1、煤矸石生态砖的应用前景分析摘要：经济腾飞的中国，孕育着无限的商机不可否认我们拥有了更加富裕的生活，同时也带来了一系列的环境问题，资源浪费、环境污染、臭氧层空洞、热岛效应等。有人一针见血的指出我们是在使用子孙的资源，创造今天的财富，那么我们的子孙后代将何去何从？这值得深思。 煤矸石(是煤炭生产过程中产生的岩石统称。包括混入煤中的岩石、巷道掘进排出的岩石、采空区中垮落的岩石、工作面冒落的岩石以及选煤过程中排出的碳质岩等。) 是一种工业废弃物，大量堆放占据土地、它所释放的粉尘、有毒气体，污染大气和地下水，严重影响人民身体健康。现实中的种种案例，触目惊心。 煤矸石生态砖，其骨料运用的是煤矸石而不是石子
2、，做到了变废为宝；其成型工艺一改传统的烧结形式，摆脱了对煤炭资源的依赖，实现了真正意义上的节能环保无污染。 关键词： 煤矸石；环境保护；生态砖；生态护岸 中图分类号：S891+.5 文献标识码：A 文章编号： 1 良好的产品前景 当前中国城市化进程不断加快，基础建设行业空前繁荣，随着经济的不断发展，绿色环保理念不断深入人心，所以建筑材料中绿色环保材料市场急剧膨胀，生产销售队伍不断发展壮大，大多数企业的烧结砖产品同质化的现象已不可避免，其他生态砖在性能上基本达到了环保要求，但是其成本高于普通砖，失去价格优势难以打开市场。 而煤矸石生态砖具有良好的透水性、保水性、耐腐蚀性以及较高的强度，有利于调节
3、城市地表温度和湿度，减少空气污染，降低热岛效应，有利于河湖的护坡固堤。另外, 生态砖特殊的多孔结构，还具有吸收噪音，减轻城市噪音污染的功能；其表面硬度高，抗压强度大，颜色多样，造型各异，用于人行道、绿荫道、公园、广场地面的铺设，大大提高城市绿化率，对美化、保护整个城市的生态环境具有重要意义。 其生态环保作用完全契合目前国内发展形势，相信在国内市场将会有良好的发展，而煤矸石生态砖也会被越来越多的人接受。 生态护岸技术虽然属于一个比较年轻的领域，但它的应用已有实践积累，已有很多研究成果和文献记载。随着社会经济的高速发展，经济社会可持续发展概念的提出，生态护岸将成为航道护岸工程的必然趋势。我们应该不
4、断地完善生态技术体系，使其实用性与科学性进一步融合，并及时加深其工程的理论内涵和适用范围。 在未来的生态护岸工程中应该更加重视提高生物措施的技术水平以减少对工程措施的依赖，加强植被的实用性以及组合应用研究，特别是乡土植物品种；进一步加强植被根系与其载体的相互作用关系方面的研究；加强生态护岸的生态效益、经济评价和社会评价等方面的研究，不断完善生态护岸的理论基础。加强生态护岸的标准化、规范化研究，制定一套统一的设计与施工规范。 生态砖护岸是现阶段及将来护岸工作的发展趋势和新要求，同时也是预示着我们水利工程建设发展到“要还自然于河道”的一个重要历史阶段。在大力提倡崇尚自然、重塑生态河道的工程中，人与
5、自然的和谐统一在越来越多的河岸护岸工程建设中被要求，做到既要满足护岸固堤的最基本需要，又要尽可能地从生态的、可持续发展的角度来处理河道护岸工作。同时，在生态护岸建设中也会尽快地融入一些新材料、新技术和新的设计 图 1-1 生态砖护岸 理念，会用生态的手段来解决生态的问题，在护岸的建设当中会切实落实和体现可持续性发展的生态理念。在推广生态护岸技术的过程中，使得河流重现清澈见底、鱼虾洄游、水草茂盛的自然生态之美，从真正意义上实现“人经济社会环境”这一复合生态系统的和谐健康发展。 2 产品介绍 2.1 建筑节能状况 自 20 世纪 70 年代世界性的石油危机爆发，能源危机给人们敲响了警钟。人们开始关
