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陶�；剞D(zhuǎn)窯工藝介紹陶粒回轉(zhuǎn)窯工藝介紹目錄 1 陶粒簡(jiǎn)介 (2) 2 分類 (2) 2.1 按原料分類 (2) 2.2 按強(qiáng)度分類 (4) 2.3 按密度分類 (4) 2.4 按形狀分類 (4) 2.5 按性能分類 (5) 3 陶粒性能 (5) 3.1 保溫、隔熱 (5) 3.2 耐火性優(yōu)異 (5) 3.3 抗震性好 (5) 3.4 吸水率低，抗凍性能和耐久性能好 (5) 3.5 抗?jié)B性優(yōu)異 (6) 3.6 抗堿 (6) 3.7 適應(yīng)性強(qiáng) (6) 4 燒脹陶粒生產(chǎn)技術(shù) (7) 4.2 燒脹陶粒的主要性能特點(diǎn) (7) 4.3 膨脹氣體產(chǎn)生的基本原理 (7) 4.4 膨脹原理 (8) 4.5 膨脹模式理論對(duì)生產(chǎn)陶粒的指導(dǎo)意義 (8) 4.6 氣孔率對(duì)陶粒性能的影響 (8) 4.7 氣孔的尺寸、形狀、均勻性對(duì)陶粒性能的影響 (9) 4.8 燒脹陶粒的孔間壁對(duì)陶粒性能的影響 (9) 5 燒脹陶粒的技術(shù)要求 (9) 5.1 化學(xué)成分和礦物質(zhì)成分對(duì)陶粒燒脹性能的影響 (9) 5.2 粉煤灰制燒脹陶粒的技術(shù)要求 (10) 5.3 尾礦制陶粒技術(shù)要求 (10) 6頁(yè)巖陶粒生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述 (11) 6.1 生料的制備 (11) 6.2 烘干及預(yù)熱 (11) 6.3 焙燒 (11) 6.4 冷卻 (11) 陶粒生產(chǎn)技術(shù)簡(jiǎn)述1 陶粒簡(jiǎn)介 陶粒是一種在回轉(zhuǎn)窯中經(jīng)發(fā)泡生產(chǎn)的輕骨料。它具有球狀的外形，表面光滑而堅(jiān)硬，內(nèi)部呈蜂窩狀，有密度小、熱導(dǎo)率低、強(qiáng)度高的特點(diǎn)。 陶粒具有優(yōu)異的性能，如密度低、筒壓強(qiáng)度高、孔隙率高，軟化系數(shù)高、抗凍性良好、抗堿集料反應(yīng)性優(yōu)異等。特別由于陶粒密度小，內(nèi)部多孔，形態(tài)、成分較均一，且具一定強(qiáng)度和堅(jiān)固性，因而具有質(zhì)輕，耐腐蝕，抗凍，抗震和良好的隔絕性等多功能特點(diǎn)。利用陶粒這些優(yōu)異的性能，可以將它廣泛應(yīng)用與建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等部門，應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，還在繼續(xù)擴(kuò)大。在耐火材料行業(yè)中，陶粒主要用于作隔熱耐火材料的骨料�；炷列袠I(yè)中，陶粒一般用來(lái)取代混凝土中的碎石和卵石。
陶粒自身的堆積密度小于1100kg/m3，一般為300～900kg/m3。以陶粒為骨料制作的混凝土密度為1100～1800kg/m3，相應(yīng)的混凝土抗壓強(qiáng)度為30.5～40.0Mpa。 陶粒的最大特點(diǎn)是外表堅(jiān)硬，而內(nèi)部有許許多多的微孔。這些微孔賦予陶粒質(zhì)輕的特性。200號(hào)粉煤灰陶粒混凝土的密度為1600kg/m3左右。目前我國(guó)陶粒 砂主要用于石油支撐劑，也是目前需求量最大的陶粒砂品種之一，也叫石油壓裂支撐劑陶粒砂。 在陶粒發(fā)明和生產(chǎn)之初，它主要用于建材領(lǐng)域，由于技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對(duì)陶粒性能的認(rèn)識(shí)更加深入，陶粒的應(yīng)用早已超過(guò)建材這一傳統(tǒng)范圍，不斷擴(kuò)大它的應(yīng)用新領(lǐng)域�，F(xiàn)在陶粒在建材方面的應(yīng)用，已經(jīng)由100%下降到80%，在其他方面的應(yīng)用，已占20%。隨著陶粒新品質(zhì)、新用途的不斷開發(fā)，它在其他方面的比例將會(huì)逐漸增大。 陶粒的粒徑一般為5~20㎜，最大的粒徑為25㎜。陶粒的細(xì)小顆粒部分稱為陶砂。在陶粒中有許多小于5㎜的細(xì)顆粒，在生產(chǎn)中用篩分機(jī)將這部分細(xì)小顆粒篩分出來(lái)，習(xí)慣上稱之為陶砂。陶砂的密度略高，化學(xué)和熱穩(wěn)定性好。陶砂主要用于代替天然河砂或山砂配制輕集料混凝土、輕質(zhì)砂漿，也可作耐酸、耐熱混凝土細(xì)集料。主要品種有黏土陶砂頁(yè)巖陶砂和粉煤灰陶砂等。使用陶砂的目的也是為降低建筑物自重。陶砂也可用于無(wú)土栽培和工業(yè)過(guò)濾。 2 分類 2.1 按原料分類
