煤矿碎矸制砌块砖的研究与应用

煤矿碎矸制砌块砖的研究与应用

潘兆强闫彪

山东省新汶矿业集团翟镇煤矿山东新泰271204

摘要：煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，一是会对环境造成污染；二是矸石山会产生有毒有害气体存在安全风险。现研究利用颚式破碎机对煤矸石进行破碎。然后与水泥搅拌后进行制作砌块砖。本文主要介绍了原料配比、成型压力的确定。

关键词：煤矸石；砌块砖；免烧；

1前言

烧结砖在我国已经有几千年的历史，很多著名的古建筑采用的都是粘土烧结砖作为墙体的结构承重材料，其优良的耐久性和古朴的外观使其一直应用至今。但是传统的烧结粘土砖生产能耗大、土地资源破坏严重。正因如此，在全国的大中城市粘土砖基本上都被禁用，寻求合理的粘土砖替代品势在必行。由于煤矿生产中会产生大量煤矸石成为废弃排放物，造成环境污染，在践行治亏创效的形势下，自主实践煤矸石与水泥制造砖来代替传统烧结砖，既能消耗无用煤矸石，节省成本，又能减轻对环境的污染。

2原料

煤矸石：成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石，是碳质、泥质和砂质页岩的混合物。

组成成分：其主要成分时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。

随着煤矸石粒度的减小，塑性指数提高。本次使用的煤矸石主要为翟镇煤矿洗煤厂洗煤过程中洗出的粒径大约在3mm-7mm。

水泥：普通硅酸盐水泥P.O42.5R。

主要特征：早期强度高，水化热高，耐冻性好，干缩性较小。适用于对强度有特殊要求的桥梁、道路、高层建筑等重点工程及配制高强度等级混凝土。

3生产工艺

3.1工艺过程

用5mm筛子将洗矸过筛，除去粒径比较大不适合做砖的洗矸；

将水泥、筛选后的洗矸进行配料；

混料并加入适量的水进行搅拌；

将搅拌完成后的料放到砖模子中；

选择合适压力进行压制成型；

在温度为10~40℃，相对湿度70~90%的环境下自然养护。

2.2工艺参数的确定

2.2.1原料配比的确定

表1洗矸与水泥配比对砌块砖性能的影响

由表2可知，适宜的成型水分8%左右，水分过低不利于水泥的水化反应；水分过大，成型压力降低，并且坯体容易变形；

由表3可知，当成型压力大于20MPa时，砌块砖的抗压强度较高；但成型压力过大时，料中的水分会被挤出，从而降低产品强度，因此可以选用的强度未20~30MPa。

2.2.3坯体干燥成型

环境温度和相对湿度

试验表明：①当环境温度低于0℃时，初坯发生冻结，解冻后砖坯松散；②当环境温度低于10℃，需很长时间的干燥，砌块砖才能完全干燥成型；③环境相对湿度过低时，坯体内水分很快蒸发，坯体表面胶结料水化不佳，导致缺棱掉脚现象严重，成品砖质量较差；④环境相对湿度过高时，初坯容易发生变形，适宜的环境温度为10~40，相对湿度为75%~85%。

干燥成型时间

表4干燥成型时间对砌块砖性能的影响

4经济效益

生产砌块砖不需要烧结也不需要蒸养和蒸压，因而成本大大降低，可降低成本15%-35%；

减少对土地资源破坏，同时将以前的固体废物合理的加以利用，增加对环境的保护；

由于砖的成本降低，进而可以降低通防工区建筑通防设施的成本。

（4）砖的强度比烧结砖要高，可以达到MU14，提高了设施的质量，尤其是井下设施受采动影响设施损坏严重，使用这种砌块砖可以更加保证设施的持久性及完好性。