6、目视直观判别煤矸石矿物构成表

6.1

（1）目视直观判别煤矸石矿物成分构成表

这几种矿物间的关系对产品质量的影响：高岭石、伊利石、长石、石英这几种矿物，只要按照一定比列进行组合，即能生产出合格的烧结砖。为了便于分析此时，采用化学成分分析法，由于这几种矿物均含有Si0₂和A1₂0₃，这是共性，业界通常认为硅铝之比不超过2.5即可制砖。

（2）满足制砖原料的化学成分基本要求表：

6.2煤矸石的化学成分对产品质量的影响

通过上述表格中的含量要求，直观地告诉了结果。下面详细的把煤矸石中化学成分存在形式 和对成品砖的影响，做一叙述：

(1)Si0₂二氧化硅以游离状态存在于砂岩、砂砾岩和伊利石及云母等矿物中，含量55-70%。对生产的影响如下：

1)因其为瘠料，陈化后颗粒表面的水化膜 薄，保水性差，因而塑性低，给成型带来难度。

2)降低坯体在干燥中变形与收缩，助于缩短干燥周期；

3)根据粉碎后粒度大小，对窑炉的烧温度高低有影响；粒度细小，二氧化硅有助熔作用， 焙烧温度不能高于实验室最高温度，否则焙烧后 砖就粘连在一起，影响砖的完整面和合格率：粒 度偏粗时，应适当提高焙烧温度，否则出现欠火。

4)二氧化硅含量若超过75%，坯体在高温段会发生爆炸现象、抗压强度降低，尤其是抗剪切 能力明显下降。

由于a石英晶体和B石英晶体在焙烧过程中 发生多次晶格形态的相互转化，每一次的晶格转 化均使坯体内的应力重新改变，所以为提高成品 砖的合格率，可在煤研石破碎前利用筛选的方法 来剔除大块的砂岩和砂砾岩。

(2) A1₂0₃氧化铝在煤矸石中多数是以含水 硅酸铝(x A1₂0₃·y Si0₂·nH₂0)的形态存在，因其矿物组成的不同，三者之间的分子关系也发生变 化，其含量在15-25%为宜，作用：

1) A1₂0₃含量的高低，一是影响熔烧温度 是影响成品砖的合格率。原因是A1₂0₃是耐火材料的主要原料，它在砖坯内含量越高则要求烧结温度要越高，否则出欠火砖。

2)含A1₂0₃量增多后，亲水性也增加，颗粒表 面水化膜加厚，能提高物料的可塑性：在焙烧过 程中加大坯体的收缩量。

3) A1₂0₃能提高成品砖的抗压强度等力学性能。

(3) Fe₂0₃在煤矸石中多以黄铁矿(FeS₂) 形态存在，其含量宜在2-8%：含量过高则成品表 现为黑斑或突出的铁瘤：作用

1)在氧化气氛中，Fe₂0₃是着色剂：当其含量小于1%时，砖呈黄白色：当其含量大于9%时，砖 呈深红或紫红：总之，含铁量越高，成品砖的颜

2)在还原气氛中，高价铁被还原后与二氧化 硅共同形成共熔物降低熔点，降低砖坯的培烧温 度，是助熔剂；

3)含量高窑炉烟气中硫含量愈高，脱硫费用 增加

（4）Ca0

在煤矸石中多以CaC0₃的形式存在，含量不超 过3%：砖坯中的CaCO3在焙烧温度550-960℃时 分解生成Ca0。当生成Ca0的量在5%左右时，出窑 的砖在湿度大的环境中，吸潮后CaO的体积增大 1.5-3.5倍，易发生石灰爆裂：所以控制其含量的 办法在煤研石破碎前利用筛选的方法来剔除大块 岩石(石头)。

（5）Mg0

 在煤矸石中以MgCO₃形式存在于白云石中，在 大多数情况下与CaCO₃同时存在于岩石中。MgCO₃在 400-760℃分解生成MgO：如果生成的MgO含量过 高时，在外界环境适宜的情况下，成品砖会发生 镁爆裂：镁爆裂事故有隐蔽性：一是砖体出现镁 爆裂现象所需要的时间比Ca0要长得多，往往是在 砖砌成建筑物20多天后出现：二是很容易让人误 以为是石灰爆裂。例如2011年河南省郑州就出现 起八栋低层砖混住宅楼主体完工后，因砌体爆 裂被拆事故，当时被称为“楼脆脆”事件:2012 年安徽省某地也出现类似的现象：当时被定性为 石灰爆裂。随着对砖的生产厂家的仔细调研，分 析其使用的原料一煤矸石中镁的含量高：结合 废弃物镁渣代替石灰砌墙后，墙体在一年后倒 塌。有专家提出了“镁膨胀”是造成“楼脆脆 原因的见解。通过实验初步测定：Mg0在吸潮后形成Mg(OH)₂体积膨胀148%：由于MgCO₃是溶于水盐 通常附着于砖的表面而出现泛霜现象。Mg0，所以 MgO是具有潜伏性破坏砖体结构的物质。

(6)S

S通常存在于硫铁矿(FeS₂)和硫酸盐中， 是有害物质；它在焙烧在过程中生成S0₂：一是 S0₂+H₂0=H₂SO₃，将腐蚀干燥窑和焙烧窑的铁件，如 管道、窑车、余热锅炉、风机：二是二氧化硫， 对人的呼吸道、眼粘膜有刺激作用，对空气污 染：三是与砖表面的金属离子结合，生成可溶性 硫酸盐而泛霜，所以其含量宜控制在2%以下。

7、结论

通过对煤矸石的矿物组成和化学成分对比分 析后，在利用煤矸石制砖时，虽然蒙脱石能提高 原料的可塑性，但因干燥敏感性较大，容易使砖 坯在干燥过成中出现裂纹等危害性后果，因此其含量通常不高于3%，但是在特殊条件具备的情况 下可控制在10-15%，通过掺加黏土质页岩和黏土 来降低干燥敏感性。

通过上述实例和相关原料工作机理的分析 可以这样讲：如果以煤矸石中不含黏土矿物或含 黏土矿物比例不足的做烧结砖的原料，将无法生 产合格的煤矸石烧结砖，所以煤矸石中含有匹 配合理的黏土矿物是生产烧结砖最基本的物质基 础。进一步验证了烧结砖工艺过程四个重要的组 成部分，即原料是根本、成型是基础、干燥是保 证、焙烧是关键，是相互依存，依次影响下 道工序的：阐明了作为烧结砖原料——煤矸石， 是生产线的基础性材料，基础不牢则“地动山摇”

总之，原料—煤矸石中的矿物组成及化学 成分对烧结砖生产工艺过程及产量、质量有决定 性的影响。摘至：《砖家》作者：庄红峰