煤矸石虽然是煤炭生产加工过程产生的固体废弃物，但还是有一定的利用价值，是可利用的再生资源。其中，发热量较高即含碳量高、灰分少的煤矸石可以当燃料使用，直接烧锅炉，用于发电；含高岭石矿物较多的煤矸石（即煤系高领土）可以做生产水泥、陶瓷的原料，适量掺配使用，生产地聚水泥，有的品味高的还可以直接煅烧优质高领土，用于造纸、纺织、涂料工业；含蒙石矿物多的煤矸石则有更多、更有价值的用途，可以用于石油开采，还可以用作土壤改良剂，提纯后可以制药、饲料等；含氧化铝多的煤矸石可以作为生产耐火材料的原料，可以生产氯化铝、硫酸铝，提炼氧化铝；含黄铁矿多的高硫煤矸石可以用于生产硫酸、硫酸铵等化工产品、复合肥料；用含方解石、石灰石等碳酸钙多的煤矸石可生产氧化钙，或者直接当石料用；含石英多的可以加工生产人工砂。凡是这些可利用价值较高的煤矸石，我们均可成为优质煤矸石。但是，不是所有的煤矸石都可以生产这些有较高价值的产品，更多的煤矸石因为所含利用有价值的物质都较少，或开发加工成本太高等原因而不能被重视和充分利用，这些我们可成为劣质煤矸石。

  对于这些没有其他更好用途、没人利用的劣质煤矸石，除了填坑铺路之外似乎就没有什么用途了，有的填坑铺路都不能用，被遗弃堆积成煤矸石山，或被倒到深山沟里，造成严重的环境污染。其实这些劣质煤矸石绝大部分都可以采用先进、科学、合理的工艺技术用来生产优质煤矸石烧结砖。

1 首先对煤矸石进行化学、物理性能检测和烧结热工试验

   不论什么原料，能不能做砖，都首先应该对该原料进行化学、物理性能检测和烧结热工试验，对劣质煤矸石更不能例外。主要检测的项目有化学成分组成、发热量、塑性指数、干燥敏感系数、颗粒级配、硬度、干燥线收缩、焙烧线收缩、烧成温度、烧成温度范围、烧成后吸水率、石灰爆裂试验和泛霜试验等，必要时还需要检测它的矿物成分组成。通过分析检测和试验获得数据，确定该煤矸石是否可以用于生产烧结砖；可以生产什么砖（实心砖、空心砖还是空心砌块等）；以及采用什么工艺、设备和什么窑炉来生产。只有各项检测参数和试验指标均在适当合理的范围之内，才可以考虑建厂使用。必要时，有条件的企业还因进行工业化试验（中试），切不可轻易盲目建厂生产。

   需要强调的是，在测定煤矸石的塑性指数时，需把全部试样破碎到1mm以下，然后用液塑限联合测定仪检测。因为同一种物料，颗粒的大小对该物料的塑性影响很大。例如某地的煤矸石，粉碎到1mm以下时测得的塑性指数时7.2，同样这种煤矸石粉碎到0.5mm时测定的塑性指数是11.2，差别很大。这是因为原材料颗粒愈细小，比表面积愈大，水对颗粒的结合力越大；加水后的泥料毛细管半径愈小，毛细管力增加，因此塑性增高。一般工业生产普通砖的原料粒度控制在2mm以下，实验室确定原料破碎颗粒1mm以下测定塑性指数，比较接近实际生产时原料破碎控制放大控制到2mm，容易造成测定仪平衡锥下落时被较大颗粒挡住受阻，影响测试结果不准。

   另外，煤矸石发热量的测定方法目前没有国家标准，实际工作中都是按照按GB/T213-2003《煤的发热量测定方法》测定，但是煤矸石是低热值、灰分多、挥发分少的可燃物，在氧弹仪中的燃烧情况和煤的燃烧情况不同，表现为点燃不易和燃尽时间较长，试样量和燃烧时间都应该和煤样有区别。更不可用工业法热量的，公式很多，分别针对不同的煤种有相应不同的应用公式，而对煤的经验公式都不适用于煤矸石。

