利用煤矸石生产建筑材料及其对性能特性的分析

摘 要：作为采煤与选煤过程之中的抛弃物，对煤矸石进行长期堆放，不仅会占用大量土地从而造成土地资源的浪费，还可能对水质以及大气等造成污染。对煤矸石进行回收利用，利用煤矸石进行建筑材料的生产，可以有效地控制土地资源的浪费，还能够造福于生态环境，并且能够产生一定的经济效益。本文将对煤矸石的化学成分进行分析，并着重探讨煤矸石在生产建筑材料之中应用。

关键词：煤矸石；建筑材料；烧制砖；水泥

中图分类号：TU521 文献标识码：A 文章编号：1671-3362（2013）11-0200-01

1 煤矸石的组成以及分类

要想对煤矸石进行再利用，就必须要对煤矸石的组成以及化成成分进行充分的了解和分析，只有这样做才能实现对煤矸石科学合理的利用。在通常情况下，煤矸石主要被分为煤巷矸、井研巷矸、洗选矸、剥离矸和自燃矸六大种类。

若按照岩石内的矿物成分对煤矸石进行分类，则煤矸石主要有高岭石泥岩、伊利石泥岩、石灰岩、砂质泥岩等。在实际运用过程中高岭石泥岩以及伊利石泥岩主要可以用于生产多孔烧结砖、建筑陶瓷、含铝精矿等。石灰岩主要可以用于生产胶凝材料或是改善土壤性质的石灰等。而砂质泥岩和砂岩则可以用以生产碎石片以及混凝土中的骨料等。

通过对煤矸石中硅铝（SiO2，Al2O3）等化学成分的比例的确定，也可以区分各种煤矸石之间的用处。在采用硅铝比的情况下，可将煤矸石分为三个等级。

根据煤矸石中碳的含量的差异，也可以对煤矸石进行分类：第一类，碳的含量小于4%；第二类，碳的含量在4%～6%之间；第三类，碳的含量在6%～20%；第四类，碳的含量大于20%。第一类与第二类煤矸石主要可用于混凝土骨料或是回填矿区的采空区等，而第三类可以被用于生产砖或水泥等建筑材料。

煤矸石中的硫的含量，也是对煤矸石进行分类的重要指标之一。根据硫含量可以将煤矸石分为四类：第一类，硫的含量小于0.5%；第二类，硫的含量在0.5%～3%之间；第三类，硫的含量在3%～6%之间；第四类，硫的含量超过6%。对于第四类煤矸石，可以对其中的硫精矿进行处理回收。

2 煤矸石生产建筑材料的性能特性和技术要求

2.1 利用煤矸石烧制砖

由于我国大部分的煤矸石主要成分为粘土矿物，因而在制砖方面，煤矸石有很大的用武之地。在采用煤矸石制砖时，应当根据其物化性质而确定。

煤矸石砖的烧制程度和质量直接受到煤矸石内化学成分的影响，表1是烧结砖对于煤矸石原料化学成分的要求。

SiO2作为一种在砂质岩石以及泥质岩中的一种瘦化剂，可以有效地将煤矸石内泥料的塑性进行降低，从而减少砖胚在烧制过程中的收缩作用。SiO2在焙烧的过程中，多次发生晶体转变，产生的体积膨胀率为0.2%～14.7%，致使制品发生体积变化，进而产生应力，当SiO2含量超过了75%时，应力引起制品的力学强度降低，特别是抗折强度降低显著，同时在胚体进入高温段（>870℃）时会发生爆炸，从而严重影响制品的质量[1]。因而，在对煤矸石进行烧制之前，应当选用SiO2含量在55%～70%的为佳。

Al2O3通常是以一种铝酸盐矿物的形式存在于煤矸石之中，这种煤矸石主要包含了高岭石以及伊利石。此种铝酸盐矿物能在煤矸石之中起到一种塑化剂的作用，可以有效地提高煤矸石的塑性指数，从而对胚体的强度能有一定程度的保障。但是当铝酸盐的含量在超过了35%的时候，烧制品会出现欠火的现象。因此，在对煤矸石进行烧制之前，应当选用Al2O3含量在15%～25%的为佳。

2.2 利用煤矸石生产水泥

煤矸石在水泥的生产之中，其本身就可以代替粘土而作为水泥的熟料进行使用，在实际的生产应用之中，通常会用煤矸石作为早强水泥的原料或是以自然煤矸石作为熟料水泥的生产原料。

由于煤矸石的化学成分与粘土较为相近，但是混合煤矸石以及洗煤矸石在实际应用上仍有差别。在选用煤矸石时，由于洗煤矸石普遍存在着Al2O3含量较高的现象，为了避免在熟料中形成大量的铝酸三钙，因此应当在配料的过程中掺入适量的石膏以及萤石复合矿化剂等降低铝酸三钙的含量，以提高熟料的质量。表2为粘土与混合煤矸石和洗煤矸石的化学成本的比较。

在运用煤矸石代替粘土烧制水泥熟料时，应当注重选料以及配料的问题，选料和配料一定要使所配生料的化学成分与各率值满足生产水泥熟料的要求[2]。

3 结语

我国每年通过采煤选煤而排弃的煤矸石大概在1.4亿t左右，通过对煤矸石进行回收并用于建筑材料的生产之中可以有效地在避免环境污染的同时，还能产生良好的社会以及经济效益。因此，对煤矸石在建筑材料的生产中的应用进行推广，有着良好的发展前景。

参考文献

[1] 彭家惠.利用页岩和煤矸石生产烧结多孔砖[J].砖瓦，2010（5）.

[2] 陈士香.用煤矸石代替粘土配料生产优质水泥熟料[J].水泥，2010（3）.

作者简介：陈立东（1973-），男，汉族，山西太原人；哈尔滨建筑大学本科毕业（学士），沈阳建筑大学在职研究生毕业（取得硕士学位）。山西建筑职业技术学院任教，职称：讲师。研究方向：建筑材料、施工管理等。

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