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1、粉煤灰在页岩烧结砖领域的应用与思考许拥胜 。(皇岛发电有限责任公司晨砻建材分公司)粉煤灰作为火力发电厂的工业废弃物，在烧结砖领域的应用已有一定基础，但粉煤灰掺 量的多少、掺灰后原料的成型性能、烧结工艺性能及产品应用性能等诸多方面，在不同生产 企业却存在较大差异。有的生产企业为了提高原料的粉煤灰掺量，在原料基础工艺性能的改 善上加大投入，但因生产成本高于成品销售价格或基本持平，经过一段时期的生产经营，结 果企业亏损甚至负债累累，为维持企业的生存与发展，又不得不将粉煤灰的掺量降到十分可 怜的地步，因此粉煤灰在烧结砖领域的合理应用，还有待进一步探索。 、：现结合本人在此领域的粗浅体会，进行如下阐述：
2、1灰的颗粒组成、化学成分分析及矿物组成：11粉煤灰的颗粒组成： 粉煤灰的颗粒基本上由低铁玻璃珠、高铁玻璃珠、多孔玻璃体和多孔碳粒等组成：玻璃珠占 粉煤灰总量的4085，我国现在排放的大部分低钙粉煤灰中玻璃珠含量较低，往往只有50， 而高铁玻璃珠仅占一小部分，其余为低铁玻璃珠，玻璃珠的平均粒径为10-30um。多孔玻璃 珠占粉煤灰总量的10-30，低钙粉煤灰中含量较高，其粒径为1030 um，大部分在45 um以 上。多孔碳粒占粉煤灰总量的120，其粒径为10300 um。12我国低钙粉煤灰化学组成变化范围()4、我国低钙粉煤灰化学组成变化范围() 表1Si02 A120】F020，CaO Mg
3、O K20Na20S03 烧矢量Si02 A1203 Fe203 Cao MgO K20Na20S03 烧矢量40-60 1735 2151lO05-2054012l2613粉煤灰的矿物组成： 粉煤灰的主要物相为玻璃体，其含量一般在70以上，其次是莫来石、石英、氧化铁、碳粒等，我国现在排放的大部分低钙粉煤灰中玻璃珠含量较低，往往只有50左右，多孔玻璃 体含量较高，氧化铁含量不高，而莫来石偏高，莫来石是粉煤灰冷却过程中形成的微小针状 晶体，是一种硬质的在黏土制品中抵抗化学侵蚀的物相，并且其细长晶体结构使产品强度增 强实际上并不单独存在，而是黏附在玻璃微珠的表面，或在微珠的玻璃中形成网状骨架。我国
4、低钙粉煤灰矿物组成变化范围() 表2225玻璃珠 多孔玻璃体 石英 莫来石 氧化铁 多孔碳粒4085 lO30 115 1030 115 12514粉煤灰各颗粒成分的化学和矿物组成：粉煤灰各颗粒成分的化学和矿物组成表3。灰源组分名称 Sj02 A1203 Fe203 CaO MgO FeO烧矢量 原状粉煤灰 548234 14537 141 低铁玻璃珠 395 185 133 182 43高铁玻璃珠 8754673140多孔玻璃珠 60，532029微量 162 原状粉煤灰 339 165 197 27 12多孔碳粒 109741113O5粉煤灰各颗粒成分的化学组成并不完全一致，原状粉煤灰的氧
5、化铁富集于高铁玻璃珠内，其 富集量相当于原状灰的四倍，而不定形氧化硅和氧化铝基本富集在多孔玻璃体内，因而其化 学活性较高。粉煤灰各颗粒成分的矿物组成： 从低铁玻璃珠、高铁玻璃珠、多孔玻璃体和多孔碳粒的X射线衍射图可知：低铁玻璃珠内主要为低铁玻璃体，它夹杂的晶体矿物最少，主要为莫来石和石英以及微量的磁铁矿和金红石。 高铁玻璃珠除高铁玻璃体外，常有一定量的磁铁矿和赤铁矿，它们的结晶程度都很差。多孔玻璃体内含有大量的莫来石和石英。多孔碳粒内黏结着一定量的硅酸盐矿物和玻璃体，这些硅酸盐矿物主要是莫来石、石英、 刚玉以及微量磁铁矿、长石等。【1】2页岩矿产分布、化学组成及矿物组成：21页岩矿产分布：页岩