（1）鋁釩土陶粒砂（石油支撐劑陶粒砂） 其主要是以優(yōu)質(zhì)鋁釩土、煤等多種原材料，經(jīng)過(guò)破碎，細(xì)碎，粉磨、制粒和高溫?zé)Y(jié)等多道工藝制作而成，具有耐高溫、高壓、強(qiáng)度高、導(dǎo)流能力強(qiáng)、及耐腐蝕等特點(diǎn)，主要用于油田井下支撐，以增加石油天然氣的產(chǎn)量，屬環(huán)保產(chǎn)品。是天然石英砂、玻璃球、金屬球等中低強(qiáng)度支撐劑的替代品，對(duì)增產(chǎn)石油天然氣有良好效果。
（2）黏土陶粒 以黏土、亞黏土等為主要原料，經(jīng)加工制粒，燒脹而成的，粒徑在5㎜以上的輕粗集料，稱為黏土陶粒。 （3）頁(yè)巖陶粒 又稱膨脹頁(yè)巖。以黏土質(zhì)頁(yè)巖、板巖等經(jīng)破碎、篩分，或粉磨后成球，燒脹而成的粒徑在5㎜以上的輕粗集料為頁(yè)巖陶粒。頁(yè)巖陶粒按工藝方法分為：經(jīng)破碎、篩分、燒脹而成的普通型頁(yè)巖陶粒；經(jīng)粉磨、成球、燒脹而成的圓球形頁(yè)巖陶粒。 黏土陶粒、粉煤灰陶粒、頁(yè)巖陶粒適用于保溫用的、結(jié)構(gòu)保溫用的輕集料混凝土，也可用于結(jié)構(gòu)用的輕集料混凝土。目前頁(yè)巖陶粒的主要用途是生產(chǎn)輕集料混凝土小型空心砌塊和輕質(zhì)隔墻板。 （4）垃圾陶粒 隨著城市不斷發(fā)展壯大，城市的垃圾越來(lái)越多，處理城市垃圾，成為一個(gè)日益突出的問(wèn)題。 垃圾陶粒是將城市生活垃圾處理后，經(jīng)造粒、焙燒生產(chǎn)出燒結(jié)陶粒�；�?qū)⒗鵁尤胨嘣炝＃匀火B(yǎng)護(hù)，生產(chǎn)出免燒垃圾陶粒。垃圾陶粒具有原料充足、成本低、能耗少、質(zhì)輕高強(qiáng)等特點(diǎn)。垃圾陶粒除了可制成墻板、砌塊、磚等新型墻體材料外，還可用作保溫隔熱、樓板、輕質(zhì)混凝土、水處理凈化等用途，具有廣闊的市場(chǎng)。 （5）煤矸石陶粒 煤矸石是采煤過(guò)程中排出的含碳量較少的黑色廢石，是我國(guó)排放量最大的固體廢棄物，其排放與堆積不僅占用大量耕地，同時(shí)對(duì)地表、大氣造成了很大污染。煤矸石的化學(xué)成分與黏土比較相似，煤矸石含有較高的碳及硫，燒失量較大。只有在一定溫度范圍內(nèi)才能產(chǎn)生足夠數(shù)量黏度適宜的熔融物質(zhì)，具有膨脹性能。根據(jù)它的特點(diǎn)，我國(guó)已研制出煤矸石陶粒。 煤矸石陶粒是將符合燒脹要求的煤矸石經(jīng)破碎、預(yù)熱、燒脹、冷卻、分級(jí)、包裝而生產(chǎn)出來(lái)的。得到的陶粒產(chǎn)品質(zhì)量完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，部分技術(shù)指標(biāo)超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品質(zhì)量，該產(chǎn)品具有創(chuàng)新性、先進(jìn)行、屬環(huán)保類產(chǎn)品。 （6）生物污泥陶粒 污水處理廠處理完污水后所產(chǎn)生的、并含有大量的生物污泥，生物污泥有的制成農(nóng)用肥，有的直接用于綠化，也有的排放到海里或者焚燒，這樣會(huì)造成二次生態(tài)環(huán)境污染。目前，以生物污泥為主要原材料，采用烘干、磨碎、成球、燒結(jié)成的陶粒，稱為污水處理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土來(lái)燒制陶粒既節(jié)省黏土，又保護(hù)農(nóng)田，也起到了一定的環(huán)保作用。 （7）河底泥陶粒 大量的江河湖水經(jīng)過(guò)多年的沉積形成了很多泥沙。利用河底泥替代黏土，經(jīng)挖泥、自然干燥、生料成球、預(yù)熱、焙燒、冷卻制成的陶粒稱為河底泥陶粒。利 用河底泥制造陶粒，不但會(huì)減少建材制造業(yè)與農(nóng)業(yè)用地爭(zhēng)土，而且還為河底泥找到了合理出路，解決了河底泥的二次污染問(wèn)題，達(dá)到了廢棄物資源化的目的。 （8）粉煤灰陶粒 以固體廢棄物為主要原料，加入一定量的膠結(jié)料和水，經(jīng)加工成球，燒結(jié)燒脹或自然養(yǎng)護(hù)而成，粒徑在5㎜以上的輕粗集料，簡(jiǎn)稱粉煤灰陶粒。 2.2 按強(qiáng)度分類 陶粒按強(qiáng)度分為高強(qiáng)陶粒和普通陶粒。 （1）高強(qiáng)陶粒 根據(jù)（輕集料及其試驗(yàn)方法）GB/T 17431.1—1998新標(biāo)準(zhǔn)，高強(qiáng)陶粒是指強(qiáng)度標(biāo)號(hào)不小于25MPa的結(jié)構(gòu)用輕粗集料。其技術(shù)要求除密度等級(jí)、筒壓強(qiáng)度、強(qiáng)度標(biāo)號(hào)、吸水率有特定指標(biāo)外，其他指標(biāo)(顆粒級(jí)配、軟化系數(shù)、粒型系數(shù)、有害物質(zhì)含量等)與超輕、普通陶粒相同。生產(chǎn)高強(qiáng)陶粒時(shí)產(chǎn)量較低，耗能較大，附加值高，銷售價(jià)格比超輕陶粒、普通陶粒高50%左右。用高強(qiáng)陶粒配制高標(biāo)號(hào)及預(yù)應(yīng)力輕骨料混凝土必須均質(zhì)。 （2）普通陶粒 根據(jù)《輕集料及其試驗(yàn)方法》GB/T 17431.1—1998新標(biāo)準(zhǔn)，普通陶粒是指強(qiáng)度標(biāo)號(hào)小于25MPa的結(jié)構(gòu)用輕粗集料。普通陶粒應(yīng)用較廣，市場(chǎng)潛力大。 2.3 按密度分類 陶粒按密度分為一般密度陶粒、超輕密度陶粒、特輕密度陶粒三類。 （1）一般密度陶粒 一般密度陶粒是指密度大于500kg/m3的陶粒。它的強(qiáng)度一般相對(duì)較高，多用于結(jié)構(gòu)保溫混凝土或高強(qiáng)混凝土。 （2）超輕密度陶粒 超輕密度陶粒一般是指300～500kg/m3的陶粒。這種陶粒一般用于保溫隔熱混凝土及其制品。 （3）特輕密度陶粒 特輕密度陶粒是指小于300kg/m3的陶粒。它的保溫隔熱性能非常優(yōu)異，但強(qiáng)度較差。一般用于生產(chǎn)特輕保溫隔熱混凝土及其制品。 2.4 按形狀分類 陶粒按形狀分為碎石型陶粒、圓球形陶粒和圓柱形陶粒。 （1）碎石形陶粒 碎石型陶粒一般用天然礦石生產(chǎn)，先將石塊粉碎、焙燒，然后進(jìn)行篩粉；也可用天然及人工輕質(zhì)原料如浮石、火山渣、煤渣、自然或煅燒煤矸石等，直接破碎篩分而得。 （2）圓球形陶粒 圓球形陶粒是采用圓盤造粒機(jī)生產(chǎn)。先將原料磨粉，然后加水造粒，制成圓球再進(jìn)行焙燒或養(yǎng)護(hù)而成。目前我國(guó)的陶粒大部分是這種品種。 （3）圓柱形陶粒 圓柱型陶粒一般采用塑性擠出成型。先制成泥條，再切割成圓柱形狀。這種陶粒適合于塑性較高的等黏土原料，產(chǎn)量相對(duì)較低。圓柱料坯若采用回磚窯焙燒，圓柱體在窯內(nèi)滾動(dòng)成橢圓形。 2.5 按性能分類 （1）高性能陶粒 高性能陶粒是指強(qiáng)度較高、吸水率較低、密度較小的焙燒或免燒陶粒。輕集料的資源豐富，品種繁多。它有天然輕集料、固體廢棄物輕集料和人造輕集料之分。根據(jù)它們的生成條件及性能看來(lái)，可以用來(lái)配制高性能混凝土的只有經(jīng)特殊加工的高性能陶粒。國(guó)外一般稱它為高性能輕集料，在我國(guó)也可稱它為高強(qiáng)陶粒。 高性能陶粒是采用合適的原材料，經(jīng)特殊加工工藝，所制造出的不同密度等級(jí)、高強(qiáng)度、低孔隙率、低吸水率的人造輕集料。這種輕集料的某些性能與普通密實(shí)集料相似，與普通輕集料相比性能更為優(yōu)越。 （2）普通性能陶粒 普通性能陶粒是相對(duì)于高性能陶粒而言。即它的強(qiáng)度比高性能陶粒略低�？紫堵事愿�、吸水率也高。但它的綜合性能仍優(yōu)于普通集料。 3 陶粒性能 保溫、隔熱 華文陶粒提供的陶粒由于內(nèi)部多孔，故具有良好的保溫隔熱性，用它配制的混凝土熱導(dǎo)率一般為0.3～0.8W/（m·k），比普通混凝土低1～2倍。所以，陶粒建筑都有良好的熱環(huán)境。 3.2 耐火性優(yōu)異 普通粉煤灰陶�；炷粱蚍勖夯姨樟Ｆ鰤K集保溫、抗震、抗凍、耐火等性能于一體，特別是耐火性是普通混凝土的4倍多。對(duì)相同的耐火周期，陶粒混凝土的板材厚度比普通混凝土薄20%。此外，粉煤灰陶粒還可以配制耐火度1200℃以下的耐火混凝土。在650℃的高溫下，陶�；炷聊芫S持常溫下強(qiáng)度的85%。而普通混凝土只能維持常溫下強(qiáng)度的35%～75%。 