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          粉煤灰陶粒的生產技術及發展方向
          雙擊自動滾屏 發布者:admin 發布時間:2015-10-29 19:13:13 閱讀:721次

          摘要  著重討論了粉煤灰陶粒(燒結粉煤灰陶粒、蒸養粉煤灰陶粒和雙免粉煤灰陶粒)的各種生產技術、指標及發展方向。結果表明,粉煤灰陶粒制品有容重輕,保溫隔熱效果好等優點。雙免粉煤灰陶粒因其經濟的優越性,更易推廣應用。
          關鍵詞:粉煤灰陶粒   生產技術   發展方向
              1        前言
          粉煤灰綜合利用的途徑很多,其中生產新型建筑材料是最有效的途徑之一。而用于生產輕型砼的粉煤灰陶粒吃灰量最大,應用范圍廣泛,可以用來制造輕質高強的砼,用于對自重有一定限制的工程結構及建筑工程中。如公路橋橋面,高層建筑樓面、墻板、屋面等。也可用于石材缺乏的平原地區,作為配制砼的骨料等等。粉煤灰陶粒制品及其空心砌塊具有容重輕、保溫隔熱效果好、施工方便、抹灰無空鼓、不脫落等優點,使其經濟和社會效益較為顯著[1]。隨著墻體改革的需要,其利用量也越來越大。本文著重討論了粉煤灰陶粒的生產技術及其應用發展方向。
              2粉煤灰陶粒的生產技術
              2.1燒結粉煤灰陶粒
          燒結粉煤灰陶粒是以粉煤灰為主要原材料,摻加少量粘結劑(粘土、頁巖、煤矸石、固化劑等)和固體燃料(如粉煤),經混合、成球、高溫焙燒(1200~1300℃)而制得的一種性能較好的人造輕骨料。其用灰量大,還可以充分利用粉煤灰中的熱值。當使用的粘土塑性指數在15%~20%左右時,粉煤灰約85%~90%[1,2]。
          粉煤灰
          粘土
           