6、矿产分布比较复杂，但从一定地域来说，又有一定的规律性，总体 来看，页岩矿体以群落式出现，但各矿体之间又以山坡的形式散落分布。从地质形成角度来 讲，多为风化残积型和热液侵蚀型两种。风化残积型矿体一般表层风化程度较好，质地较软， 塑性约在813之间，但纵深开采23米后，矿体结合层间紧密，莫氏硬度约在4,-6之间，塑 性为550，且以层状、代脉状和透镜状等多种形式存在，其间常伴有白云石、游离石英等杂 质出现；热液侵蚀型类似火山灰质黏土，质地柔软、细腻，塑性较高约915，烧结收缩较小， 层间一般间杂细小游离石英颗粒，此类页岩常以层状、覆盆状或V状形式构成矿体，同一矿 体之间多以片状形式存在。22622
7、不同矿区页岩化学组分变化范围及性能变化： 不同矿区页岩化学组分变化范围及性能变化表4成分 Si02 砧203 Fe203CaO MgO K20Na20 Ti02烧矢量 含量 4575 1035 411 10 136 2 31523不同矿区页岩性能变化范围：塑性613干燥收缩210 烧成收缩16， 烧结 温度900-1200。24矿物组成：高岭土类约占50-80，伊利石类20,-40，另外方解石和游离石英以杂质形 式存在。3、烧结多孔砖所用原料对化学成分与矿物组成的范围要求：31二氧化硅(Si02)：是烧结砖原料的主要成分，含量宜在55,-70之间，当大于70时， 原料的塑性太低，成型困难，而且
8、烧结时体积膨胀较大，制品强度也会降低。32三氧化二铝(A1203)：含量宜在10-25，过低时将降低制品机械强度，不抗折；过高时 提高烧结温度，加大能耗，制品颜色变淡，同时抗冻性能降低。33三氧化二铁(Fe203)：是烧结砖原料的着色剂，含量宜为310，太高时将降低制品的 耐火度，并使其颜色加深。34氧化钙(CaO)：即生石灰，在原料中常以石灰石(CaC03)的形式存在，是一种有害物 质，含量最高不得超过10，否则，不仅会缩小制品的烧结温度范围，给烧结带来困难，当 其粒径大于2 lm时，还会造成制品的石灰爆裂，或吸潮、松解、粉化。35氧化镁(Mgo)：是一种有害物质，含量越少越好，不许超过3它
9、和硫酸钙(CaS04)、硫酸镁(MgS04)样，都将使制品出现泛霜，甚至剥层、风化。121 t36矿物组成：原料中的长石将降低制品的抗冻性能，其含量超过15时制品将不抗冻；蒙 脱石粘性高，吸水后体积膨胀，干燥后收缩较大，当其线性收缩率超过13-23时，坯体产生 大量干燥裂纹。4烧结砖生产工艺过程分析：41初级原料的预处理：对于矿山风化残积型表层页岩或塑性大于75以上火山灰质的页岩， 在不添加任何添加剂的情况下，粉煤灰掺加量按质量比可以达到2545，基本满足30掺灰 量的要求，但对于大多数矿山深层页岩页岩来说，在未经充分风化的情况下，页岩塑性一般 小于7，由于页岩风化期一般为3N6个月，烧结砖为
10、低附加值产品，大多数生产企业以生产数 量维持企业的运转，以生产原料配比为页岩：粉煤灰=70：30，烧结砖尺寸为240X 115 X90， 孔洞率为30的烧结多孔砖为例：单块干坯重量为38Kg块，年产量为5000万块，生产周期 以360天计算，则页岩消耗量为160吨天，如此巨大的页岩消耗量和漫长的风化期，对于一 个生产企业来说，为保证生产的连续稳定性则必须具备一个巨大的原料堆场，同时附加巨额227的油料消耗和机械设备消耗，因此从一个企业的生产经营承受能力来讲，只能采取边开采边 利用的生产方式，一般不进行初级原料的预处理。42从原料的制备工艺和原料成本分析角度来看：由于页岩的塑性较低、硬度相对较大