2 劣质煤矸石生产烧结砖的焙烧工艺特点

2.1 劣质煤矸石物理、化学性能测试

判断劣质煤矸石化学、物理性能检测和烧结热工试验的各项指标数值是否可以制砖。

判定方法基本和判断黏土、页岩制砖一样，但最主要的不同就是两类物料的发热量（或烧失量）差别很大。因为煤矸石含有比黏土、页岩高许多的可燃煤炭，发热量较高，制成坯体入窑焙烧时，所含的可燃物，可以满足提供制品焙烧需要的热量，决定了生产工艺必须采用内燃焙烧工艺。

2.2 劣质煤矸石发热量的测定及相应焙烧工艺

如果劣质煤矸石的化学成分和物理性能均适合制砖，那它的发热量就成为决定生产工艺技术的主要因素。当其低位发热量（下同）在400×4.17kJ/kg左右，比较适合生产全煤矸石、全内燃烧结砖，基本不需掺配其他物料和燃料。

如果发热量较高，则成为超内燃焙烧了，一般超内燃全煤矸石制砖原料的发热量最高为600×4.17kJ/kg左右。对于这种超内燃焙烧，由于含有的煤炭过多，则需要改变焙烧生产工艺，在严格控制焙烧温度的同时，延长焙烧时间，把所含有的碳“慢慢”燃尽。这种延长焙烧时间的方法明显会降低窑炉的产量，那就可采用根据发热量超值的多少专门设计适当加长的焙烧隧道窑，按合理焙烧制度，把过多的燃料经过较长的隧道窑“慢慢”燃尽。有资料报道，国外有用200m长的隧道窑焙烧发热量为700×4.17kJ/kg的煤矸石生产烧结砖。

焙烧全内燃或内燃的隧道窑要在窑头、窑尾均要设置两道窑门，并酌情设计安装余热回收系统（余热锅炉、余热发电等）、电气再燃系统、增加烟气哈风调控系统、循环风系统、急冷助燃系统、窑外古风系统、窑底平衡降温系统、富余热量排放系统等。要能很好控制制品在较低温阶段燃烧和烧成温度范围内将坯体内的过多可燃物缓慢燃尽，方能确保生产优质产品（产品强度科大MU20以上）。

煤矸石发热量较高超内燃的制品焙烧时，内含的煤炭等可燃物在窑内燃烧时，产生的热量超过制品焙烧需要的热量。吐过不及时将多余的热量抽取，窑内温度会很高，超过制品焙烧需要的合理的焙烧温度，制品会因过热过烧而严重玻化，轻者互相粘连，严重的会塌坯倒垛。多以，焙烧超内燃窑炉余热抽取系统需要设计配置较高，即抽取余热的位置相对要多，或换热面积要大；余热抽取热量要多，或换热效率要高，将多余的热量尽量及时抽取走，防止窑内过多的热量集聚而窑温过高。

全内燃煤矸石坯体码窑密度相对窑稀，超内燃码窑则窑更稀。超内燃码窑则要更稀。比如拉大坯体与坯体之间的缝隙，加宽坯垛与坯垛之间的间隙等。除此之外，还可以根据具体情况采取每车或少码半垛、或少码一垛、或少码一排垛、或少码半车等，必要时甚至可以间隔机车进一辆空车，以防止窑内热量过多，保证窑内温度不要超高。

如果煤矸石发热量过低，还要采用全煤矸石、全内燃焙烧，则需在制坯原料中掺配适量原煤。如果是部分内燃焙烧，则可通过窑顶投煤孔适当补充投煤，但窑顶投煤会明显增加烟气颗粒物排放浓度，建议尽量不要采用窑外投煤方法。不过，一般发热量过低的煤矸石含有其他物质较多，大多都是优质煤矸石而被用于他用，大多轮不到砖厂做砖使用。

对于发热量过高的煤矸石，还可以先采取脱碳处理，使煤矸石脱碳后的热热量达到400×4.17kJ/kg左右，变可以直接生产全煤矸石烧结砖。作者：王晋麟