山西地區(qū)煤矸石燒結(jié)多孔磚的質(zhì)量分析研究

薛文祥

(山西省建筑科學(xué)研究院，山西太原 030001)

0 引言

隨著國家對建筑節(jié)能和循環(huán)經(jīng)濟(jì)重視程度的提升，如何利用好固體廢棄物資源，節(jié)省現(xiàn)有自然資源，實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保，已成為制約當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。山西省作為煤炭大省，煤矸石固體廢棄資源非常豐富，但這也嚴(yán)重制約了本省煤炭行業(yè)的健康發(fā)展。粘土燒結(jié)磚作為我國傳統(tǒng)的砌墻材料，在20世紀(jì)的城鄉(xiāng)建設(shè)中起到非常重要的作用，但傳統(tǒng)粘土燒結(jié)磚在生產(chǎn)和使用過程中存在明顯弊端——?dú)牧继?、破壞植被、浪費(fèi)不可再生資源［1］，我國已經(jīng)明令禁止使用燒結(jié)粘土磚［2］。如何結(jié)合本地固廢資源的優(yōu)勢來發(fā)展新型墻體材料，成為我省急需解決的課題之一。針對上述情況，我省傳統(tǒng)墻材企業(yè)和業(yè)內(nèi)專家學(xué)者共同努力，采用大量煤矸石廢棄資源來取代粘土資源生產(chǎn)煤矸石燒結(jié)磚，廣泛應(yīng)用于建筑工程中，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。然而，在煤矸石燒結(jié)磚的生產(chǎn)過程中也出現(xiàn)了不同程度的質(zhì)量問題。由于我省不同地區(qū)的煤矸石品質(zhì)差異比較大，對成品磚的質(zhì)量影響也較大，再加上不同企業(yè)生產(chǎn)工藝、技術(shù)水平和配料的差異，在一定程度上制約了煤矸石綜合利用的良性發(fā)展。本文對山西不同地區(qū)有代表性生產(chǎn)企業(yè)的煤矸石燒結(jié)多孔磚的綜合性能進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究分析，并提出了改進(jìn)措施，對山西地區(qū)煤矸石燒結(jié)磚的生產(chǎn)應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。

1 煤矸石燒結(jié)多孔磚的來源及分析方法

1.1 煤矸石燒結(jié)多孔磚的來源

六個地區(qū)煤矸石燒結(jié)多孔磚生產(chǎn)企業(yè)及產(chǎn)品規(guī)格:晉城地區(qū)、運(yùn)城地區(qū)、臨汾地區(qū)、長治地區(qū)、大同地區(qū)、陽泉地區(qū)各抽檢3個有代表性廠家的樣品進(jìn)行分析研究，產(chǎn)品規(guī)格:240 mm×115 mm×90 mm。

1.2 分析方法

依據(jù)GB/T 2542-2012砌墻磚試驗方法，GB 13544-2011燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊。

2 研究方案

對六個地區(qū)的產(chǎn)品進(jìn)行外觀、強(qiáng)度等級、石灰爆裂、泛霜和抗風(fēng)化性能進(jìn)行分析研究。采用1.2的方法進(jìn)行試樣制備和性能檢測。

3 結(jié)果及分析

3.1 六個地區(qū)18個產(chǎn)品檢驗結(jié)果

選用六個地區(qū)有代表性的煤矸石燒結(jié)多孔磚進(jìn)行外觀、強(qiáng)度等級、石灰爆裂、泛霜和抗風(fēng)化性能結(jié)果分析，將每個地區(qū)的3個樣品平均值作為分析依據(jù)，分析結(jié)果如表1和圖1，圖2所示。

表1 不同地區(qū)煤矸石燒結(jié)多孔磚的分析結(jié)果

圖1 不同地區(qū)煤矸石燒結(jié)多孔磚的抗壓強(qiáng)度值

圖2 不同地區(qū)煤矸石燒結(jié)多孔磚的吸水率

3.2 六個地區(qū)產(chǎn)品檢驗結(jié)果分析

由表1和圖1，圖2可以看出，晉城地區(qū)、運(yùn)城地區(qū)和臨汾地區(qū)的煤矸石燒結(jié)多孔磚抗壓強(qiáng)度值較高，其中晉城地區(qū)的強(qiáng)度值最高，達(dá)到MU25的標(biāo)準(zhǔn)要求，長治地區(qū)、大同地區(qū)和陽泉地區(qū)的較低，達(dá)到MU15的標(biāo)準(zhǔn)要求，晉城地區(qū)的煤矸石燒結(jié)多孔磚抗壓強(qiáng)度偏高，這是由于不同地區(qū)的原材料品質(zhì)不同，配料比例和生產(chǎn)工藝不同所致;長治地區(qū)的煤矸石燒結(jié)多孔磚外觀質(zhì)量最好，石灰爆裂屬于一等品，屬于輕微泛霜，這是因為燒結(jié)溫度適中、煤矸石破碎粒徑合理和配料比例合理以及煤矸石中可溶性鹽、堿較少;臨汾地區(qū)燒結(jié)多孔磚的抗風(fēng)化性能較差，但凍融結(jié)果合格，該項指標(biāo)也判定為合格，其原因主要是與當(dāng)?shù)氐牟牧虾蜔Y(jié)工藝有關(guān)。

