1、废渣生产烧结砖的现状

随着黏土实心烧结砖禁用政策落实，利用废渣和尾矿制备烧结砖越来越受到人民的重视和推广。现已经涌现了一批以煤矸石、粉煤灰、炉渣、淤泥、垃圾、硼泥、铁尾矿、赤泥、铜尾矿、金属尾矿等为主要原材料来制备烧结砖的研究，其中还有不少被应用到实际生产中。在巨大的市场需求和利润的诱惑下，盲目地利用废渣和尾矿生产烧结砖出现了很多问题。如早期的全煤矸石砖就出现了严重的石灰爆裂和泛霜问题。实际生产中，很多烧结砖生产厂家都是生产黏土烧结砖的，对废渣和尾矿缺乏了解，一般都只关注原料的化学成分，转产以后出现了不少的生产问题，影响了产品质量。实际上有些化学成分非常接近的原料其制作的产品性能却差异很大，这主要是对原料的矿物组成忽略而导致的问题。

所有的原料都是由一定的矿物组成，尾矿和废渣也一样。如果想用某种原料或废渣制备烧结砖，必须了解其中那些矿物是有益的，哪些矿物是有害的，然后判别是否适合用于制备烧结砖。

2、烧结砖有益的矿物

所有的烧结砖原料都不是单一矿物组成，而是由多种矿物组成。这些矿物中有些有益，有些有害。烧结砖原料中最重要的矿物是黏土矿物，也是烧结砖原料中的主要有益矿物。它们提供了原料中大部分的可塑性，也是烧结砖烧结强度的重要来源。常见的有益黏土矿物有高岭石、绿泥石和伊利石或称水云母、蒙脱土。但蒙脱土是一种例外，其含量较高时不适合制备烧结砖。对废渣和尾矿能否用于制备烧结砖至关重要。如果没有含有黏土矿物，则不能单独用于制备烧结砖，必须添加黏土矿物含量较高的黏土或页岩才能制备烧结砖，而且大大限制该废渣和尾矿的掺量。在实际生产中很多以脉石为主要成分的尾矿和电石渣、建筑 等废渣都没有黏土矿物，难以用于制备烧结砖。对于不含黏土矿物的尾矿和废渣，更适合用于制备免烧砖。

另外少量的有益矿物是高温助溶矿物。高温助溶矿物能有效地降低烧结温度并提高产品的强度。一般是含铁和钾、钠的矿物。它们主要有赤铁矿、钠长石、钾长石等。硫铁矿是一种例外，其含量较高时不适合制备烧结砖。这些矿物中的含铁类矿物广泛分布于各种尾矿和废渣中。该类矿物不是烧结砖原料中必不可少的矿物，对于该类矿物不可做重点分析。

3、对烧结砖有害的矿物质

有害的矿物对烧结砖原料性能的影响远远大于有益矿物。对于原料的矿物分析而言，分析有害矿物比分析有益矿物更重要。

废渣和尾矿烧结砖原料中最主要的有害矿物有三种：第一类是能引起开裂的矿物；第二类是能引起泛霜的矿物；第三类是能引起石灰爆裂的矿物。

能引起开裂的矿物又有两类：一类是引起干燥开裂的；一类是引起烧结开裂的。导致干燥开裂的矿物主要是干湿条件下体积变化较大的矿物。该类矿物以蒙脱土为代表。蒙脱土又被称为膨润土，是一种可塑性很好的层状黏土。膨润土因吸水后有很大的膨胀而得名。这是因为层状的膨润土 可以吸附水和钠离子、钙离子等，把层间距撑开，使膨润土的体积膨胀。膨润土的层间水结合不牢固，容易在干燥过程中脱去，导致层间距变小，体积收缩。膨润土在干湿条件下，体积变化巨大，能导致砖坯出现较大的干燥收缩，进而导致严重的干燥开裂。所有膨润土含量高的原料都不能用于制备烧结砖。膨润土也经常出现在粘土含量较高的尾矿和废渣中。如果矿物分析中含有蒙脱土，需要对其含量进行进一步的测试。

另外还有结晶水含量较高的矿物也能引起干燥开裂。该类矿物主要有明矾、绿矾、蓝矾、芒硝、苦盐等。这类矿物在潮湿情况下结晶，体积膨胀，加热干燥后脱去结晶，变成粉末，体积大幅收缩，导致坯体粉化。但该类情况比较少见，主要出现在提取该类矿物的尾矿或者添加较多该类矿物的废渣中。曾经有人尝试利用芒硝生产硫化钠的尾矿制备烧结砖。该原料掺入黏土制备的坯体干燥后，出现粉化。后经过测试，该原料中含有20%的硫酸钠矿物。硫酸钠在潮湿条件下结晶成12水硫酸钠，干燥后12水硫酸钠又脱水，体积收缩的同时，12水硫酸钠晶体解体，变成粉末。这就导致坯体粉化。

因矿物组成引起烧结砖开裂的情况一般不多。能引起烧结砖开裂的矿物主要是石英。石英在500℃左右有一次快速的晶型转变，产生一定的体积变化，导致坯体出现微裂纹。一般只有石英含量很高，烧结升温速度较快才会出现烧结开裂。几乎所有的尾矿和废渣都会有一定的石英。对其进行矿物分析时，需要注意其含量，一般不要超过60%。

第二类是能引起泛霜的矿物，主要是含硫的矿物，如硫磺、石膏、芒硝、硫铁矿。含硫矿物在高温烧结过程中被氧化成硫酸盐，或者本身就是硫酸盐。这些硫酸盐能溶解在水中，随着砖内部水分向砖表面迁移，富集到砖表面，并形成含有结晶水的硫酸盐。这些硫酸盐结晶以后，体积增大，在毛细管中结晶能在体积应力的作用下使砖粉化，同时破坏砖表面的装饰层。如赤泥中就含有很多硫酸钠，其制备的烧结砖经常都有很严重的泛霜问题。

第三类是能引起石灰爆裂的矿物，这些矿物主要是石灰石、白云石。石灰石、白云石都是地壳中非常常见的矿物，尤其是在喀斯特地貌的地区，很容易出现在各种尾矿中。卡斯特地貌地区矿藏丰富，也产出了很多的尾矿。很多煤矸石中就含有大量的石灰石。这导致很多煤矸石烧结砖有很严重的石灰爆裂问题。

石灰石、白云石主要成分是碳酸钙、碳酸镁。碳酸钙和碳酸镁在烧结过程中会分解，产生氧化钙和氧化镁。氧化钙和氧化镁与水反应生成氢氧化钙和氢氧化镁，体积膨胀，强大的膨胀应力导致坯体破坏。如果废渣和尾矿中有石灰石、白云石存在，可以用盐酸初步判断。石灰石遇到盐酸会马上产生大量的气泡。白云石遇到盐酸会缓慢的产生气泡。

对于用于制备烧结砖的尾矿和废渣，建议进行矿物分析，确定原料中是否含有膨润土、含硫矿物、石灰石、白云石等有害类矿物。分析烧结砖原料中是否含有有害物及其含量非常重要。

4、结语

利用废渣和尾矿生产烧结砖利国利民，但不是所有的废渣都能用于生产烧结砖，也不是每种可以利用的废渣和尾矿生产的烧结砖都能在废渣和尾矿掺量方面达到国家相关鼓励政策的要求。利用废渣和尾矿生产烧结砖前进行矿物分析是非常必要的。矿物分析的重点是确定该原料中是否含有黏土矿物，黏土矿物是否是蒙脱土，是否含有含硫矿物、石灰石、白云石等有害矿物。对于含有有害矿物的，还须进一步分析其含量。

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