粉煤灰烧结砖生产工艺的特点.doc

粉煤灰烧结砖生产工艺的特点
人类制造和使用砖瓦的历史已经有几千年,但无论是我国还是世界其他各国,历史上长久以来用于烧砖的原料几乎全是粘土。我们现在用粉煤灰替代粘土作为原料生产烧结砖,在生产工艺技术方面与粘土制砖相比有许多不同,有的方面甚至是完全的不同。
一、粉煤灰与粘土物化性能不同的主要特点
(二)、矿物成分不同特点
可以用来制烧结砖的粘土中含有的矿物很多,其中对制砖有用的、所必须的、最基本的矿物有四类,这就是高岭石、伊利石(水云母)、长石和细粉状的石英类,我们可以称这四类矿物为制砖的基本矿物。其中的高岭石、伊利石为粘土矿物。粘土矿物在制砖过程中的主要作用之一是提供可塑性,再一作用是在高温焙烧时能形成莫来石。例如高岭石加热形成新物相过程的普通化学反应式为:
Al4[(Si4O10)](OH)8 2Hl2O3•SiO2+2SiO2+4H2O
高岭石莫来石方石英水
而莫来石是一种硬质的抗化学侵蚀的物相,其细长的晶体结构使制品的强度增高,是使制品具有较高机械强度的主要原因。伊利石在焙烧后的新生物相主要也是莫来石。而长石和石英属非粘土矿物,起着成型后产品中控制收缩和变形的填充料的作用。在焙烧阶段,长石则是一种助熔剂,易玻化,补偿了耐火粘土矿物和石英不易熔融的不足;石英除为惰性填充料外,它还起着提供干燥和焙烧过程中坯体强度的作用。因此,我们可以这样认为:只要有这四类矿物,并且只需有这四类矿物,按适当的比例配合之后,(一般粘土矿物合计占总量的50%以上)就可以生产出各种高质量的传统烧结砖瓦制品。
实际上自然界的粘土还存在有许多种其他矿物,我们称为制砖的非基本矿物,它们有的对制砖有益,有的无害,但有的确实有害,或者至少是无益的。例如:方解石可引起石灰爆裂等。从这一点来讲,也不是所有的粘土都可以直接用来制烧结砖的。
有的页岩也可以用来制烧结砖,是因为页岩是由远古时代的粘土经自然界长期物理成岩作用下形成的沉积粘土岩,它们的前身本来就是粘土,它们的矿物成分没有经过化学作用因而基本没有什么变化,所以经粉碎后可以当做粘土一样用来制砖。煤矸石是含有炭的页岩,其矿物成分和形成它的粘土相当,只不过夹杂一定量的有机炭成分,所以煤矸石破碎后也可以用来做砖。但如果是经自然界长期的物理和化学成岩作用形成的页岩(包括含炭的煤矸石),则不适宜制砖,因为有化学作用下原来的矿物会发生反应,形成新的含有较多为石灰石、方解石、白云石等新矿物,则对制砖不利。从这一点来讲,也不是所有的页岩或煤矸石都可以直接用来制烧结砖的,起码不能生产全煤石砖。
而粉煤灰则和粘土、页岩完全不同。它是煤炭经粉碎后,在锅炉内高温燃烧后的灰烬。粉煤灰的前身是煤炭,煤炭除含有有机炭外,也夹杂有一定量的粘土矿物与非粘土矿物,但经高温燃烧过程后,剩余的灰烬的成份则与其前身大不相同,和粘土的矿物成分则更不相同。粉煤灰中存在的晶体矿物主要是晶态莫来石和低温石英,很少有高岭石、伊利石等粘土矿物,而大量的是无定形玻璃体和有机碳。
(详见附表)
我国31个电厂的35种粉煤灰矿物组成均值及范围(%)
因其矿物组成与粘土完全不同,所以用粉煤灰做原料烧结砖的机理,则与粘土烧结砖完全不同。
(一)化学成分组成的特点
大家都知道,适合烧结砖的粘土原料的化学成分有一定的基本要求(%):
SiO2 Fe2O3 A