11、，加 大了设备的损耗和机械的磨损，生产维护费用提高，另外由于粉煤灰的掺加量的减少，原料 生产成本增加，相应生产经营成本加大。43从成型工艺角度来看：由于页岩塑性较低，在挤出成型过程中易出现烂角、烂心、断肋 和壁部裂纹现象，坯体干燥后机械强度不高，码坯成垛后坯体易折断，产品质量严重滑坡。43从烧结工艺角度来看：由于低塑性页岩掺灰量较少，按质量比一般为1015，致使制品 烧结范围变小，烧结产品易出现烧结裂纹、压痕、变形等质量缺陷。45从能源综合利用方面：由于粉煤灰残余部分能量，其能量按页岩：粉煤灰=70：30原料 配比计算，可以减少2030的能量投入。从整个生产工艺过程来看，由于原料塑性的降低，造
12、成粉煤灰掺量的不足，无论从原料 成本控制、产品质量提高还是能源的综合利用，都是一种缺憾。5原料配比与成本分析：原料配比与成本分析：表5原料配比()生产砖型 (舢) 单块千坯重量砖坯原料价格节能比例 (Kg块) (元块)。()页岩：粉煤灰=70；30240X 1159036007423 页岩：粉煤灰=85：15240X 115903800879。6 页岩；粉煤灰；塑化剂=55：40；5240X1159034010529 页岩：粉煤灰：塑化剂=30：60：1024011590 3O11940根据上表可以看出，在不添加塑化剂的情况下，随着粉煤灰的掺加量的增加，原料成本 价格呈下降趋势，但对页岩塑性要
13、求则越高，页岩掺灰量按质量比一般在1035之间；在添 加塑化剂的情况下，随着粉煤灰的掺加量的增加，塑化剂的使用量加大，原料成本价格呈上 升趋势。由于我国建筑材料市场价格普遍偏低，产品利润空间较小，而且各种烧结砖的价格 基本持平，按目前240X 115X90多孔烧结砖的销售价格为035元块来讲，原料成本的每一 项投入，都意味着有限利润空间的减小，因此掺灰烧结砖的粉煤灰的掺量能达到国家30要求 的生产企业并不多；粉煤灰在烧结砖领域的实际应用情况并不乐观。6发展思路与市场展望： 、61生产经营方面：企业经营者的忧虑，并非没有道理。因为在市场价格普遍较低，产品利 润空间狭小的前提下，每一项原料成本投入
14、都意味着风险，每一项技术革新和产品开发都必 须牺牲一定的利润，同时在企业一开发商一用户三者关系链中，企业的产品必须得到开发商 的认可和满足用户的需求，只有得到开发商认可的产品，才能占领市场：只有满足用户需求229的产品才能得到利润的回报，因此生产企业欲使产品占领市场并能提高产品价格，必须通过 技术革新和产品研发，来提高产品技术含量，满足用户不断增长的对人居环境的要求，才能 得到用户的认可，最终企业才能获得足够的利润空间。因此生产企业必须增大技术投入，彻 底改善产品基本性能，提高产品档次，才能维持企业的生存和发展，当然每一项新产品的应 用和推广都需要经过一个相当的时间，才能得到市场的认可，这一点
15、企业经营者应该引起足 够的认识。62市场开拓方面：在页岩粉煤灰烧结砖的发展初期，产品在市场占有份额不足，产品推广 的社会效益和深远意义及在建筑领域的应用与推广等方面，需要政府给予大力扶持；另外对 于烧结多孔粉煤灰砖自身高强、轻体、保温、节能、利废等性能生产企业还需加大宣传力度， 在施工过程中涉及到烧结砖使用性能等方面的重大疑难问题有必要组织专家进行论述。总而 言之，在政府相关部门的大力支持下，生产企业通过自身的不断努力，加大产品宣传力度和 技术开发力度，提高产品档次、改善产品使用性能，努力协助使用单位解决在使用过程中的 疑难问题，保证良好的信誉，相信我们的产品会逐步被市场所认可，我们的路子会越走越宽。63产品开发与实用功能：烧结多孔砖生产企业欲提高产品