3.3 抗震性好 陶粒混凝土由于質(zhì)量輕，彈性模量低，抗變形性能好，故具有較好的抗震性能。在1976年唐山大地震中，天津建造的4棟陶粒混凝土大板建筑均基本完好，并能照常使用。而其周圍相當(dāng)數(shù)量的磚混建筑都不同程度地受到震害。這雖然與建筑結(jié)構(gòu)體系有關(guān)，但是陶�；炷辆哂袃�(yōu)良的抗震性能也是一個(gè)重要原因。1976年意大利費(fèi)留利地區(qū)發(fā)生9級(jí)的強(qiáng)烈地震，統(tǒng)計(jì)資料表明，磚混建筑物損壞率達(dá)40%～60%，框架結(jié)構(gòu)黏土空心磚建筑損壞率為33%，而陶�；炷两ㄖ䲟p壞率只有5%。陶粒的抗震性能由此可見(jiàn)。 3.4 吸水率低，抗凍性能和耐久性能好 陶粒混凝土耐酸、堿腐蝕和抗凍性能優(yōu)于普通混凝土。250號(hào)粉煤灰陶�；炷粒�15次凍融循環(huán)的強(qiáng)度損失不大于2%。1976年有關(guān)部門對(duì)全國(guó)自1985年以來(lái)所建的陶�；炷凉こ踢M(jìn)行了實(shí)測(cè)，結(jié)果表明，無(wú)論是預(yù)制的還是現(xiàn)澆的， 室內(nèi)的與室外的，所含鋼筋均未銹蝕，測(cè)的碳化深度一般不大于30㎜，后期強(qiáng)度還可以繼續(xù)增長(zhǎng)。由此可見(jiàn)，陶�；炷潦且环N優(yōu)良的建筑材料，應(yīng)大力推廣使用。 3.5 抗?jié)B性優(yōu)異 據(jù)多次測(cè)試，陶粒混凝土的抗?jié)B性能優(yōu)于普通混凝土。以20MPa陶�；炷僚c普通混凝土為例，經(jīng)多次測(cè)試進(jìn)行比較，普通混凝土的抗?jié)B指數(shù)為B6，而陶�；炷羷t可達(dá)到B18至B25。1970年天津用20MPa的陶�；炷两ㄔ斓姆揽胀ǖ溃ㄉ�3m，地下水位0.9 m），至1980年檢查時(shí)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。寧波建造的兩條20MPa陶�；炷炼诖ㄝd重量80t），水上作業(yè)13年，從未出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象。因此陶粒混凝土是制作水壩，地下工程的優(yōu)良建筑材料之一。 3.6 抗堿 陶�；炷敛坏透g（酸、堿）性能優(yōu)于普通混凝土。而且具有優(yōu)異的抗堿集料反應(yīng)能力。 混凝土的主要成分是水泥和集料。集料包括碎石和砂子，如果石子和砂子這些集料是白云石、石灰石或其他含有SiO2的巖石，如蛋白石、火山巖等，水泥中的堿就會(huì)和這些集料發(fā)生堿集料反應(yīng)，引起巖石礦物解體或造成膨脹使混凝土開裂而崩潰，造成建筑破壞。這就是堿集料反應(yīng)。每年國(guó)內(nèi)國(guó)外都有大量的建筑物因混凝土的堿集料反應(yīng)而損毀。美國(guó)20世紀(jì)80年代，統(tǒng)計(jì)全國(guó)50萬(wàn)座公路橋梁，其中有20萬(wàn)座因堿集料反應(yīng)造成不同程度的毀壞。全世界每年因堿集料反應(yīng)造成的損失可以達(dá)上千億美元。 由于陶粒不含有這些火性巖石成分，堿含量也非常低，所以它在使用過(guò)程中不會(huì)與水泥發(fā)生堿集料反應(yīng)。至今為止，國(guó)內(nèi)外的陶�；炷两ㄖ�沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一起堿集料反應(yīng)的事例。事實(shí)已經(jīng)表明，陶粒具有優(yōu)異的抗堿集料反應(yīng)能力，可在一定程度上增加安全性，延長(zhǎng)建筑物的使用壽命。 3.7 適應(yīng)性強(qiáng) 經(jīng)國(guó)內(nèi)外幾十年生產(chǎn)實(shí)踐證明，根據(jù)各地資源條件不同，可分別采用黏土、頁(yè)巖、粉煤灰或其他固體廢棄物生產(chǎn)陶粒。根據(jù)用途不同和市場(chǎng)需要，可以生產(chǎn)不同堆積密度和粒度的陶粒產(chǎn)品（超輕陶粒、結(jié)構(gòu)保溫用陶粒、結(jié)構(gòu)用陶粒），也可生產(chǎn)有特殊用途的陶粒，如耐高溫陶粒、耐酸陶粒和花卉陶粒等。 在使用陶粒時(shí)，可按實(shí)際需要采用不同類型的陶粒配制不同密度和強(qiáng)度等級(jí)的無(wú)砂大孔、全輕、超輕鋼筋或預(yù)應(yīng)力混凝土�？梢灶A(yù)制成各種類型的墻體制品和建筑構(gòu)件，也可用于填充，現(xiàn)澆，滑模等施工作業(yè)。