垃圾在制磚工業(yè)中的應(yīng)用

　　我國的城市無論大小，在其郊區(qū)都有一垃圾帶，這些垃圾帶每年都在向附近的農(nóng)村擴展蔓延。城市垃圾主要由以下兩部分構(gòu)成：

　　一是建筑垃圾。從上世紀80年代初開始的大規(guī)模工程建設(shè)，使建筑垃圾量逐年上升。到目前為止，我國城市每年產(chǎn)生的建筑垃圾已達3億立方米，成為垃圾的主要來源。

　　二是生產(chǎn)、生活垃圾。我國城鎮(zhèn)人口在3億以上，每人每天約產(chǎn)生1千克以上的生產(chǎn)和生活垃圾，每年城市生產(chǎn)、生活垃圾總量在1.1億噸以上。

　　以上兩種垃圾每年的總量約在4億立方米以上。目前對垃圾的處理多采用堆棄或掩埋的方式，其結(jié)果一是造成環(huán)境污染；二是占用大量土地，以每立方米垃圾占地0.2立方米計算，每年將占用土地12萬畝以上。

　　由于我國經(jīng)濟還比較落后，工程建設(shè)中仍以砂、石、磚等傳統(tǒng)材料為主。每年因取土制磚有十幾萬畝良田遭到破壞，由于采砂、采石每年有大片的山林草場被毀。其結(jié)果是水土流失，土地沙化。一方面人類的建設(shè)、生產(chǎn)和生活產(chǎn)生大量垃圾在危害著人類的生存環(huán)境，另一方面人們對建材的需求也在破壞著人類生存的環(huán)境。這雙重破壞給生態(tài)環(huán)境帶來了極大的危害。

　　怎樣用生活垃圾制磚，其效益如何，已是人們關(guān)注的課題。

　　垃圾制磚的基本條件城鎮(zhèn)生活垃圾來源于家庭和商業(yè)廢棄物以及街道清掃物，可分為3大類：有機物、無機物和廢物，其中都含有一些水分。

　　水分對制磚而言不是有害物，因為磚坯成型時必須含一定的水分。垃圾含水量隨各組分所占的比例和收集條件而差距較大，一般在20％～60％之間，當(dāng)水分含量太高或采用干粉碎工藝時還需要進行干燥。廢品一般占垃圾總量的5％～10％，因難以徹底回收，而對制磚不利。有機物主要是食品廢棄物，以水果蔬菜皮屑為多，還包括一些廢品及從無機物中難以分出的物質(zhì)，例如紙張、破布、竹木草屑及煤灰中的殘?zhí)康龋话阏祭?0％～70％。這些物質(zhì)含有一定的熱量。

　　磚坯焙燒時可以充分利用這些熱量，但究竟讓有機質(zhì)在磚坯內(nèi)燃燒，還是在磚坯外燃燒，是制磚工藝的一個關(guān)鍵問題。

　　垃圾有機物燃燒后留下的灰燼，與其他無機物的化學(xué)成分基本一致。無機物主要是爐灰、灰土及碎磚瓦。有機物的燒余殘灰亦屬此類。無機物的含量主要因居民使用燃料的不同而差異很大。燃料為煤氣時無機物含量為10％左右，而燒煤時則可高達80％以上，一般為60％～70％。爐灰又稱煤灰，成塊的稱之為煤渣或爐渣，是煤燃燒后的剩余物，其礦物組成與制磚黏土基本相同，化學(xué)成分與制磚黏土也很相近。因而，向黏土中加入一定量的無機垃圾制磚一般無問題。

　　垃圾制磚概況用爐灰、灰土及碎瓦等純無機垃圾制磚，是國內(nèi)外磚瓦行業(yè)的常規(guī)內(nèi)燃磚工藝已經(jīng)解決了的問題，尤其是摻燒煤渣、粉煤灰等廢渣早已普遍采用。內(nèi)燃廢渣摻入量主要隨黏土塑性指數(shù)的大小而改變，一般為30％～60％，最多可達80％以上。

　　廢渣摻入量還受其含熱量的制約，廢渣含熱量太高時，受到磚坯允許內(nèi)燃發(fā)熱量的限制。對輪窯、隧道窯而言，每塊普通磚的內(nèi)燃發(fā)熱量在2.5兆焦時稱全內(nèi)燃磚，但一般都掌握在每塊磚2.1兆焦以下，焙燒時再補之以少量的外燃煤，便于生產(chǎn)控制。采用人工干燥工藝時，則焙燒超內(nèi)燃磚，抽出多余熱量用于磚坯干燥。但是，所謂的無機垃圾，實際上還混有木屑、瓜子殼等有機物質(zhì)，燃燒后形成許多小孔洞。如果含量很小，對燒磚質(zhì)量影響不大，如果含量多時，將影響磚的強度。

　　腐熟垃圾制磚。腐熟垃圾是腐殖質(zhì)土與無機垃圾的混合物。由于腐殖質(zhì)是由有機質(zhì)腐爛而成，具有一定的熱值和可塑性。所以，作為制磚原料而言，它還優(yōu)于混進有機物的無機垃圾，其腐殖質(zhì)燃燒后，在磚內(nèi)留下的空洞就大大縮小，對磚的強度影響會相應(yīng)減小。

　　腐熟垃圾的摻入量比無機垃圾大，一般都在50％～70％，多的超過90％。腐熟垃圾制磚也是內(nèi)燃磚的常規(guī)工藝，在普通磚廠都能進行，早有成功的先例。

　　此法需讓垃圾長期堆積腐爛后方可使用。堆積時大量占地，對環(huán)境的污染問題也尚未解決。然而，在我國目前已形成大量腐熟垃圾堆包圍城市的情況下，采用腐熟垃圾作為燃料，是制磚節(jié)能省土的好方法；對垃圾處理而言，更是能解決燃眉之急的一劑良方，值得大力提倡。當(dāng)然，一旦舊賬還清，此法就不可能作為常規(guī)方法應(yīng)用了。這些磚廠可改用新鮮無機垃圾制磚。

