粉煤灰陶粒

詞條：粉煤灰陶粒 英文：Fly Ash Aggregate

粉煤灰陶粒是以粉煤灰為主要原料(85%)左右，摻入適量石灰(或電石渣)、石膏、外加劑等，經計量、配料、成型、水化和水熱合成反應或自然水硬性反應而製成的一種人造輕骨料。陶粒具有優異的性能，如密度低、抗壓強度高、孔隙率高，軟化係數高、抗凍性良好、抗鹼集料反應性優異等。特別由於陶粒密度小，內部多孔，形態、成分較均一，且具一定強度和堅固性，因而具有質輕，耐腐蝕，抗凍，抗震和良好的隔絕性（保溫、隔熱、隔音、隔潮）等多功能特點。利用陶粒這些優異的性能，可以將它廣泛應用於建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等部門，應用領域越來越廣，還在繼續擴大。在陶粒發明和生產之初，它主要用於建材領域，由於技術的不斷發展和人們對陶粒性能的認識更加深入，陶粒的應用早已超過建材這一傳統範圍，不斷擴大它的應用新領域。現在陶粒在建材方面的應用，已經由100%下降到80%，在其他方面的應用，已佔20%。隨著陶粒新用途的不斷開發，它在其他方面的比例將會逐漸增大。

粉煤灰是我國當前排量較大的工業廢渣之一，隨著電力工業的發展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。以煤粉為燃料的火電廠和城市集中供熱鍋爐，其中90%以上為濕排灰，活性較干灰低，且費水費電，污染環境，而其中的有毒化學物質還會對人體和生物造成危害。在粉煤灰樣品中檢測出20多種對環境和人體有害的物質，其中包括可能導致神經系統損傷、出生缺陷甚至癌症的重金屬。按照報告的估算，中國每年約有共2.5萬噸的鎘、鉻、砷、汞和鉛這五種國家重點監控的重金屬，隨粉煤灰的排放進入到自然環境中。為了更好地保護環境並有利於粉煤灰的綜合利用，考慮到除塵和干灰輸送技術的成熟，干灰收集已成為今後粉煤灰收集的發展趨勢。我國是個產煤大國，以煤炭為電力生產基本燃料。近年來，我國的能源工業穩步發展，發電能力年增長率為7.3%，電力工業的迅速發展，帶來了粉煤灰排放量的急劇增加，燃煤熱電廠每年所排放的粉煤灰總量逐年增加，1995年粉煤灰排放量達1.25億噸，2000年約為1.5億噸，到2010年將達到3億噸，給我國的國民經濟建設及生態環境造成巨大的壓力。另一方面，我國又是一個人均佔有資源儲量有限的國家，粉煤灰的綜合利用，變廢為寶、變害為利，已成為我國經濟建設中一項重要的技術經濟政策，是解決我國電力生產環境污染，資源缺乏之間矛盾的重要手段，也是電力生產所面臨解決的任務之一。經過開發，粉煤灰在建工、建材、水利等各部門得到廣泛地應用。隨著國家對環保及綠色能源的重視，粉煤灰的處理和利用問題已經引起人們的普遍重視，也成為我國環境保護與再生資源開發領域的一個重要課題。加大粉煤灰的綜合利用是發展循環經濟和低碳經濟，建設節約型社會的一項重要工作，有利於形成節約資源、保護環境的生產方式和消費方式，有利於提高經濟增長的質量和效益，有利於建立資源節約型社會，有利於促進人與自然的和諧，體現了以人為本，全面協調可持續發展觀的本質要求，是實現全面建設小康社會宏偉目標的必然選擇。調研表明，目前上馬粉煤灰陶粒生產線，成本不超過50元/噸，而當前開採砂石的成本價則遠高於50元/噸。粉煤灰污染的治理已不容忽視，在缺少資源的今天，不但解決了能源問題，還保護了環境，粉煤灰的再利用可謂是一舉雙得。