對(duì)于各種建筑體系，如框架填充或自承重砌塊建筑、一模三板、全裝配大板、內(nèi)澆外掛、全線澆滑模建筑等都能適用。任何建筑物中的墻體（砌塊、外墻板、內(nèi)隔墻條板），樓板、屋面板、梁柱和部分基礎(chǔ)等，都可用陶粒混凝土來(lái)制作，這是其它任何一種新型墻體無(wú)法比擬的。 4 燒脹陶粒生產(chǎn)技術(shù) 4.1 燒結(jié)陶粒的主要技術(shù)特征 4.1.1 燒結(jié)陶粒與燒脹陶粒的區(qū)別 燒結(jié)陶粒在焙燒過(guò)程中不發(fā)生較大的體積膨脹，內(nèi)部只有少量氣孔，而且有許多是聯(lián)通或開放性的。而燒脹陶粒會(huì)發(fā)生較大的體積膨脹，內(nèi)部有大量的氣孔，這些氣孔多是密閉的，互補(bǔ)連通的，開放性氣孔較少。 4.1.1結(jié)構(gòu)特征 燒結(jié)陶粒的結(jié)構(gòu)特征主要是堅(jiān)實(shí)致密，內(nèi)部有一些燒結(jié)中產(chǎn)生的少量氣體和水分蒸發(fā)所造成的氣孔，但數(shù)量很少，主體結(jié)構(gòu)仍是致密的。其主要成分是燒結(jié)中形成的晶體和玻璃體，呈棕紅色或棕色。 4.1.2物理性能 a強(qiáng)度 燒結(jié)陶粒的強(qiáng)度較高，和燒脹陶粒相比，要高的多。他的筒壓強(qiáng)度達(dá)到3.0-7.0MPa，而燒脹陶粒的筒壓強(qiáng)度一般低于 2.0MPa。高強(qiáng)燒結(jié)陶粒的強(qiáng)度標(biāo)號(hào)可達(dá)25-40MPa。 b吸水率 燒結(jié)陶粒的吸水率，普通型產(chǎn)品略高于燒脹陶粒，高強(qiáng)陶粒與燒脹陶粒相當(dāng)。燒結(jié)陶粒的吸水率普遍低于免燒陶粒。 c抗碳化性 燒結(jié)陶粒的抗碳化性能一半優(yōu)于免燒型，而與燒脹型相當(dāng)，不存在碳化問(wèn)題。燒結(jié)陶粒在空氣中二氧化碳作用下，強(qiáng)度不會(huì)降低，具有優(yōu)異的抗碳化性能。 d堆積密度 燒結(jié)陶粒的堆積密度較大，一般大于600kg/m3，大多數(shù)為700-850kg/m3，也有些燒結(jié)陶粒的堆積密度在900kg/m3以上。 4.2 燒脹陶粒的主要性能特點(diǎn) 由于是密閉微孔結(jié)構(gòu)，氣孔率非常高，一般要占陶�？傮w積的48%-70%，所以它除具有陶粒的共同特征外，又具有了這種孔結(jié)構(gòu)所賦予的都有特征。 ①具有更加優(yōu)異的保溫性能，熱導(dǎo)率一般只有0.08-0.15w（m·k） ②更低的堆積密度，堆積密度大多為300-500kg/m3 ③優(yōu)異的吸聲隔聲性能 4.3 膨脹氣體產(chǎn)生的基本原理 膨脹的物質(zhì)基礎(chǔ)是氣體，這些氣體是由一些原料成分在高溫下發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的，而非外加的。目前我國(guó)生產(chǎn)膨脹陶粒主要是利用如下四大類可以產(chǎn)生氣體的成分：碳酸鹽類、硫化物類、氧化鐵類、碳類。最常用的碳酸鹽為碳酸鈣和碳 酸鎂，最常用的硫化物為硫化鐵、硫等，最常用的氧化鐵為Fe2O3。 主要化學(xué)反應(yīng)： 1）碳酸鈣的分解反應(yīng) →CaO+CO2↑（850-900℃） →MgO+CO2↑(400-500℃) 2）氧化鐵的分解與還原反應(yīng) O3+C→4FeO+ CO2↑ O3+3C→4Fe+ 3CO2↑ O3+C→2FeO+ CO↑ O3+C→2Fe+ 3CO↑ 3）硫化物的分解與氧化反應(yīng) O3===FeS+S↑ ===SO2 +11O2===2Fe2O3+8SO2↑ 4）碳的化合反應(yīng) →CO2↑ →2CO↑(缺氧條件下)
在氧化氣氛下，CO從600℃左右開始產(chǎn)生，當(dāng)溫度超過(guò)1000℃時(shí)，CO溢出量增多，由于CO是氧化鐵與碳之間反應(yīng)的產(chǎn)物，它的出現(xiàn)不僅消耗未燃盡的煤，而且消耗氧化鐵，所以經(jīng)600℃以上溫度長(zhǎng)時(shí)間預(yù)熱，膨脹會(huì)受到影響，另外在膨脹溫度范圍內(nèi)，逸出的氣體主要是CO，說(shuō)明CO是主要膨脹氣體。 4.4 膨脹原理 陶粒的膨脹實(shí)際就是發(fā)泡，發(fā)泡物質(zhì)在高溫下釋放氣體，產(chǎn)生氣體壓力才能使陶粒坯體膨脹，但沒(méi)有氣體他就無(wú)法得以保存，所以還必須有能束縛住氣體的溶體，通過(guò)加熱產(chǎn)生的熔體包圍并防止氣體外溢，膨脹才能成功。 