利用投资页岩和煤矸石生产烧结多孔砖的经济效益

作者:MoonSeo-Andi 来源:原创 日期:2014-4-11 9:05:44 人气: 标签:
 

摘要:为了更好地促进重庆市及其周边地区建筑节能工作的开展,本文从环境保护和资源综合利用出发,以页岩、煤矸石为原料生产多孔砖,对多孔砖的生产工艺提出适宜的生产参数,用以指导页岩煤矸石多孔砖生产。

1、前言:
    从地理位置来看,重庆及其周边地区位于长江流域内“冬冷夏热”地区,随着人们生活水平的不断提高,空调的使用将更加广泛,必将对住宅的保温隔热功能提出新的要求,对居住环境将提出更高要求。表1是2000年重庆市墙体材料产量统计。

表1是2000年重庆市墙体材料产量统计

表1是2000年重庆市墙体材料产量统计

    (说明:数量都已换算为标砖,砌块按1时= 680块标砖,墙板按1m2=64块标砖计。)
    从表1可以看出,在重庆市2000年所生产的墙体材料中,砖共计127亿块(标砖),占墙体材料总量的91.400。其中,页岩实心砖、煤矸石实心砖总计92 . 4亿块,占墙体材料总量的66.500。尽管页岩实心砖、煤矸石实心砖被定义为新型墙体材料,但是在节能方面,实心砖远不能满足重庆作为“冬冷夏热”地区的节能要求。多孔砖则是能满足这种要求的新型墙体材料。
2、多孔砖砖型与生产工艺流程:
 2.1、砖型:
  利用隧道窑生产页岩煤矸石多孔砖,砖型符合《烧结多孔砖GBJ 13544- 2000标准》的要求。KP 1型多孔砖规格:长240mm,宽115mm,高90mm。

2 .2、多孔砖生产工艺流程:
多孔砖生产工艺流程如下。
                                   煤矸石             页岩→粗碎→令细碎→筛分→一次搅拌→二次搅拌→滇空挤泥机成型→切条切坯→码坯→人工于燥-→焙烧→冷却出窑→检验出厂。

3、原料:
    所用页岩为硅质页岩,其颜色为紫红色。煤矸石热值为2883kca1/ kg。将页岩和煤矸石按5的比例(质量比)进行混合粉碎得到多孔砖原料,页岩、煤矸石及混合料的化学成分见表2。
表2 页岩的化学成分

表2 页岩的化学成分

对多孔砖原料进行筛分,其结果如表3所示。

表3多孔砖混合料的筛分实验

表3多孔砖混合料的筛分实验

    (多孔砖原料自然含水率(绝对)为3.7%塑性指数为6.5一10)。
4、多孔砖生产工艺中所应注意事项:
    在实心砖转产多孔砖的过程中,遇到了不少问题,以下简要介绍多孔砖生产工艺中各环节所应注意的事项。
4.1配料
    为保证粉碎、搅拌机具有较高的生产能力并生产出合格的产品质量,均匀、定量给料(尤其是煤矸石)是必要的。如果加入的煤矸石的掺量时多时少,从而造成粉碎后的原料不均匀,从而有可能产生过火砖。均匀、定量加煤矸石的前提是:首先,测定出煤矸石的发热量;然后,按每块砖坯所耗热量300一370kca1/kg计算出所用煤矸石掺量。以本文中所用煤矸石为例,热值为1883kca1/kg,则煤矸石在原料中所占比例为 300/1883 ~ 370/1883,约为1/6一1/5(质量比)。为避免产生过火砖,取其下限1/6,所以生产时页岩与煤矸石的配比为5。