6、注占能源 30%40%的建筑能源消耗，而我国城乡与住房建设的增长速度居于世界之首，在如此背景下，节能减排问题已迫在眉睫。 2.2 生态砖的产生背景 传统的河流整治中，护岸大多采用普通混凝土和浆砌石等硬化材料，它们在保持岸坡结构稳定性的同时，对生态、景观等产生了不良的影响。煤矸石生态砖就是在这一背景下产生的，它是指满足护岸固堤标准要求的基础上，应用活的植物和土木工程措施相结合构筑的透水透气的河流护岸生态砖。 2.3 煤矸石生态砖的技术现状 煤矸石生态砖是以煤矸石为主要骨料的免烧砖工艺所生产的建筑材料。煤矸石生态砖除了具有护岸固堤的基本功能外,还在生态系统的营造、增强城市的生态景观、滞洪补枯、调节
7、水位、增强水体的自净功能、加强河流水与地下水的循环等方面具有重要的作用，主要运用于河道、湖泊、水库以及城市人行道、绿荫道、公园、广场地面的铺设等，因此,煤矸石生态砖护岸一经提出,便引起了极大的反响。 图 2-1 非烧结煤矸石生态砖停车场 2.4 国外对生态护岸的研究 发达国家很早就进行河流护岸的生态化改造,如瑞士和德国在 20 世纪 80 年代末就提出了捆材护岸、沉排、草格栅、干砌石等生态护岸形式，在大小河流均有较多的实践;美国常用的有土壤生物工程护岸技术；日本在河流护岸整治方面师法欧美，并加以了改进，有植物、干砌石、石笼、生态混凝土等护岸技术，在河流整治中取得较大成功。国外对生态砖护岸技巧的
8、研究起步较早。日本在 10 年前就提出“亲水”的概念，开展了“创造多自然型河川打算” ，河流多采用自然型河流治理法进行整治，其主要采用植物堤岸、石头及木材护底的自然河堤。欧洲许多国家在进行护岸工程设计时，非常注意沿岸的景观与生态系统，尽最大可能地参照采用天然状态下的河海岸情势，避免以建筑物的情势去损坏自然生态系统的平衡。荷兰提出“给河流供给更多的空间”的口号，他们认为河岸堤防是河流自然系统中的一个组成部分，是形成从河道水流到陆地的一种转换，反之亦然，绝不能将两者孤立起来。 2.5 国内生态护岸的尝试 近年来，我国许多省市在生态砖护岸的研究上也做了许多尝试，特别是在城市河道治理中积累了必要的经验
9、。上海市青浦区在章浜河整治中采用多种生态护岸形式并举的方法，取得了良好的社会效益和生态效益；广东省中山市岐江公园的栈桥式生态亲水湖岸，在实现了水位变更较大的情况下，仍然具有生态和美的效果。 图 2-2 各国生态砖产量占砖产量的百分比柱状图 2.6 煤矸石的综合利用 煤矸石生态砖以煤矸石为骨料，煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物，是在采煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。其主要成分是 Al2O3、SiO2，另外还含有其他元素和微量稀有元素。中国是一个煤炭大国，而且徐州是一个煤炭资源非常丰富的地区，存有大量的煤矸石，所以本产品原料特别丰富。而且煤矸石的大量堆放，不仅压占土
