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【摘 要】从西周出现，至今已有3000余年历史的黏土砖，由于高能耗、毁坏农田等不符合保护生态环境的要求，国务院在2003年开始禁止使用黏土砖。据统计，1995年我国烧结黏土砖达6000亿块，每亿块砖毁田平均6667m2左右，耗能4077×105kJ。如果以煤矸石代替黏土制砖，则既不耗能也不需挖土毁田，还利用了煤炭工业排放的废料-----煤矸石；为此，我国墙体材料改革“十五”规划和2015年发展规划中明确提出，重点开发和推广全煤矸石砖生态建材产品，使建筑用砖走上环保之路。
【关键词】煤矸石；烧结砖；生态；环保
1、环保砖的市场需求
随着我国经济发展，对能源的需求不断增长，传统能源如石油、煤炭、水利等有限能源面临明显不足情况。因此开发新型绝缘环保能源和节能能源已经成为全世界所面临的重要课题。在未来的十年中，我国建筑能耗将达到4亿吨标准煤，因此，新型节能建筑材料的应用和生产为建筑节能的推广和生产制定了相应的产业发展规划和一些强制措施，这些政策的推出不仅有利于国家建筑能耗的降低，而且也成为新型节能环保建筑材料生产企业的一个巨大的市场机遇。
粘土实心砖是我国传统的建筑材料，在以往我国的城乡建设中起到过十分重要的作用。但是，传统粘土实心砖生产及使用过程的弊端也是显而易见的，破坏植被，大量毁坏良田、污染环境、浪费能源、功能低下等缺陷成为世界各国试图请出市场的对象。在我国经济建设发展的今天，已成为影响基本国策的社会问题。但是，由于烧结建材制品优异的生态指标和良好的施工性能，即使在现今发达国家建材市场中仍占有相当大的比重。在我国烧结砖空心化合工业废渣综合利用是今后砖瓦工业发展的主导方向。
2001年12月1日，国家财政部、国家税务总局以财税[2001]198号文颁布了《关于部分资源综合利用及其他产品增值税政策的通知》，通知中规定：“自2001年12月1日起，对增值税一般纳税人生产的粘土实心砖、瓦一律按适用税征收增值税，不得采取简易办法征收增值税。”国家经贸委办公厅于2001年12月1日益国经贸资源[2001]624号文转发了上述通知，同时要求各有关部门认真落实国家给予资源综合利用和新型墙材产品的优惠政策，严格按照适用税率征收粘土实心砖、瓦的增值税。这一政策的实施，为新型墙体材料的发展提供了非常有利的市场竞争环境。综合上述因素，我们不难发现，在将来的建筑用砖市场内。随着黏土砖的全面禁止，可能会出现一个巨大的真空市场而环保砖便会迎来一个市场急剧需求的大爆炸空间。
2、全煤矸石烧结砖
2.1无处安放的煤矸石现状
煤矸石是与煤伴生的岩石，是煤矿和洗煤厂排放的工业废渣。从煤炭开采来看，中国每年生产1亿t煤炭，排放矸石1400万t左右；从煤炭洗选加工来看，每洗选1亿t炼焦煤排放矸石量2000万t，每洗1亿t动力煤，排放矸石量1500万t。2005年，国内各类煤矿生产煤炭1045亿t，洗煤385亿t，排放矸石量19-20亿t。因而，全国国有煤矿现有矸石山1500余座，堆积量30亿t以上（占中国工业固体废物排放总量的40%以上）。
煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。
2.2对原料的科学分析
（1）煤矸石的分类
