【文章內(nèi)容簡介】 推廣使用新型墻體材料中，將具有重量輕、強度高、保溫、防火等特點的材料作為一個發(fā)展方向。 隨著城市化建設(shè)步伐的加快， 預(yù)計到 2020 年還將新增建筑面積約 300 億平方米 ，對墻體材料的需求量很大。建筑業(yè)的發(fā)展必然帶動建材產(chǎn)業(yè)的壯大，而具有多種優(yōu)良理化性能的陶粒產(chǎn)品必將成為建筑的寵兒。 陶粒作為新型墻體材料的重要生產(chǎn)材料，以其 質(zhì)地堅硬、輕質(zhì)、保溫等特點而備受青睞，使用越來越廣。近年來，我國陶粒產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，年增長率超過了百分之十。 2021 年我國陶粒年產(chǎn)只有 300 萬m3，而 2021 年已達到 500 萬 m3， 2021 年突破 600萬 m3。 需求量大幅增加的原因有兩點： 11 1）陶粒砌塊和陶粒墻板對陶粒的需求猛增 目前國內(nèi)外的陶粒主要用于生產(chǎn)墻板和砌塊。由于我國墻改力度逐年加大，砌塊和墻板產(chǎn)量逐年提高，生產(chǎn)砌塊和墻板的輕集料已經(jīng)無法滿足供應(yīng)，缺口很大。因此，近年各地砌塊和墻板廠都轉(zhuǎn)向了陶粒，用陶粒取代原來的輕集料，這就使陶粒在砌塊和墻板行業(yè)用量 猛增。從以上可以看出，由于輕集料越來越緊張，砌塊和墻板都將以陶粒集料為主； 2)我國混凝土砌塊和墻板產(chǎn)量很大 這幾年隨著砌塊的產(chǎn)量猛增，輕集料砌塊的原料爐渣供應(yīng)越來越緊張，以至于許多廠沒有爐渣原料而被迫停產(chǎn)。今后這種情況會更加嚴重。這就迫使許多廠家用陶粒來替代爐渣。許多砌塊廠都開始生產(chǎn)陶粒，或購買陶粒來生產(chǎn)砌塊。另一方面，許多墻板廠也開始用陶粒取代珍珠巖來生產(chǎn)墻板，目前砌塊和墻板對陶粒的需求特別大，以后隨著墻改的發(fā)展，陶粒在輕質(zhì)墻材中應(yīng)用，將會成倍增長，成為陶粒市場主流。 4 建設(shè)方案 產(chǎn)品方 案 粉煤灰陶粒主要規(guī)格： 粒級劃分： 5～ 10mm、 10～ 15mm、 15～ 20mm 圓球狀。 密度等級： 500 級、 600 級、 700 級、 800 級、 900 級。 12 工藝技術(shù)方案 陶粒砂產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)工藝，是衡量一個企業(yè)是否具有先進性，是否具備市場競爭力，是否能不斷領(lǐng)先于競爭者的重要指標依據(jù)。隨著我國陶粒砂市場的迅猛發(fā)展，與之相關(guān)的核心生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用與研發(fā)必將成為業(yè)內(nèi)企業(yè)關(guān)注的焦點。了解國內(nèi)外陶粒砂生產(chǎn)核心技術(shù)的研發(fā)動向、工藝設(shè)備、技術(shù)應(yīng)用及趨勢對于企業(yè)提升產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格，提高市場競爭力十分關(guān)鍵。原料 (粉煤灰 +定量的外加劑 )混磨 — 制粒 — 燒脹 — 堆放 — 運輸 (裝袋 )生產(chǎn)粉煤灰陶粒宜采用雙筒回轉(zhuǎn)窯，即窯體的預(yù)熱段和干燥段可單獨控制其轉(zhuǎn)速，以便根據(jù)原料的狀態(tài)控制其預(yù)熱時間。 粉煤灰陶粒一般采用燒結(jié)法和回轉(zhuǎn)窯法兩種燒成工藝，其粉煤灰摻用量視粉煤灰和粘結(jié)劑的性能而定。燒結(jié)法粉煤灰摻入量一般可達 80%～ 90%，回轉(zhuǎn)窯法最多可達 70%～ 80%。粉煤灰陶粒的吃灰量高于粉煤灰燒結(jié)磚。 粉煤灰陶粒主要用于配制輕集料混凝土 (亦稱粉煤灰陶?；炷?)，其特點是重量輕、強度高、導(dǎo)熱系數(shù)低、耐火度高，化學(xué)穩(wěn)定性好、耐久性和保溫隔熱性能好。不少橋梁 工程和多層、高層建筑中應(yīng)用了粉煤灰陶?；炷粒〉昧孙@著的技術(shù)經(jīng)濟效益。 燒結(jié)法是目前世界各國普遍采用的粉煤灰陶粒生產(chǎn)方法，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，強度高、質(zhì)量輕，能滿足各種用途骨料要求。