10、地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响居民身体健康。如辽宁本溪矿区曾发生过因矸石自燃造成人员中毒死亡的事故。保护环境是中国的基本国策，随着国家环保执法力度的不断加大，人们对环境质量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题变得越来越迫切，煤矸石作为粗骨料制造护岸固堤生态砖将成为变废为宝，解决污染的有效途径。 2.6 生态砖行业政策 党的十七大提出建设生态文明，并把加强生态保护和建设作为实施可持续发展战略、构建社会主义和谐社会的重要内容。2008 年 7 月，国务院召开了
11、第一次全国环境保护工作电视电话会议，李克强副总理出席会议并发表重要讲话，要求切实把环保放到更加重要的战略位置，提出了“以奖促治、以奖代补”等重要政策措施。中央财政首次设立环保专项资金 5 亿元，推进环境综合整治。2009 年 2 月，国务院办公厅转发了国家发展改革委、财政部、环境保护部 3 个部门关于实行“以奖促治”加快解决突出的环境问题实施方案 （国办发200911 号） ，对实施“以奖促治”政策，做出了总体部署，中央财政又安排专项资金 10 亿元，进行环境综合整治“以奖促治”政策的实施。 财政部、发改委印发了关于开展节能减排财政政策综合示范工作的通知决定“十二五”期间，在相关城市开展节能减
12、排财政政策综合示范，并选定了北京市、深圳市、重庆市、杭州市、长沙市、南京市、济南市、合肥市等 8 个城市作为首批示范城市，明确以地方政府为责任主体，以城市为平台，加大各项节能减排财政政策整合力度，加快体制机制创新，积极推进经济结构调整和发展方式转变 ，促进实现“十二五”节能减排目标。 3 广阔的市场前景 “十二五”大力强调节能减排，绿色环保。一系列政策显示出生态砖与环境生态一体化已是大势所趋。 我国是一个多水域的国家，当前经济发展迅速，正处于公共基础设施建设的黄金时期，所以护堤砖的内部需求量很大。就拿徐州地区来说，徐州市政府对于黄河故道、京杭运河的治理投入逐年增大，所以在徐州地区做煤矸石生态砖
13、项目，整个市场需求量同样很大。 从当前环境形势来看，国家非常重视护岸护堤建设材料的研究与开发。国内近几年也开始了这方面的尝试，但大都局限于直接引进或介绍国外已有的技术和施工经验。煤矸石生态砖，在国内尚属少见，所以市场前景十分巨大。在行业快速发展的背景下，生态砖制造企业数量先增加后趋于稳定状态，而行业需求量却呈现增长状态。国外生态砖的市场占有率均达到 60%以上，而我国生态砖市场占有率不足 10%。目前全国生态砖的市场容量九千多万立方米，并且每年以超过 20%的幅度急剧增长，保守预测 2018 年生态砖产值将达到 819 亿元。 目前，市场上的替代产品有两种：传统砖石和其他品牌的生态砖。与传统的
14、砖石相比，煤矸石生态砖有性能优势。与其他生态砖相比，煤矸石生态砖有价格优势。 非烧结煤矸石生态砖具有良好的透水性、耐腐蚀性以及很高的强度。有利于调节城市地表温度和湿度，降低热岛效应；有利于河湖的护坡固堤。另外, 生态砖特殊的多孔结构，具有减轻城市噪音污染的功能；其颜色多样，造型各异，用于人行道、绿荫道、公园、广场地面的铺设，大大提高城市绿化率，对美化、保护整个城市的生态环境具有重要意义。在传统的河流整治中，护岸大多采用普通混凝土和浆砌石等硬化材料，它们在保持岸坡结构稳定性的同时，却对生态、景观等产生了不良的影响。 而近几年来国内外均开始打造生态亲水湖岸，传统材料无法满足现代工程的要求。 新的材
