摘要

    本文系统阐述了隧道窑砖厂协同利用煤系高岭土（特别是煤矸石型高岭土）进行烧结砖生产的工艺技术，涵盖原料特性、烧结工艺分类（粗烧与细烧）、隧道窑结构与温度控制、窑车规格、产量与投资分析等内容。通过整合现有生产实践与技术参数，旨在为资源综合利用型砖厂提供科学参考，推动固废资源化与绿色建材发展。

一、引言

    随着国家对生态保护与资源循环利用的日益重视，煤系高岭土——尤其是来源于煤矿开采副产物的煤矸石型高岭土——因其富含高岭石矿物且具备一定热值，已成为烧结砖行业重要的替代原料。隧道窑作为现代砖瓦生产的核心设备，具备连续化、自动化、热效率高等优势，与煤系高岭土的协同利用形成“变废为宝”的典型路径。本文结合实际生产经验，对相关技术要点进行系统梳理。

二、煤系高岭土原料特性

1. 来源与分类煤系高岭土主要赋存于煤层夹层或顶底板中，以煤矸石形式伴生。其中高岭石含量通常在60%~85%，伴有少量伊利石、蒙脱石及石英。煤矸石型高岭土因含碳质，具备一定发热量（低位热值约200~1500 kcal/kg），可部分替代外加燃料。【内蒙、山西某些地区资源丰富】

2. 加工形态

○ 粗颗粒型：粒径>0.5mm，常用于“粗烧”工艺，作为骨料参与配料；

○ 细磨粉体：经雷蒙磨或球磨机研磨至200目以上，用于“细烧”工艺，提升坯体致密性。

三、烧结工艺分类

1. 粗烧工艺（内燃烧结）

○ 特点：以煤矸石高岭土为主要原料，若热值不够可掺配部分煤，利用其自身碳质实现“内燃”烧结；

○ 燃料方式：不额外添加或少量添加煤粉，依靠原料中固定碳在高温段氧化放热；

○ 适用产品：普通烧结多孔砖、空心砌块；

○ 优势：节能降耗，降低燃料成本，适合资源就近利用；

○ 挑战：热值波动大，需严格控制配比与粒度，防止过烧或欠烧。

2. 细烧工艺（外燃高温烧结）

○ 特点：采用精细加工的煤系高岭土粉体，配合外加天然气等清洁燃料；

○ 燃料方式：天然气喷枪供热，实现温度精准控制；

○ 烧结温度：1050℃~1180℃，部分高强砖可达1200℃；

○ 适用产品：高品质高岭土煅烧；

○ 优势：产品外观规整、强度高、收缩均匀，适合外燃隧道窑精细化生产。

四、隧道窑系统设计与运行参数

1. 窑炉规格（典型配置）

○ 长度：90m~150m（根据产量定制）

○ 内宽：3.0m~4.8m（常见3.6m与4.2m）

○ 高度：1.8m~2.2m（净空）

○ 结构：三带划分明确——预热带、烧成带、保温冷却带

2. 温度制度（以4.2m内宽隧道窑为例）

3. 烧结周期与产量

○ 周期：24~36小时（视产品规格与窑长而定）

○ 日产量：

■ 90m窑：约6万~8万标砖/天

■ 120m窑：约10万~12万标砖/天

■ 150m窑：可达15万标砖/天以上

○ 产能影响因素：原料塑性、成型压力、干燥效率、窑车装载密度

4. 窑车规格

○ 尺寸：常见2.8m×1.1m×0.8m（长×宽×高）

○ 装载量：每车可码放标砖800~1200块（视码坯方式）

○ 材质：耐热铸铁或耐热钢，配备沙封槽与牵引销

○ 间距：窑车内间距通常为0.2~0.3m，确保气流循环

五、投资与经济效益分析

1. 典型投资规模（以120m隧道窑为例）

○ 窑体建设：约300~400万元

○ 配套设备（破碎、制粉、挤出、干燥室等）：500~700万元

○ 天然气系统（细烧线）：150~200万元

○ 自动化控制系统：80~120万元

○ 总投资：约1000~1500万元（视地区与配置浮动）

2. 运行优势

○ 利用煤矸石可享受固废综合利用税收优惠；

○ 内燃烧结可降低燃料成本30%以上；

○ 高附加值产品可通过细烧工艺实现溢价销售。

六、技术挑战与优化建议

1. 挑战

○ 煤矸石成分波动大，需建立原料均化系统；

○ 高岭土塑性偏低，需掺配优质黏土或添加增塑剂；

○ 天然气烧结对空燃比控制要求高，需配备精密燃烧系统。

2. 优化方向

○ 建立原料预处理均化库，稳定配比；

○ 采用高压挤出成型（1.8MPa以上），提升坯体密度；

○ 引入红外测温与窑压自动调控系统，实现智能化烧成。

七、结语

    隧道窑砖厂协同利用煤系高岭土，不仅是对矿产资源的高效利用，更是践行“双碳”战略的重要路径。通过“粗烧”实现节能降本，通过“细烧”提升产品附加值，结合科学的窑炉设计与温度控制，可实现经济效益与环境效益的双赢。未来，随着智能化与绿色制造技术的深入，煤系高岭土将在新型建材领域发挥更大价值。