按燒結(jié)工藝分為三種：立窯、回轉(zhuǎn)窯和燒結(jié)機。 五十年代末和六十年代初，英國、印度、原蘇聯(lián)和中國等相繼建成立窯法粉煤灰陶粒廠。優(yōu)點是產(chǎn)品質(zhì)量較好、熱效率高（ 45%）、燃料消耗少、生產(chǎn)成本低。缺點是產(chǎn)量低、環(huán)保差、對原材料要求嚴格，選灰困難，不利于普遍推廣、窯內(nèi) 13 易結(jié)爐而影響穩(wěn)定生產(chǎn)，至六十年代末世界各國均已淘汰?；剞D(zhuǎn)窯法主要適應(yīng)于摻加優(yōu) 質(zhì)粘土或頁巖的地區(qū)或粘土陶粒的生產(chǎn)，熱效率低（ 20%～ 30%），產(chǎn)量小，成本高（比燒結(jié)機法高 20%～ 30%），由于我國限制使用粘土資源，該工藝與環(huán)保需要與政策相孛，不宜推廣。 燒結(jié)機法是目前國內(nèi)外粉煤灰陶粒的主要生產(chǎn)方法，產(chǎn)量大、生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，生產(chǎn)控制方便靈活，無結(jié)窯，負壓燒結(jié)利于環(huán)保收塵處理，對粉煤灰的化學(xué)成分要求較低，不摻或少摻粘結(jié)劑。我國始于 1964 年便研制開發(fā)了陶粒燒結(jié)機，并在天津、廣州、齊齊哈爾、蘭州等地建立了生產(chǎn)線，但后來均因為技術(shù)等問題而相繼停產(chǎn)，主要問題是需要摻加粘結(jié)劑和助 融劑，能耗高，成本相應(yīng)增大，產(chǎn)品密度達不到超輕陶粒，強度等級達不到高強陶粒。為解決以上矛盾，我公司在吸取各種粉煤灰陶粒制作方法的經(jīng)驗和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合引進美國技術(shù)，按環(huán)保、節(jié)能、現(xiàn)代化、工業(yè)化的設(shè)計思路對整套工藝進行了改造，從而實現(xiàn)了節(jié)能、高產(chǎn)、高摻量、高強粉煤灰燒結(jié)陶粒的技術(shù)突破，并將包括材性研究成套技術(shù)引進到中國，以實現(xiàn)我國粉煤灰綜合利用的本地化和產(chǎn)業(yè)化。我公司引進美國先進的工藝技術(shù)和成套設(shè)備生產(chǎn)的陶粒是經(jīng)燒結(jié)過程中粉煤灰顆粒熔化、粘結(jié)、固化而成。主要技術(shù)特點如下： （ 1） 粉煤灰摻配率高（≥ 95%），如 粉煤灰質(zhì)量能達到設(shè)計要求，摻灰率可達 100%，無須粘土、頁巖、助融劑、粘結(jié)劑等輔助材料； （ 2）對粉煤灰進行預(yù)均化處理，預(yù)濕成球（專有技術(shù)），煤灰在混合器內(nèi)先形成小顆粒球核，成球時，球核逐步長大形成生料球， 14 從而避免了傳統(tǒng)干濕混合成球，由于料球不同截面水分和孔隙率差異而使生料球強度低、燒結(jié)時易爆炸的缺陷，提高強度 50%～ 100%，粒徑均勻，成球效率和成品率高； （ 3）生產(chǎn)能耗低。僅粉煤灰中剩余的碳提供的熱能即能滿足燒結(jié)時所需的熱量，一般不需另加燃料，同時由于燒結(jié)機密封好，燃燒效果好，還降低了熱耗，綜合節(jié)能效益可達 50%以上； （ 4）陶粒強度高?！胺勖夯姨樟！笨膳渲?C60 陶粒混凝土，而用國內(nèi)技術(shù)生產(chǎn)的粉煤灰陶粒只能配制 C30 以下的陶粒混凝土，此外，我公司陶粒混凝土的干縮變形、熱膨脹系數(shù)、吸水率也顯著低于國內(nèi)其它產(chǎn)品。 粉煤灰原料的要求 粉煤灰化學(xué)成分 根據(jù)多年的試驗研究，燒制陶粒用粉煤灰的化學(xué)成分應(yīng)符合要求。否則，必須通過外摻劑來調(diào) 整其化學(xué)組分。 1）含碳量 大量的試驗研究證明，生產(chǎn)陶粒原料中，其含碳量或有機質(zhì)含量過多或過少，均不能制成性能良好的或符合標準要求的陶粒。當(dāng)采用粉煤灰為主要原料生產(chǎn)陶粒時，在一般情況下，其碳素或有機質(zhì)含量均過高，因此，在工藝上必須進行適當(dāng)?shù)拿撎继幚怼? 2）細度 粉煤灰的細度一般控制在 45μ m 篩余≤ 45 %。