15、料呼之欲出，煤矸石生态砖就是在这一背景下产生的，我们研究的是一种以煤矸石为骨料的非烧结混凝土生态砖。配料运用 30%40%煤矸石，加之 30%的沙子、20%的胶凝剂以及一些外加剂压制而成。 4 简单的工艺流程 4.1 主要工艺流程 分别为：材料激活、配料、搅拌、输送、成型、和养护。 在材料激活上，运用 JFS 激发技术来利用和提高煤矸石的活性，使其具有胶凝性质，从而减少水泥用量，降低成本。 同时运用界面剂 ZS-1/ZS-2，这种复合外加剂具有超强的粘接力，使产品具有优良的耐水性，耐老化性。解决了由于表面吸水性强引起界面不易粘接，致使抹灰层开裂的问题。 4.2 生产主要流程 1.将煤矸石装入料
16、斗经皮带机送至原料加工厂房，经锤式粉碎机粉碎、滚筒筛或振动筛筛选加工成合格物料； 2.送入一级搅拌加水后送入陈化仓进行陈化。把经过陈化的物料用皮带机送入二级搅拌及真空制砖机制成砖坯； 3.砖块成型采用台模合振液压加压成型，采用往返导向喂料装置，成型后可立即堆码，不需托板砖，成型周期短，生产效率高、砖块质量密实强度高、尺寸精确。 4.3 生产流程控制 砖块压制成型时，压力要适当调高一点，16MPa-20MPa 为宜。压制出来的砖块，外观有细小毛孔为宜，以利于提高墙体粉刷牢度与墙体的抗剪强度。成型周期控制在 18s。 刚压制成型的湿砖需手工抬放，应注意轻抬、轻放、平放，切忌倾斜而碰伤、压伤下面的砖
17、块；室内静养时,堆放 5 板高度为宜。 砖块需经过 28d 的自然养护期。企业应有与生产能力相匹配的产品养护场地。若有条件时应增加养护时间，以降低砖块的干燥收缩率和增加强度。冬天气温较低，应将养护期延长至两个月。 砖块压制成型后应在人工棚内静养 1-2 天，方可移至场地码堆。没有室内静养条件的，必须在静养砖块上采取封盖、遮蔽等保湿、保温措施，防止风吹、日晒和冷天冻伤砖块。 砖块码堆后应保水养护。目前采取浇水的方法。一般在压制成型24h-36h 以后开始浇水。过早浇水会使砖块的浆头流失，太迟浇水会使砖块脱水。要特别注意砖堆顶面和立面外层砖块的保水，浇水时间视气温高低和干湿状况随机掌握。21d 以
18、后，要保持砖块干燥，必须备有防雨设施。 5 明显的产品优势 5.1 变废为宝 以煤矸石为粗骨料，煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物。煤矸石堆积成山不仅压占土地，而且易发生自燃，排放有害气体和烟尘污染大气环境，影响居民身体健康。矸石淋溶水将污染周围土壤和地下水。而且而本公司将煤矸石作为原料回收利用，则大大改善了矿区乃至当地的生态环境。 5.2 良好的透水性 煤矸石生态砖具有连续复杂毛细孔，孔隙率控制在 10%-20%范围之内，透水系数在 0.1cm/s 以上，保证了水分和空气等小分子物质通过而大颗粒的土壤粒子则不能通过，而传统护坡工程却存在岸坡土壤流失的问题。5.3 具有多功能效应 煤矸石生态砖除了具有护岸固堤，美化岸坡基本功能外，在增强城市的生态景观、调节水位、增强水体的自净功能、加强河流水与地下水的循环等方面具有重要的作用。用于建设无积水路面以及用于缓解城市热岛效应，减轻城市噪音污染。所以，煤矸石生态砖具有护岸、自净、景观和环保的多功能效应。 5.4 造价低廉 中国是一个煤炭大国，存有大量的煤矸石，所以本产品原料特别丰富，以煤矸石作为粗骨料代替普通沙石，将使煤矸石生态砖平均每立方米比传统混凝土砖便宜 80100 元。 5.5 显著的社会效益 以年产量 6000 万块煤矸石生态砖计算,每年将为我国节约 4600 吨煤