煤矸石的种类很多，有泥质页岩矸石、碳质页岩矸石和砂质页岩矸石等。煤矸石经长期堆放，内部自燃而呈土红色，这种矸石叫红矸或过火矸石，未发生自燃的矸石呈黑色，称为黑矸石。有的矸石在自然环境中发生粉化，解体后成碎块或粉末状，称为风化矸石或陈矸石，未经风化的称为新矸石，刚才矿井排出的称为掘进矸石。
（2）煤矸石的技术性能
a、煤矸石的物理性能
泥质页岩和碳质页岩矸石为层状结构，有明显的解理面，在自然环境中易风化、疏解，易碎、易磨性好，是制砖的理想材料。砂质页岩矸石粗糙坚硬，解理不完全，很难风化，易碎、易磨性差，塑性差，难以用作制砖原料。有的矸石含有黄铁矿、石灰岩等，是制砖的有害物质。试验表明，当煤矸石中氧化钙超过2%，颗粒大于2mm,硫化铁含量超过3%，颗粒大于2.5mm时，将会导致烧结行能严重下降。
b、煤矸石的化学组成、矿物组成
试验表明，低铝质类煤矸石一般都能用作制砖原料，而高、中铝质煤矸石则烧结温度较高，使用时应加入少量助熔矿物（如黏土）。砂岩或碳酸盐类煤矸石，当游离石英和碳酸盐含量过高时不能用作制砖原料。中、高铝质煤矸石的主要矿物有：高岭石、蒙托石、石英勃姆岩、白云岩、方解石、微斜长石、绿泥石、黄铁矿和菱铁矿。低铝质煤矸石的主要矿物油：伊利石、蒙托石、高岭石、石英、长石、白云钠长石、方解石、菱铁矿和蒙托石。
c、煤矸石的发热量
煤矸石的发热量变化范围很大，多数在1200—3400kj/kg，但也有超过4200kj/kg的。用作制砖原料的煤矸石，并非发热量越大越好。发热量过大的煤矸石用作制砖原料时，常会出现黑心过重的现象，使砖的抗冻等性能劣化，并使窑炉设计因排放超余热量而复杂化，有时甚至影响窑炉的寿命。一般情况下，全煤矸石砖，当采用人工干燥时，每公斤制品热量不宜超过1670kj；当采用自然干燥时，每公斤制品发热量不宜超过1170kj。
d、煤矸石的塑性
煤矸石的可塑性是指加适量水搅拌之后，在外力作用下可获得任意形状而不发生裂纹和破裂以及在外力作用停止后，仍能保持该形状的性能。可塑性常用塑性限度（塑限）、液性限度（液限）和可塑性指数和相应含水率表示。塑限是材料由固态进入塑性状态的含水量；液限是材料由流动状态进入塑性状态的含水量。塑性指数则是液限之差。煤矸石原料的塑性指数一般控制在7-4之间，其塑性相当于中等塑性黏土。
2.3制作工艺
煤矸石烧结砖
煤矸石烧结砖是以煤矸石为结合剂的烧结砖工艺所生产的建筑材料。
生产工艺的主要环节有：将煤矸石装入料斗经皮带机送至原料加工厂房，经锤式粉碎机粉碎、滚筒筛或振动筛筛选加工成合格物料，然后送入一级搅拌加水后送入陈化仓进行陈化。把经过陈化的物料用皮带机送入二级搅拌及真空制砖机制成砖坯，然后用液压自动码坯机将砖坯码到窑车上送入烘干洞进行烘干，将烘干的砖坯用摆渡车送到隧道窑口后顶入窑内烧结而成为成品砖。
ａ．利用锤式破碎机对煤矸石原料进行破碎，然后用滚筒筛进行颗粒筛分处理，使得到的原料颗粒大小在2ｍｍ以下，其中2ｍｍ－50μｍ的占25％，50μｍ－5μｍ的占55％，小于5μｍ的占20％，然后所得原料经搅拌机加水搅拌；ｂ．把搅拌好的原料输入陈化库陈化；ｃ．经陈化完的原料输入真空挤出机挤出成型；ｄ．把成型得到的坯体码放入干燥窑中干燥；ｅ．将干燥好的坯体放入焙烧窑中焙烧。本发明由于采用高细破碎和陈化技术，提高坯料塑性；制坯采用高压真空挤出成型，提高砖坯密实度，优化空心砖的孔型和孔洞排布，进一步提高孔洞率，降低了砖内部传热，提高了砖的保温性能。
煤矸石制砖，从耐压、抗折、耐酸以及耐碱性能都高于粘土砖；从建筑用砖的成本方面来看，砌墙及粉刷前不用浇水，可节省用水费及人工费，同时，由于硬度高，产品在运输中的损耗比粘土砖低。