          成球
           
          破碎篩分
           
          焙燒
           
          球磨
           
          混合
           
          烘干
          烘干
          球磨
           
          成品

          生產工藝一般由原料的磨細處理、混合料加水成球、焙燒等工序制成,其工藝流程如圖1。
          圖1 燒結粉煤灰陶粒生產工藝流程圖[3]
          燒結通常采用燒結機、回轉窯或立波爾窯。以燒結機燒結技術較好,因為其對原料的適用范圍大、生產操作方便、產量高、質量較好、工藝技術成熟。用燒結機生產的粉煤灰陶粒容重一般為650kg/m3,可以配制300號砼。含鐵比較高的礦物及固體廢棄物皆可以作為陶粒生產中的復合助熔劑[1,2]。經焙燒好的陶粒經破碎篩分級后,將粒徑0.2mm的塵粒回收到原材料中重新進行成球燒結,對于提高陶粒的燒結質量和處理自身廢棄物是一項必要的措施,也是晶坯技術在陶粒生產工藝中的具體應用[1,2,4]。
              2.2蒸養粉煤灰陶粒
          蒸養粉煤灰陶粒是以電廠干排粉煤灰為主要原料,摻入適量的激發劑(石灰、石膏、水泥等),經加工、制球、蒸汽養護而成的球形顆粒產品[5]。與燒結粉煤灰陶粒相比,不用燒結,工藝簡單,能源消耗少,成本低[6],而且可以解決燒結粉煤灰陶粒散粒的問題[7],因而具有較強的競爭能力和社會效益。
              新制成的陶粒外面裹有一層松散的粉煤灰,避免其在運輸和養護過程中發生凝聚。其養護比較簡單,通過控制養護條件可以控制陶粒內發生的火山灰反應,以使陶粒硬化。養護條件一般控制在溫度80~90℃,相對 濕度100%,常壓。
          為解決蒸養粉煤灰陶粒密度高(800~850kg/m3)的問題,有研究表明[9],分別摻加泡沫劑、鋁粉或輕質摻和骨料到粉煤灰及膠結料中,經攪拌、制成多孔芯材,再成球而得陶粒坯體,養護后得陶粒,其自然狀態下含水的堆積密度為780 kg/m3左右,絕干狀態下堆積密度為650~720 kg/m3,筒壓強度及吸水率都能達標。
          2.3雙免粉煤灰陶粒[1]
          以粉煤灰為主,摻入固化劑、成球劑和水,以強制攪拌、震壓成型,自然養護而成[10]。相對于前2種而言,明顯具有能耗低、工藝簡單、成本低等優點。
          其主要原理是利用激發劑來激發粉煤灰的活性,使粉煤灰受激發后,形成類似水泥水化產物的水化硅酸鈣和鈣礬石,即依靠水化產物來獲得強度[1,11]。其工藝流程如圖2。
              3粉煤灰陶粒的新品種
          當前,我國的砼技術正向輕質、高強、高性能的方向發展,輕集料及其砼的發展也不例外。近來,上海、宜昌等地輕質高強陶粒的出現正標志著這種發展趨勢。輕集料砼是一種輕質、高強、節能的輕質砼,其中密度小、保溫性能好的陶粒砼小型空心砌塊得到迅速發展,成為取代普通粘土磚的最有發展前途的新型墻體材料[12,13]。隨著輕集料砼的發展,粉煤灰陶粒的生產技術也不斷地向前發展,又出現了以下的新品種。
          3.1粉煤灰包殼免燒輕質陶粒
          為克服傳統工藝生產的陶粒存在能耗高、強度低等缺點,選擇利用粒徑1~2mm的膨脹珍珠巖粉作陶粒的核,以干排粉煤灰、水泥和外加劑為殼對核進行包裹,形成一種殼-核結構的粉煤灰免燒輕質陶粒。該產品具有能耗低、容重小、強度高、吸水率小、保溫性能好、生產工藝簡單等特點,可取代燒結或非燒結粉煤灰陶粒,廣泛用在新型節能保溫建材等方面,以便大大降低墻體自重,大幅提高墻體的保溫性能,減少建筑物的能耗。
              在生產中,粉磨是重要環節,可以使原料均化,并降低細度,從而增加反應活性。其次,養護環節也很重要,最好用蒸養,以提高產品質量,縮短生產周期。該陶粒材料來源廣,成本低,生產工藝簡單,適于推廣[3,14]。
              粉煤灰中含碳量越高、pH值越低、就易碳化,使表面起砂、強度降低,影響陶粒及砼質量。為改善陶粒性能,伊桂卿[15]根據殼體原理,提出陶粒表面包一層水泥薄殼的技術設想。即以粉煤灰為主,加入激發劑、活化劑,采用內裹外包新工藝,連續成球,自然養護而成的一種吃灰量最大的輕骨料。在成球區陶粒出成球盤的瞬間,利用陶粒表面的水膜,均勻地灑上堿性較高的水泥粉,使流動的陶粒表面包上一層水泥殼。經保潮養護,水泥迅速水化、硬化,形成密實、堅硬的薄殼,可大大提高陶粒表面的堿度、密實度,以及抗碳化、耐磨損、抗凍融等耐久性能。
              3.2全粉煤灰陶粒
              首鋼設計研究院于1983年開始對全粉煤灰陶粒進行研究試制,用羧甲基纖維為粘結劑,取代傳統粉煤灰陶粒生產所用的粘土,進行了全粉煤灰陶粒的半工業試驗研究,效果良好。采用高溫快速燒結、快速冷卻,使陶粒球外表燒結而內部又未充分燃燒致密,或增加可燃物質碳,使陶粒氣孔率增加且燃燒均勻。生產全粉煤灰陶粒要有良好的粉煤灰原料,最好有成分和細度均適宜的干粉煤灰固定來源。濕粉煤灰和粗灰應進行脫水和烘干處理,磨細或在使用中摻加細粉煤灰。應控制粉煤灰中的Fe2O3和SO3,前者含量應控制在10%以下,后者含量按標準要求越低越好[3,16]。
           4粉煤灰陶粒的應用及發展方向
              4.1粉煤灰陶粒的應用概況[17]
          自1958年以來,我國陶粒的應用范圍越來越廣。據調查,95%用于建筑工程,使用多集中在大中城市,且北方廣于南方。
              4.1.1房屋建筑工程  
          我國生產的粉煤灰陶粒,在北京、上海、天津、東北等地較廣泛地應用于高層建筑構件的保溫和結構保溫材料。
              4.1.2橋梁、船舶建造
          用粉煤灰陶粒配制的輕骨料砼可以用于澆制橋梁上部結構、橋面板以及船用活動地板,比普通砼自重減輕47%,從而提高了橋梁、船舶的多項技術性能指標。
              4.1.3保濕隔熱、耐火材料
          采用陶粒砼制品代替其他耐火材料,其性能好、節能效果好,被廣泛用于冶金、建筑、煉油等部門的窯、爐等熱工裝置方面。
              4.1.4過濾材料   
          利用破碎型輕質陶砂的開口孔隙發育和高吸附比表面的特點,在濾水工程中使用效果頗佳。陶粒有吸水不吸油的特點,我國各大油田使用它可以除去重油中的水分。
              4.1.5吸聲材料   
          利用陶粒制作的微孔吸聲磚,用于控制交響回蕩時間,效果甚好。
              4.1.6農業方面  
          可作無土栽培的介質或作土壤的調節劑。
              4.2粉煤灰陶粒的發展方向[17,18]
              4.2.1合理調整產業結構,發展高強陶粒。根據輕骨料的特點,提高陶粒砼的配制技術,切實解決其“高不成、低不就”的質量狀態和售價過高等制約發展的因素。
              4.2.2建立一套完整的質量保證體系,確保工程質量,為在軟土地區、抗震設防區和堿集料多發區大量推廣應用作必要的技術準備。 
           
           
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