從六個地區(qū)煤矸石燒結(jié)多孔磚整體質(zhì)量來看，長治地區(qū)的總體質(zhì)量較好，晉城地區(qū)和運(yùn)城地區(qū)的次之。影響煤矸石燒結(jié)磚質(zhì)量的因素很多，首先是地材的品質(zhì)不同，但可以通過引入其他工業(yè)廢渣和調(diào)整配方、工藝以及加入助劑來調(diào)節(jié);第二是煤矸石的破碎工藝，但是多數(shù)廠家為了降低成本，盡可能的放大粒徑，這就埋下了質(zhì)量隱患——石灰爆裂，使不少廠家傾家蕩產(chǎn);第三是配料不科學(xué)導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量欠佳;第四是燒結(jié)工藝和廠家的責(zé)任心，燒結(jié)溫度對煤矸石燒結(jié)磚的質(zhì)量影響非常大，過火磚和欠火磚都是燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間以及燒結(jié)窯的不合理造成的。這些也是影響不同規(guī)格煤矸石燒結(jié)磚質(zhì)量的主要原因。

3.3 我省不同地區(qū)煤矸石燒結(jié)多孔磚存在的問題和改進(jìn)思路

目前山西地區(qū)的煤矸石燒結(jié)多孔磚質(zhì)量良莠不齊，主要存在的問題是:1)外觀質(zhì)量較差，有不同程度的過火和欠火現(xiàn)象;2)煤矸石破碎粒徑較大，摻用的粘土組分復(fù)雜，容易出現(xiàn)石灰爆裂不合格;3)配料不合理，因為不同地區(qū)的煤矸石含碳量不同，摻入的比例也要科學(xué)合理;4)完善燒結(jié)工藝，嚴(yán)控?zé)Y(jié)溫度和燒結(jié)時間。

改進(jìn)思路:1)嚴(yán)控煤矸石的粒徑和粘土中的石灰石含量，引入其他工業(yè)廢渣和助劑，來改善煤矸石燒結(jié)磚的質(zhì)量;2)嚴(yán)控?zé)Y(jié)工藝，不能簡單地憑經(jīng)驗;3)可以適當(dāng)?shù)囊胫鷦﹣砀纳拼u的性能;4)政府部門要加大監(jiān)管力度，一些小型的磚廠該淘汰的要淘汰，鼓勵規(guī)模較大的廠家和大量使用工業(yè)廢渣的廠家;5)鼓勵廠家和相關(guān)科研院所合作，開發(fā)高品質(zhì)的新型墻體材料。

4 結(jié)論與建議

1)晉城地區(qū)、運(yùn)城地區(qū)和臨汾地區(qū)的煤矸石燒結(jié)多孔磚抗壓強(qiáng)度值較高，其中晉城地區(qū)的強(qiáng)度值最高，達(dá)到MU25的標(biāo)準(zhǔn)要求，長治地區(qū)、大同地區(qū)和陽泉地區(qū)的較低，達(dá)到MU15的標(biāo)準(zhǔn)要求，晉城地區(qū)的煤矸石燒結(jié)多孔磚抗壓強(qiáng)度偏高，這是由于不同地區(qū)的原材料品質(zhì)不同，配料比例和生產(chǎn)工藝不同所致。

2)從六個地區(qū)煤矸石燒結(jié)多孔磚整體質(zhì)量來看，長治地區(qū)的總體質(zhì)量較好，晉城地區(qū)和運(yùn)城地區(qū)的次之。長治地區(qū)的煤矸石燒結(jié)多孔磚外觀質(zhì)量最好，石灰爆裂屬于一等品，屬于輕微泛霜，這與燒結(jié)溫度適中、煤矸石破碎粒徑合理和配料比例合理以及煤矸石中可溶性鹽、堿較少有關(guān)?？癸L(fēng)化性能在六個地區(qū)中臨汾地區(qū)的較差。

3)政府部門要加大監(jiān)管力度，通過出臺政策，鼓勵和扶持新型煤矸石燒結(jié)多孔磚產(chǎn)品的研發(fā)，大力發(fā)展低能耗、高附加值的新型墻體材料。

［1］尹小清，王志強(qiáng).煤矸石燒結(jié)磚［J］.科技與企業(yè)，2012(9)：153-154.

［2］張亞男.煤矸石磚瓦生產(chǎn)與發(fā)展［J］.山西建筑，2013，39(35)：130-131.