1、前言

随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，节能环保问题越来越受到重视。技术水平的进步，也带来更多更有效利用煤矸石方法：碳含量小于20%的煤矸石可以生产水泥、砖瓦、轻骨料、矿渣棉，碳含量再高的可以用来回收煤炭或作为工业燃料，铝硅比大于0.5的可作为制造高级陶瓷、煅烧高岭土及分子筛的原料等。采用煤矸石为原料的制砖工艺也需要不断创新，更好地利用煤矸石制砖，要在节能和环保上多下功夫，才能适应当前及未来国家产业政策的变化。节能环保的理念不仅仅体现在煤矸石砖厂的建设、生产期，还应反映在砖厂项目的前期调研立项、建设期（设计施工）和生产期运营，即应贯彻到砖厂的全寿命周期内。

2、煤矸石砖厂前期调研立项

这期间重要的工作是对煤矸石原来性能进行全面分析，看其是否适宜制砖。另外，对建设场地进行评估分析，看能否满足建厂需要。

2.1 原料性能分析

2.1.1 原料取样方法

煤矸石原料的检测取样可按GB475-2008《商品煤样人工采取方法》进行。对于煤矸石山采样，决不能图方便仅在山脚取样，而应在不同位置、不同深度选取，使原料取样尽可能具备整体代表性，这样的检测报告才可以作为项目决策和设计依据。某砖厂建设时，煤矸石随意取样，检测报告提供的发热量为300kcal/kg，点火后窑炉温度一直上升到1100℃多仍不能控制，只能将坯车强行拖出，造成重大经济损失。事后调查发现，该厂使用的煤矸石原料热值波动较大，在300kcal/kg~1200kcal/kg之间，生产时取料处煤矸石热值1000kcal/kg，进窑砖坯又没有及时跟进检测得出实时数据，导致了事故发生。

2.1.2 原料化学成分、物理性能及发热量的评定

制砖煤矸石化学成分分析要求见表1.

物理性能要求见表2.

表一制砖原料的化学成分要求/%

成分

SiO₂

Al₂O₃

Fe₂O₃

CaO

MgO

SO₃

烧矢量

<0.5mm石灰石

2~0.5mm石灰质

适宜范围

55~70

10~20

3~10

……

……

……

…….

0~25

……

允许范围

50~80

5~25

2~15

0~15

0~5

0~3

3~15

……

0~2

从生产实践来看，煤矸石中CaO成分最好在10%以下，MgO在3%以下，这几种成分含量越少越好。CaO含量高不但缩窄烧结温度范围，还使制品爆裂产生废砖，造成大量固体废弃物，严重的可使砖厂被迫关门。而原料中硫化物的存在，不但腐蚀窑炉耐火材料，也腐蚀管路、风机、窑车等，缩短窑炉及相关设备寿命，同时也影响工人的身体健康。图1为某砖厂因煤矸石硫含量高，投产3个月后投煤孔处即产生明显腐蚀，不到一年因金属管路腐蚀严重停产。

表2

制砖原料的物理性能要求

颗粒级配

可塑性

收缩性

干燥敏感性

烧成线收缩率

塑性颗粒

填充颗粒

骨架颗粒

分项

<0.05

0.05mm

~1.2mm

1.2mm

~2mm

范围

35%~50%

20%~65%

<30%

7~15

<6%

<1

2%~5%

煤矸石作为制砖原料还应进行发热量的测定，其以1338kj/kg~2090kj（320kcal/kg~500kcal/kg）为宜。

2.2 建设场地

煤矸石砖厂场地优先选择在贴近原料处，避开地质不利和有价值矿藏的地段，避开居民区上风口与取水口。在丘陵或山区地带应避免三面以上环山的低凹区，后者容易聚集烟气。某砖厂建设在类似场地上，冬季烟气聚而不散，加上煤矸石含硫，烟气影响到周围几公里范围内村民正常生活，生产两个月即被责令停产。