早期的動(dòng)態(tài)平衡膨脹過(guò)程有利于坯體的膨脹使陶粒實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)化，，少量多余的溢出減壓，為后期陶粒坯體的膨脹收縮創(chuàng)造了良好的條件。后期的靜態(tài)平衡膨脹過(guò)程可通過(guò)早期的氣體釋放減壓和后期的降溫增加來(lái)實(shí)現(xiàn)，致使陶粒表層開孔氣孔減少或損失，同時(shí)內(nèi)部氣孔細(xì)化、封閉。 4.5 膨脹模式理論對(duì)生產(chǎn)陶粒的指導(dǎo)意義 ①發(fā)氣量是陶粒膨脹的最基本因素； 對(duì)它的正確把握至關(guān)重要。膨脹模式理論可使我們?cè)谂浞皆O(shè)計(jì)或工藝控制時(shí)，能夠更為準(zhǔn)確地把握陶粒坯體的發(fā)氣量，是之既不會(huì)完全被液相始終抑制，達(dá)到要求的膨脹力，又能有一定的釋放量，形成減壓收縮，并且不造成大量氣體的逸出，使液相對(duì)其的抑制難以進(jìn)行。這對(duì)于原料中發(fā)氣成分的控制尤為重要。 ②正確把握液相量及液相粘度； 如果液相量不足，他就無(wú)法包裹坯體產(chǎn)生的大量氣體，如果液相量過(guò)大，就會(huì)使他的抑制作用過(guò)強(qiáng)，而使氣體的膨脹力被過(guò)分地抑制。液相的粘度也對(duì)氣體的膨脹有極大的影響，粘度越大，對(duì)氣體的控制力就越強(qiáng)。 ③正確地把握不同膨脹端的技術(shù)特點(diǎn)。 4.6 氣孔率對(duì)陶粒性能的影響 大孔的直徑大于1mm，小孔直徑小于1mm，微孔直徑小于0.5mm a：陶粒密度 陶粒的氣孔率越大，他的堆積密度就越低，輕質(zhì)性能就越優(yōu)異。當(dāng)他的表觀密度為500kg/m3左右時(shí)，其氣孔率均在48%左右。 b:陶粒強(qiáng)度 陶粒的強(qiáng)度隨著氣孔率的提高而降低。氣孔率為10%時(shí)，其強(qiáng)度會(huì)比無(wú)氣孔時(shí)降低40%左右，氣孔率在10%以下時(shí)，強(qiáng)度下降不太明顯，當(dāng)氣孔率超過(guò)10%時(shí)，強(qiáng)度下降就十分明顯。 c:陶粒吸水率 陶粒的吸水率隨氣孔率的提高而提高。氣孔率越高，吸水率就越高，但這是一般情況。在氣孔細(xì)化、封閉、開口孔的連通孔均少或沒(méi)有的情況下，高氣孔率的陶粒也具有很低的吸水率。 4.7 氣孔的尺寸、形狀、均勻性對(duì)陶粒性能的影響 氣孔的尺寸越大，在密度相等時(shí)，陶粒的強(qiáng)度就越差，保持陶粒的總孔隙率不變，氣孔尺寸越小，強(qiáng)度就越高。減小氣孔的尺寸，可以提高陶粒的強(qiáng)度。氣孔的形狀對(duì)強(qiáng)度和吸水率均具有重大的影響。閉口形狀的圓孔，會(huì)使陶粒強(qiáng)度高，而且吸水率低。開口形狀的氣孔、連通形狀的氣孔都會(huì)使強(qiáng)度下降。 4.8 燒脹陶粒的孔間壁對(duì)陶粒性能的影響 4.8.1 陶粒強(qiáng)度 孔間壁是陶粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)的骨架，是承受壓應(yīng)力的主體�？组g壁的厚度越大，孔間壁占陶粒體積的比例越大，孔間壁上的孔隙越小，陶粒的強(qiáng)度就越高�？组g壁的物相成分對(duì)陶粒的強(qiáng)度影響也非常大�？组g壁若以玻璃相為主，陶粒的強(qiáng)度就差，若以結(jié)晶體針狀莫來(lái)石晶體網(wǎng)絡(luò)為主，陶粒的強(qiáng)度就越好。因?yàn)獒槧钅獊?lái)石晶體呈網(wǎng)絡(luò)狀分布與玻璃相中，形成堅(jiān)固的骨架結(jié)構(gòu)，對(duì)玻璃相起到了支撐和加固作用，可提高陶粒的強(qiáng)度并提高其斷裂強(qiáng)度。 4.8.2 陶粒吸水率 要燒制出優(yōu)質(zhì)的膨脹陶粒，就要滿足 （1）在保證不降低陶粒強(qiáng)度的情況下，盡量提高陶粒的氣孔率，以降低陶粒的堆積密度，使其輕質(zhì)的特性更加突出。 （2）在保證不降低陶粒的孔隙率的情況下，通過(guò)優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)高孔隙率下的理想強(qiáng)度和低吸水率。