　　新鮮垃圾制磚新鮮垃圾含大量的水分和許多有機物質(zhì)，不但成型困難，即使成了型，焙燒時有機物燃燒留下的空洞，將使紅磚氣孔率增加；而且，有機物的揮發(fā)溫度低、速度快，在預(yù)熱帶又無足夠的燃燒溫度，使其未燃燒就與煙氣一并排入大氣，既污染空氣又浪費熱能。新鮮垃圾制磚特點如下。

　　燒磚工藝是焚燒爐與磚瓦焙燒窯爐的結(jié)合。就窯旁的外置燃燒室而言，它可以說就是垃圾焚燒爐。但它比普通焚燒爐有兩大優(yōu)點，一是焚燒爐中的熱量可以用于燒磚；二是焚燒煙氣進入磚窯，可以避免二次污染，即磚窯又是焚燒爐的煙氣凈化裝置。有機垃圾基本上不進入磚坯，在外置燃燒室內(nèi)烘干、焚燒，直至爐灰排出，都不與磚直接接觸，即使不經(jīng)任何分撿的混合垃圾也可入爐焚燒，對磚的質(zhì)量無影響。磚坯經(jīng)過1000℃左右高溫的焙燒，一切病菌都被殺死，是最徹底的消毒措施。有機垃圾只作外燃，自身發(fā)熱量不夠時，可以隨時補充煤炭或柴草。所以垃圾成分的變化、有機垃圾的多少都不會影響磚的焙燒。可以方便地將城市下水道的污泥，當(dāng)作黏土原料用于制磚。垃圾磚干燥周期短，可減少晾坯場，干燥時間可以縮短30％左右，干燥廢品率可減少10％左右。無機垃圾比黏土的比重小，垃圾磚一般比黏土磚每塊輕0.5千克左右，可減輕建筑物的自重。無機垃圾中除殘?zhí)客?，污泥中的腐殖質(zhì)及難免要混進的木屑、瓜子殼之類的小顆粒有機物在窯內(nèi)燃燒后形成許多小孔，使氣孔率與吸水率增加，磚的強度受影響。但是，當(dāng)煤渣中玻璃質(zhì)多或向灰渣中加入碎玻璃時，可在相當(dāng)程度上抵消其影響。氣孔率太大的磚，不宜作承重墻，可用于非承重墻，具有保溫、隔音的作用。工藝不復(fù)雜，只要掌握好內(nèi)摻量均勻，焙燒時看火準確，就能保證燒磚質(zhì)量。農(nóng)村專業(yè)戶都可以辦垃圾磚廠。以每天處理5噸垃圾（約0.5萬人的垃圾產(chǎn)生量）為基本單元，每單元建一門小立窯，可年產(chǎn)100萬塊普通磚，既可以多建門數(shù)以增加規(guī)模，更可以多建小規(guī)模磚廠，以便利用更多的城市垃圾。

　　城市生活垃圾的成分復(fù)雜，必須首先考慮垃圾的預(yù)處理，使之能夠滿足制磚的質(zhì)量要求。除垃圾的預(yù)處理外，應(yīng)考慮盡量不改變現(xiàn)有普通磚生產(chǎn)工藝，不過多增加工廠投資和產(chǎn)品成本，以利于推廣應(yīng)用。工藝的選擇是根據(jù)制磚原料的要求、垃圾的無害化處理及經(jīng)濟原則制定的。生活垃圾首先要進行好氧發(fā)酵處理。因為它具有發(fā)酵速度快、有機物降解徹底等優(yōu)點，可以縮短垃圾處理周期，減少占地。垃圾在有氧環(huán)境中，在好氧生物的作用下，垃圾中的有機物發(fā)生生物化學(xué)降解，有機物轉(zhuǎn)變成細小的腐殖質(zhì)。同時在垃圾有氧發(fā)酵過程中，產(chǎn)生高溫可以殺死垃圾中的病原微生物及寄生蟲卵。經(jīng)有氧生物處理過的垃圾，通過篩分就能把可利用的部分分離出來。

　　適于制磚的垃圾有氧發(fā)酵處理方法有別于純堆肥處理，它不需要增加前分選設(shè)備，處理成本也比較低。在發(fā)酵過程中要控制水分、pH值等，以增加發(fā)酵速度。在發(fā)酵時表面可以覆蓋已腐熟的垃圾料，以起到微生物接種及防止臭氣擴散的作用。

　　經(jīng)有氧發(fā)酵后的垃圾通過篩分分離出垃圾中可利用的部分，然后再進行下一步處理。經(jīng)發(fā)酵的垃圾有一些有機物降解成細小的腐殖質(zhì)，由于黏性比較大，給下一步機械粉碎帶來麻煩?？蛇x用復(fù)合雙層滾筒篩（試驗中用人工篩代替），外層篩分出可以直接使用的5毫米以下的制磚料（灰土類＋腐殖質(zhì)），內(nèi)層分選出的垃圾進入下一道工序。采用這種方法還可以減少以后工序的處理量（據(jù)試驗證明，可以減少30％）。垃圾經(jīng)篩分后，仍然含有少量的金屬、玻璃、碎布片等，其中金屬不易于粉碎，對粉碎設(shè)備的磨損較大，需經(jīng)磁選剔出。經(jīng)磁選后的垃圾可進入粉碎機進行細碎處理，粉碎機下方裝有5毫米間距的格柵，經(jīng)細碎后的垃圾料可直接用作制磚原料。