4.2粉碎与过筛
    相关资料表明制多孔砖原料最大颗粒度不宜超过1.5mm,实践证明最大颗粒度只要不超过2.0mm,就能制得成品合格率较高的多孔砖。这就减少了对粉碎和过筛设备的过高要求,实心砖转产多孔砖,只要对粉碎和过筛设备稍加改造,使经机械粉碎后的最大颗粒度在1.5 ~2.0mm即可,多孔砖生产成本相应减少。这就要求粉碎机内出料蓖条间隙在4.0 ~6.0mm,从而使出料的平均最大粒度在间隙的1/3一1/5;间隙较大,大粒径的颗粒所占比例大,这样就需过筛处理,为使最大颗粒度在1.5 ~2.Omm,所用筛的筛目应为10 ~ 13目(1英寸(25 . 4mm)范围内排列孔的个数)。
4.3搅拌与成型
   过筛后的筛下料输送到搅拌机加水搅拌。由于以页岩为主要原料,原料的塑性指数一般比较低,大致在6.5一10之间。对于这样的原料,当原料颗粒90%以上小于1.5mm时,成型的适宜用水量为13%一17%这就要求搅拌采用二级搅拌,搅拌机搅拌轴长2 . 7m ,同生产实心砖相比,多孔砖生产要多一级搅拌。
   一方面,由于泥料由进料口进入搅拌槽,经搅拌刀搅拌并向前推进,泥料在此初步被挤实,进一步得到匀化,同时将泥料切成碎片,扩大泥料比表面积,利于抽真空;另一方面,如果原料塑性较小,若搅拌不均匀,则在后面干燥、焙烧时,坯体收缩不均,产生裂缝。二级搅拌可以避免这种现象出现。所制得的原料经干燥试验测得干燥线收缩为4.2%、干燥敏感性系数为1.4,临界含水率为7.5%,这表明尽管塑性指数较低,仍能适用于做多孔砖原料。
    搅拌后的坯料还需抽真空,抽真空可以抽出泥料孔隙中空气,抽真空后的泥料中原料颗粒外面由一层水膜所包裹,泥料的可塑性有较大提高。对于多孔砖泥料抽真空,真空度为一0.08左右。
    在砖的生产过程中,成型是一关键环节,尤其是多孔砖,芯具的制作更为关键,它起着穿孔、调节各部位泥料行走速度的作用,对是否能挤出合格泥条有着直接影响。芯具的制作注意事项可参考相关资料。

4.5干燥与焙烧
    干燥初始温度不宜高于50°C,适宜的焙烧温度在950℃一1000°C。多孔砖原料化学成分中A12o3 } TiO2偏高(表4)是页岩、煤矸石做原料生产多孔砖焙烧温度过高的主要原因。对950℃一1000℃焙烧后的多孔砖进行扫描电镜(SEM)微观物相分析发现,焙烧后多孔砖中原料颗粒之间的孔隙被少量的粘性玻璃质所填充,有少量的细小孔隙存在,这时仍能看出大部分原料颗粒的原始形貌。X射线衍射(XRD)分析结果表明有少量莫来石生成,玻璃相及少量莫来石的产生是使多孔砖的强度提高的主要原因。抗压试验表明,焙烧温度1000℃时多孔砖的抗压强度比900℃时高50%,焙烧温度950℃时多孔砖的抗压强度比900℃时高25%,焙烧温度超过1000℃后,多孔砖的外观产生大量裂纹,外观尺寸合格率显著下降,所以焙烧温度应控制在950℃一1000℃为宜。焙烧温度过低,砖强度低;焙烧温度过高,则外观质量下降。
    焙烧以内燃为主,外投为辅。对于隧道窑来说,焙烧带是废品产生的最主要区段,生产环节中所产生的问题在此段全部暴露出来。废品产生的原因主要有:
    a.原料塑性差别较大,若搅拌不均匀,则收缩不均,产生裂缝;
    b.搅拌水分不均匀,也会导致裂缝产生;
    c.温度控制仍根据经验判断,受各种因素的影响,温度判断误差较大;
    只要生产过程中注意以上情况,就会减少废品的产生。

4.6冷却
    冷却速度一定要适当,由于多孔砖的壁、肋较薄,如果冷却速度过快,则会由于坯体内外温差较大,使坯体内部产生较大内应力,坯体易发生炸裂或产生较大裂缝。因此,生产多孔砖时,冷却段的长度相对实心砖
要长一些。
    总之,烧结多孔砖的生产是一系统流程,工艺过程环环相扣,任一环节出现问题都会对成品质量造成较大影响。所以,生产过程中,要加强管理,提高工人素质,使其牢固竖立“质量第一”的观念。只有这样,才能生产出高质量的烧结多孔砖,减少生产过程中失误所带来的不必要的损失。
    实践证明,生产页岩煤矸石多孔砖与生产实心砖相比,生产效率可提高15%-'20%。只要注意以上各相关事项,废品率可以控制在10%以下,生产的多孔砖孔洞率为25%一30%,强度为20 ~25MPa。

5、结语:
    重庆市及其周边地区属山区、丘陵地带,土地资源宝贵,但页岩、煤矸石资源比较丰富,开采页岩不但节约耕地,而且还能开山造田;煤矸石的利用,更是化害为利,变废为宝,节省能源,保护环境。将页岩实心砖、煤矸石实心砖转产为页岩煤矸石多孔砖,将产生较大的经济效益和社会效益。

 
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