這些優(yōu)化孔結(jié)構(gòu)的手段包括細(xì)化氣孔，使氣孔以封閉圓球孔為主，盡量減少或不形成連通孔和開口孔。 （3）優(yōu)化陶�？捉Y(jié)構(gòu)的孔間壁，使之減少或不生成可以使氣孔相連或開口的孔隙。并使組成孔間壁的物相以針狀莫來(lái)石晶體為主。不能以莫來(lái)石為主的，也要盡量提高莫來(lái)石的數(shù)量，以使孔間壁形成堅(jiān)固的骨架網(wǎng)絡(luò)。 5 燒脹陶粒的技術(shù)要求 5.1 化學(xué)成分和礦物質(zhì)成分對(duì)陶粒燒脹性能的影響 氣體的釋放主要是CO2、CO、SO 2 在粘性狀態(tài)的粘土內(nèi)部形成了類似球形的孔 洞，因而具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)。其原因主要有二：一方面是材料的粘度和材料在熔融過(guò)程中所發(fā)生的表面張力；另一方面是從這種材料的內(nèi)部釋放出一些氣體，而產(chǎn)生膨脹的必要條件是在材料內(nèi)部具有足夠量的礦物成分和有機(jī)物。這些礦物成分和有機(jī)物處于熔融溫度時(shí)能夠釋放氣體。在一定溫度下，出現(xiàn)一個(gè)熔融階段，材料的粘度應(yīng)足夠大，足以把釋放出的氣體包裹起來(lái)。 為了達(dá)到以上條件，對(duì)材料的化學(xué)成分和礦物質(zhì)成分及粒徑應(yīng)有所要求，必須選擇那些具有分解和氧化的成分，以便釋放出氣體，形成適宜的膨脹，才能生產(chǎn)燒脹陶粒。 5.2 粉煤灰制燒脹陶粒的技術(shù)要求 粉煤灰是生產(chǎn)燒脹陶粒的最理想原料，因?yàn)樯a(chǎn)燒脹陶粒需要一定量的發(fā)氣成分，而粉煤灰中的氧化鐵具有分解和還原反應(yīng)而釋放二氧化碳的作用。本身除含有大量二氧化硅和氧化鋁外，還含有一部分助融成分如氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀等，同時(shí)還含有氧化鐵做發(fā)氣成分。所以在選擇粉煤灰時(shí)，除要求他必須有足夠含量的二氧化硅和氧化鋁之外，還應(yīng)有較高含量的氧化鐵。另外，粉煤灰的細(xì)度應(yīng)小一些，越細(xì)越好，以增加成型性能和減少粉磨電耗。 對(duì)粉煤灰中二氧化硅和氧化鋁、助熔劑氧化物、碳含量的具體要求如下。 （1）二氧化硅和氧化鋁含量 二氧化硅和氧化鋁是粉煤灰中的主要成分，可以在高溫下形成玻璃質(zhì)熔體，賦予陶粒強(qiáng)度。其中氧化鋁應(yīng)略高一些，他對(duì)燒脹陶粒的筒壓強(qiáng)度影響更大一些，含量越高，陶粒筒壓強(qiáng)度就越高，但燒結(jié)溫度也隨之提高。 適合燒成陶粒的化學(xué)組成范圍來(lái)看：二氧化硅53-79% 氧化鋁12-26%，少數(shù)地方的粉煤灰可能達(dá)不到技術(shù)要求，可以另外在配方設(shè)計(jì)時(shí)加一些調(diào)節(jié)劑來(lái)補(bǔ)充，如果以粘土為粘結(jié)劑，可以補(bǔ)充硅鋁含量。 （2）熔劑氧化物含量 熔劑氧化物如氧化鉀、氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵等在焙燒時(shí)起助熔作用，可以降低液相生成的溫度，其含量的高低與燒成溫度、燒成溫度范圍、回轉(zhuǎn)窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及成品率等，均有重要關(guān)系。因此適宜的氧化物含量致關(guān)重要。 原料中的熔劑氧化物含量應(yīng)為8%-12%，有些地方若達(dá)不到時(shí)，可以另外補(bǔ)加一些氧化鉀或氧化鈉即可，若是用粘土作粘結(jié)劑時(shí)，應(yīng)注意其中的熔劑氧化物含量應(yīng)與粉煤灰綜合計(jì)算。 （3）碳含量 碳在焙燒中的作用主要有三個(gè)：一是做燃料提供熱能，產(chǎn)生燃燒；二是在燃燒過(guò)程中發(fā)生反應(yīng)，生成一氧化碳?xì)怏w，使陶粒產(chǎn)生膨脹；三是促進(jìn)氧化鐵的還原，產(chǎn)生氣體，增加發(fā)氣量，因而他又是氧化鐵的發(fā)氣促進(jìn)劑。 適宜的碳含量應(yīng)為5-10%，可根據(jù)產(chǎn)品的堆積密度要求及強(qiáng)度要求來(lái)調(diào)節(jié)含碳量。 5.3 尾礦制陶粒技術(shù)要求 （1）尾礦成分技術(shù)要求 二氧化硅50%-80%,氧化鋁應(yīng)為12%-26% 氧化物包括氧化鈉、氧化鉀、氧化鈣、氧化鎂等總含量應(yīng)為8%-12%,不足時(shí)可另加氧化鈉、氧化鉀補(bǔ)充。 （2）對(duì)尾礦砂粒度的要求 尾礦的粒度越小越好，要求0.08mm方孔篩篩余小于5%，所以最好選用細(xì)粉狀的尾礦。 （3）對(duì)尾礦的其他技術(shù)要求 尾礦的含水率應(yīng)小于2%，含水量過(guò)大時(shí)，可采用自然晾曬或烘干的方式。尾礦的草根樹葉等雜質(zhì)含量應(yīng)小于1%，雜質(zhì)太大時(shí)應(yīng)增加除雜工藝。 6頁(yè)巖陶粒生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)述 頁(yè)巖陶粒的生產(chǎn)過(guò)程一般分為五個(gè)階段，生料制備、烘干、預(yù)熱、焙燒以及冷卻。頁(yè)巖原礦經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎，破碎后過(guò)篩，選擇3mm~5mm粒徑顆粒作為生料，然后將生料送入電爐預(yù)熱，預(yù)熱完畢立刻送入已經(jīng)處于目標(biāo)溫度的電阻爐中焙燒，焙燒完畢后，室溫冷卻得到陶粒。 頁(yè)巖生料的烘干、預(yù)熱、焙燒、冷卻時(shí)間及溫度選擇稱之為陶粒的焙燒制度，研究陶粒焙燒制度是陶粒焙燒研究的主要內(nèi)容。陶粒制備過(guò)程中的各因素都會(huì)對(duì)陶粒的質(zhì)量產(chǎn)生影響。 6.1 生料的制備 陶粒生產(chǎn)首先必須解決的是原材料加工和制粒工藝，其任務(wù)是將采集的原料，經(jīng)破碎、篩分，配料、混合制成化學(xué)成分符合要求、質(zhì)量均勻的含水物料，然后通過(guò)輥壓、成球等方法制成不同粒徑的生料。生料的制備工藝很多，根據(jù)原料品種不同分為干法、塑化法、粉磨成球法和泥漿成球法。 6.2 烘干及預(yù)熱 可以采用干法工藝，破碎篩分后，不用烘干即可進(jìn)入預(yù)熱階段，預(yù)熱階段溫度控制在400℃~600℃之間。此預(yù)熱階段中，溫度急劇變化會(huì)引起生料炸裂，而導(dǎo)致最終燒制的陶粒各項(xiàng)性能下降;其次是控制生料在焙燒階段產(chǎn)生的氣體量，因?yàn)樵陬A(yù)熱生料階段，生料中的有機(jī)質(zhì)和碳酸鹽就已開始分解揮發(fā)產(chǎn)生氣體，那么經(jīng)過(guò)預(yù)熱后，生料在焙燒階段產(chǎn)生的氣體量就會(huì)減少;再次就是為生料表層的軟化做準(zhǔn)備。 預(yù)熱階段控制的因素是預(yù)熱溫度和預(yù)熱時(shí)間，這兩個(gè)因素都會(huì)對(duì)最終的陶粒質(zhì)量產(chǎn)生影響，若預(yù)熱溫度過(guò)高或者預(yù)熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都會(huì)導(dǎo)致生料在預(yù)熱階段就已產(chǎn)生大量氣體，導(dǎo)致生料在焙燒階段因膨脹氣體不足使陶粒膨脹不佳;但是預(yù)熱不足，就會(huì)造成高溫焙燒過(guò)程中生料的炸裂，所有這些都會(huì)影響到陶粒的最終性能。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于受生料的品種、陶粒最終形狀尺寸、生產(chǎn)窯型等因素影響，預(yù)熱溫度和預(yù)熱時(shí)間通過(guò)試驗(yàn)確定。 6.3 焙燒 焙燒階段是整個(gè)陶粒焙燒過(guò)程中最關(guān)鍵的一步，它將直接影響到陶粒制品的各項(xiàng)性能，如果控制不當(dāng)，會(huì)造成氣體壓力太大而溢出外殼形成開口氣孔，導(dǎo)致所燒制的陶粒強(qiáng)度低、吸水率高等缺點(diǎn)，如果焙燒溫度未達(dá)到最佳焙燒溫度，陶粒制品的膨脹倍數(shù)就會(huì)下降，表現(xiàn)密度變大。 6.4 冷卻 冷卻工藝對(duì)陶粒的質(zhì)量也有較大的影響，一般認(rèn)為較合理的陶粒冷卻制度是:焙燒的陶粒在通過(guò)溫度最高的膨脹帶后，可迅速冷卻到1000℃~700℃;但是從700℃到400℃時(shí)，則要求緩慢冷卻，因?yàn)檠杆俳禍�，使陶粒�?nèi)部和表面產(chǎn)生強(qiáng)大的溫度收縮應(yīng)力，導(dǎo)致其表面出現(xiàn)網(wǎng)狀的微細(xì)裂縫，使陶粒的顆粒強(qiáng)度降低，但在400℃以下又可以快速的冷卻。
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