3  煤矸石砖厂建设

3.1  设计

砖厂设计根据原料性能和产品纲领选择最合适的工艺流程，应从环保节能的理念出发全面考虑设备、窑炉、厂房及附属设施及公用工程。

总图运输设计：保护原有地表植被，利用好原有地表径流，合理利用自然地形的高差来布置建筑物，避免大挖大填，原料堆场应设置防尘网，采用皮带输送时要考虑封闭，汽车运输距离尽量短且运输过程中做好遮盖，道路两侧设置植物篱笆，扬尘工段设置在主导风向下风处。

工艺设计：生产线整体设计要留有技术升级余地（如工人卸车时必须考虑自动卸车机空间预留，适当从整体上考虑增产余地不要有瓶颈工段，原料输送工段应紧凑合理，减少不必要的转送环节，减少进出料落差（设置下料溜子），设自动加水装置控制原料输送时的含水率，设备选型要与原料性能和产品纲领相适应。

建筑结构设计：厂房优先采用门式轻钢类结构（主要材料可回收，材料承载能力利用率高），北方地区厂房保温要好，扬尘工段（破碎、筛分、搅拌）厂房整体或局部封闭，内部墙壁、天花板、门窗、预留口要平滑，减少积尘死角，基础与设备基础设计要整体考虑。

公用工程设计：考虑生产线整体自动化控制，扬尘工段设除尘，生产用水循环使用，外排气体（排烟、排潮）通过排烟脱硫系统（如有氟化物或其他有害物质尚应安装相应治理设备）。

设备与窑炉：选择机体能有效密封的破碎设备，选择能变频调速设备，选择热值消耗低的窑炉。目前生产中普遍反映中小断面隧道窑比大断面隧道窑容易控制，如能做好打断面窑炉的保温设计施工，提高码坯高度，解决横断面温度场分布均匀等问题，理论上大断面窑炉更节能，采用微孔助燃节能窑炉应考虑余热利用。设备和窑炉应进行系统优化选择，科学合理地确定辅机和配套设施的相关性能，使整条生产线的设备运行处于最佳状态，做到既相互匹配，又经济合理。设备与窑炉要具备一定的增产潜力。

工人要严格按操作规程使用设备，绝对禁止超负荷使用，这将是使设备易出故障，而且容易导致意外事故。要定期做好设备维护保养工作，防止设备非正常磨损。

3.2施工

施工过程中除了常规的环保措施外，应格外重视材料和施工质量控制。生产中经常发生这样的情况：设备基础预留孔洞位置不准确，二次浇灌不密实使振动类设备（如破碎设备）处于偏心工作状态，结果设备能耗高、维修量大、寿命短；也有隧道窑窑墙竖缝灰浆不饱满，保温材料达不到设计要求导致窑炉热损失，甚至出现窑墙倾斜导致局部损坏的现象。施工中要严格按现行规范、设计图纸施工，这也是保证煤矸石砖厂环保节能的一个重要环节。

4、煤矸石砖厂生产运营

砖厂要建立完善的生产管理制度，培养有责任心、懂技术的操作和维修工人，注重设备和窑炉的维修保养，使设备和窑炉处于良性的工作状况。操作工人要针对原料特性、生产产品、设备、窑炉特点不断摸索改进生产技术。有不少砖厂经过自行改进，在900℃~950℃之间也生产出了合格转，这种通过调整原料的配比关系，采用低温燃烧工艺，改变传统烧结温度区间的生产方式，不经降低了能源消耗，减少生产成本，还减少了窑炉维修量，延长了窑炉使用寿命，同时减少废气排放量。

5、结束语

随着新环保法的正式实施，提倡环保、节能降耗是煤矸石制砖企业必然选择，这要求企业不仅仅着眼于经济效益，也要重视社会效益。把环保节能理念贯彻到项目全寿命期的每一个阶段，这不仅仅是为了保护环境，同样也是降低企业运行成本，规避非生产性风险，实现企业长久发展的必行之路。

本文摘自：《砖瓦》

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