由于各地粉煤灰的成分差異較大，在決定建廠之前，建議委托有關(guān)科研單位對粉煤灰和 15 粘結(jié)劑的基本性能、合理配比、燒結(jié)燒脹性能、燒結(jié)溫度和溫度范圍、堆積密度等指標 進行全面分析試驗，確定最佳的原料配比和工藝參數(shù)，必要時須做中試。 表 41 原材料技術(shù)要求 粉煤灰陶粒的生產(chǎn)工藝 生產(chǎn)工藝流程 利用粉煤灰生產(chǎn)陶粒有塑性法成球和磨細法成球兩種工藝。下面是塑性法成球的基本工藝流程。 根據(jù)原料不同，料球制備方法差 異很大。一般要摻加 20 %～ 25 %的粘結(jié)劑 (頁巖、粘土或煤矸石 )、以防止料球在窯內(nèi)滾碎。由于粉煤灰中 Al2O3 含量較高 (20 %～ 35 %)，為有效降低焙燒溫度，需摻加一定量的助熔劑。 塑性法制粒成球是：粉煤灰、粘結(jié)劑和外摻劑經(jīng)準確計量、混合、攪拌和輪碾等工序，使其達到均勻混合和水分勻化后，送入成球機成球。 磨細成球法是將原料計量配比、混合磨細 (各種配料混合磨細或部分粉煤灰混合磨細 )，預(yù)加水?dāng)嚢?(含水率 10 %～ 12 %)，圓盤成球機制粒成球。 細度 % 含碳量 % Fe2O3含量 % 變形溫度℃ 軟化溫度℃ 其它雜質(zhì) 20~35 ≤ 10 ≤ 10 1100~1300 1500 不得含有 16 具體采用何種料球制備工藝應(yīng)根據(jù)原料性能和陶粒產(chǎn)品要求的性能指 標 (超輕陶粒還是高強陶粒 )情況確定。 工藝流程圖： 普通、高強粉煤灰陶粒的生產(chǎn) 由輕集料國家標準 (GB/ T17431. 1)可知，密度等級在 600～ 900級的高強陶粒其相應(yīng)的強度要比普通陶粒高 1～ 2 個密度等級，而吸水率要低 7 %，其他指標則與普通陶粒相同，因此，生產(chǎn)高強度陶粒不僅是增加其密度，其相應(yīng)的強度等指標也得提高。所以，生產(chǎn)高強粉煤灰 黏結(jié)助熔劑 電子秤 外加劑 預(yù)濕拌勻 成型 回轉(zhuǎn)窯 冷卻機 水 噴媒裝置 噴媒裝置 媒磨 離心風(fēng)機 除塵器 引風(fēng)機 煙囪 篩分 計量成品堆場 煙煤堆場 破碎機 17 度陶粒必須要采 取一套工藝技術(shù)措施，即對原料及其組分應(yīng)進行選擇；對塑性法和粉磨法的原料和混合料必須進行充分均化處理和必要的組分調(diào)整；根據(jù)原料的性能選擇合理的熱工制度；采取正確的冷卻制度。 普通和高強粉煤灰陶粒的生產(chǎn)，當(dāng)前有兩種窯爐工藝可采用： 采用回轉(zhuǎn)窯工藝生產(chǎn)高強粉煤灰陶粒，我國于 70 年代末 80 年代初分別由陜西建研院和上海建研院研制成功，所生產(chǎn)的高強粉煤灰陶粒用當(dāng)時的混凝土配置技術(shù)已達 CL50 和 CL60。采用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)工藝的粉煤灰用量視粉煤灰和粘結(jié)劑的性能而定，粉煤灰摻量一般在70%～ 80%之間。為防止料 球在運動過程中破碎，故粘合劑的用量比燒結(jié)機工藝約高 8%～ 10%。 按常規(guī)料球制備采用塑性制粒法和磨細成球法，因料球含水率較高 (18 %左右 )，宜采用雙筒回轉(zhuǎn)窯。雙筒回轉(zhuǎn)窯對調(diào)節(jié)物料在干燥、預(yù)熱帶和焙燒帶的停留時間和相應(yīng)的焙燒制度更為有利，但其構(gòu)造相對復(fù)雜，重量和造價比單筒回轉(zhuǎn)窯高，漏風(fēng)和維修量也相應(yīng)增加。雙筒回轉(zhuǎn)窯有高差式和插接式兩種：前者前后兩窯高差較大，使窯尾標高增高約 ～ 2m，配套的設(shè)備和土建工程費用明顯增加，聯(lián)結(jié)兩窯的中間煙室漏風(fēng)多、熱損失大，導(dǎo)料槽易燒壞，在國內(nèi)外已呈淘汰趨勢；后者是當(dāng)前國內(nèi)發(fā) 展最快的先進窯型，缺點是兩窯插接處 (插入深度 400～ 800 mm)有一定漏風(fēng)和揚塵，需設(shè)置高性能的轉(zhuǎn)動密封裝置。雙筒回轉(zhuǎn)窯兩窯的安裝斜度相同，均在 4176。左右，各有獨立的傳 18 動裝置，一般配用 YCT 電磁調(diào)速三相異步電動機。調(diào)速范圍：干燥預(yù)熱窯一般 1～ 3r/min，焙燒窯一般 ～ 。生產(chǎn)時通過電動調(diào)速求得物料在兩窯內(nèi)的最佳停留時間。