小于28%的砖，多孔砖的孔洞率等于或大于28%，孔的尺寸小而数量多， 强度等级较高，空心砖的孔洞率等于或大于40%，孔的尺寸大而数量少， 强度等级偏低。实心砖和多孔砖多用于承重结构墙体，空心砖多用于非承重结构墙体。煤矸石烧结多孔砖、空心砖是节能型墙体材料的一种，主要代替实心黏土砖用于永久性建筑。该产品具有自重轻、强度高，抗震性能好，施工周期短，综合造价低以及保温、隔热、隔音等特点，因此有着广阔的市场[1]。
2 煤矸石制砖发展现状
在60年代，我国许多砖厂制砖的主要原材料还是粘土，但煤矸石在粘土砖的生产中早有应用，即在粘土砖中掺入一定量的煤矸石作内燃料以达到节约煤炭的作用。1965年，四川、辽宁省有些砖厂试制出全煤矸石砖[2]，但建成生产线以后，生产的煤矸石砖出现严重的黑心和压印，影响产品的内在品质和外观质量，建筑部门无法使用。到60年代末，随着生产工艺的改革，创造出适合于焙烧煤矸石砖的“平装、密码、快烧”技术。特别是快烧，提出了两端供风，分层焙烧;低温耗煤，高温烧结的焙烧操作方法，基本解决了黑心和条面压印问题。进入70年代，山东、江西、贵州和黑龙江、辽宁等省一些煤矿，也相继试制生产煤矸石砖，但是这一阶段的煤矸石制砖处于低水平发展阶段，生产工艺简单、设备性能落后，产品质量只能满足当时低水平国家标准的要求。80年代后期，经批准，我国引进了法国西方公司制砖设备，在双鸭山建成了年产6000万块全煤矸石空心砖生产线，除卸成品、堆场外，生产线实现了机械化，窑炉压力，温度控制监测实现了电脑操作[3]。这一引进技术的全面消化和创新发展，把我国煤矸石制砖技术水平推向了新的里程碑，使生产线逐渐实现了机械化，无论是工艺和窑炉设计，生产设备的技术性能，基本接近国外发达国家水平。90年代中国煤矸石制砖发展较快，煤矸石砖已逐渐实现多品种、系列化，产品由实心砖向多孔砖和空心砖发展，焙烧窑也由轮窑向隧道窑方向发展，生产工艺由两次码烧向一次码烧发展，生产线产量也有较大幅度提高。2000 年以来，利用煤矸石制砖发展很快，技术上趋于成熟，又跨上了一个新台阶， 企业的生产规模由上世纪最高年产量6000万块上升到了 1 亿块以上，并且改变了建筑中使用的单一围护结构。到2005年底中国煤炭系统共有煤矸石砖厂400多家，而煤炭系统以外利用煤矸石制砖的企业还有近5 000多家[4]。截止到2010年底，我国煤炭系统共有煤矸石砖厂近2000家。四川、山东、河南、北京、辽宁、吉林等地都拥有一批大型骨干企业，市场发展也相对成熟。近几年新建的生产线普遍提高了机械化和自动化程度，提高了生产线的技术含量，产品以承重多孔砖和非承重空心砖为主，实现了产业升级和规模经营。
3 煤矸石制砖窑炉余热的回收利用
随着煤矸石烧结砖厂的快速建设，大量的烧结窑炉排放的烟气余热如何利用的问题也逐渐得到了重视。综合利用煤矸石烧结砖厂窑炉烟气余热，进行低温余热利用是贯彻落实科学发展观，推进企业节能减排，发展循环经济的迫切需求和可持续发展的必由之路。在保证煤矸石制砖窑炉烧结砖工艺的前提下，充分开发利用多余的窑炉烟气热量，是煤矸石砖厂余热锅炉开发与应用研究项目的重点。其核心内容就是应用当前先进的低温余热锅炉技术，将烧结窑炉排放的烟气余热进行有效收集，通过低温余热锅炉转化为中低压蒸汽，在保证隧道窑正常焙烧制砖的前提下，最大限度的手机转化利用窑炉余热，可行方法如下：
将蒸汽送往企业生产、生活场所，用于职工洗浴、家属区和办公楼的集中供暖。如利用煤矸石砖经烧结段后的余热保温及冷却段多余的热量，加热位于窑尾顶部加热水箱内的水，将热水输送到职工澡堂供洗浴，从而节约部分锅炉房的供热量，达到省煤节能的目的；
2）蒸压砖的生产线需要建设一套锅炉供汽系统对砖进行蒸压养护[5]。根据煤矸石砖隧道窑余热情况和蒸压砖生产线需要蒸汽问题，利用矸石砖隧道窑的烟气余热，通过余热锅炉生产蒸汽，为蒸压砖生产线提供蒸汽。这样不仅节约能源，而且降低成本，既实现了矸石砖窑的余热利用，又减少了高温高压蒸汽经过减温减压造成的能量损失，提高能源的利用效率；
3）内燃或超内燃制砖技术的部分在焙烧带未燃尽的燃料在冷却带继续燃烧对制品会产生危害，同时产生的热量也未得到很好的利用，煤矸石制砖余热发电技术解决了上述问题[6]。将余热蒸汽机锅炉安装在隧道焙烧窑冷却段的上方，从隧道窑冷却段换取余热，将水变成高温高压蒸汽，推动汽轮机带动发电机发电。“隧道窑余热发电装置”技术对煤矸石等原料热值较高的砖厂尤其适用，可有效地换取高温带多余的热量，对砖瓦企业提高产量有明显效果。
4 结语
今后相当长时期内，煤炭在能源中将仍占主要地位，大量积存的煤矸石严重危害生态环境。利用煤矸石生产煤矸石砖，可以做到制砖不用土，烧砖不用煤。一座年产6 000万块的煤矸石空心砖厂，每年可利用15万t煤矸石，减少煤矸石堆场占地25亩，节约制砖粘土量折合少毁田24亩（按平均挖深6.2m），约烧砖用原煤4 600t[7]。进一步加大以煤矸石、页岩等为主体的烧结砖的生产能力，并充分利用好制砖窑炉余热，可以实现固体废弃物的无害化、减量化和资源化，具有显著的经济效益、社会效益和环境效益，有着很好的前景和重要的意义。
参考文献：
[1] 魏宝红. 煤矸石烧结砖项目的综合评价[J]. 科技情报开发与经济,2009,19(20):219-220.
[2] 李剑,刘贤群. 我国煤矸石制砖的现状与发展[J]. 煤炭加工与综合利用,2001(6):24-25.
[3] 闫开放. 我国煤矸石制砖的现状及未来创新发展的思考[J].粉煤灰,2000(6):4-6.
[4] 惠婷婷,王俭.煤矸石砖在生态建筑中应用的市场潜力[J].环境保护与循环经济,2010（8）:65-67.
[5] 李培树,郝国田. 利用煤矸石砖隧道窑余热生产蒸压砖[J].节能与环保,2010(10):39-41.
[6] 砖瓦行业煤矸石隧道窑余热发电[OL]./content.asp?id=419.
[7] 煤矸石砖机生产煤矸石空心砖的工艺介绍和基本性能要求[OL]. /ns.aspx?ID=143.
转载请注明出处学文网 » 煤矸石制烧结砖的发展现状与余热利用