粉煤灰陶粒之所以在全世界得到快速發展，是因為它具有其他材料所不具備的許多優異性能，這一優異性能，這一優異性能使它具有了其他材料無法取代的作用。這些優異性能有以下幾個方面： 1、密度小、質輕。粉煤灰陶粒自身的堆積密度小於1100kg/m3，一般為300～900kg/m3。以 粉煤灰陶粒為骨料製作的混凝土密度為1100～1800kg/m3，相應的混凝土抗壓強度為30.5～40.0Mpa。陶粒的最大特點是外表堅硬，而內部有許許多多的微孔。這些微孔賦予陶粒質輕的特性。200號粉煤灰陶粒混凝土的密度為1600kg/m3左右，而相同標號的普通混凝土的密度卻高達2600kg/m3，二者相差1000kg/m3。 2、保溫、隔熱。粉煤灰陶粒由於內部多孔，故具有良好的保溫隔熱性，用它配製的混凝土熱導率一般為0.3～0.8W/（m·k），比普通混凝土低1～2倍。所以，陶粒建築都有良好的熱環境。 3、耐火性好，陶粒具有優異的耐火性。普通粉煤灰陶粒混凝土或粉煤灰陶粒砌塊集保溫、抗震、抗凍、耐火等性能於一體，特別是耐火性是普通混凝土的4倍多。對相同的耐火周期，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製耐火度1200℃以下的耐火混凝土。在650℃的高溫下，陶粒混凝土能維持常溫下強度的85%。而普通混凝土只能維持常溫下強度的35%～75%。 4、抗震性能好。陶粒混凝土由於質量輕，彈性模量低，抗變形性能好，故具有較好的抗震性能。 5、吸水率低，抗凍性能和耐久性能好。陶粒混凝土耐酸、鹼腐蝕和抗凍性能優於普通混凝土。250號粉煤灰陶粒混凝土，15次凍融循環的強度損失不大於2%。陶粒混凝土是一種優良的建築材料，應大力推廣使用。

陶粒砂產品生產技術工藝，是衡量一個企業是否具有先進性，是否具備市場競爭力，是否能不斷領先於競爭者的重要指標依據。隨著我國陶粒砂市場的迅猛發展，與之相關的核心生產技術應用與研發必將成為業內企業關注的焦點。了解國內外陶粒砂生產核心技術的研發動向、工藝設備、技術應用及趨勢對於企業提升產品技術規格，提高市場競爭力十分關鍵。原料(粉煤灰+定量的外加劑)混磨—制粒—燒脹—堆放—運輸(裝袋)生產粉煤灰陶粒宜採用雙筒迴轉窯，即窯體的預熱段和乾燥段可單獨控制其轉速，以便根據原料的狀態控制其預熱時間。黏土陶粒近年來由於受到土地資源的限制，在某些地區已被禁止生產和使用。但有些地區可以利用河道淤泥、廢棄山土等進行生產。陶粒設備工藝過程為：原料攪拌—制粒—篩選—燒結—堆放—運輸(裝袋)在操作中應注意瞭望，防止物料在窯內結團而影響質量。粉煤灰陶粒一般採用燒結法和迴轉窯法兩種燒成工藝，其粉煤灰摻用量視粉煤灰和粘結劑的性能而定。燒結法粉煤灰摻入量一般可達80%～90%，迴轉窯法最多可達70%～80%。粉煤灰陶粒的吃灰量高於粉煤灰燒結磚。粉煤灰陶粒主要用於配製輕集料混凝土(亦稱粉煤灰陶粒混凝土)，其特點是重量輕、強度高、導熱係數低、耐火度高，化學穩定性好、耐久性和保溫隔熱性能好。不少橋樑工程和多層、高層建築中應用了粉煤灰陶粒混凝土，取得了顯著的技術經濟效益。

基本要求

1. 1粉煤灰化學成分 根據多年的試驗研究，燒制陶粒用粉煤灰的化學成分應符合要求。否則，必須通過外摻劑來調整其化學組分。 1. 2含碳量　大量的試驗研究證明，生產陶粒原料中，其含碳量或有機質含量過多或過少，均不能製成性能良好的或符合標準要求的陶粒。當採用粉煤灰為主要原料生產陶粒時，在一般情況下，其碳素或有機質含量均過高，因此，在工藝上必須進行適當的脫碳處理。 1. 3細度 粉煤灰的細度一般控制在45μm篩余≤45 %。由於各地{HotTag}粉煤灰的成分差異較大，在決定建廠之前，建議委託有關科研設計單位對粉煤灰和粘結劑的基本性能、合理配比、燒結燒脹性能、燒結溫度和溫度範圍、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，必要時須做中試。

生產工藝

2. 1 生產工藝流程

利用粉煤灰生產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。

根據原料不同，料球製備方法差異很大。一般要摻加20 %～25 %的粘結劑(頁岩、粘土或煤矸石)、以防止料球在窯內滾碎。由於粉煤灰中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、粘結劑和外摻劑經準確計量、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。

磨徠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)，預加水攪拌(含水率10 %～12 %)，圓盤成球機制粒成球。

具體採用何種料球製備工藝應根據原料性能和陶粒產品要求的性能指標(超輕陶粒還是高強陶粒)情況確定。

2.2高強粉煤灰陶粒的生產

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，生產高強度陶粒不僅是增加其密度，其相應的強度等指標也得提高。所以，生產高強度陶粒必須要採取一套工藝技術措施，即對原料及其組分應進行選擇；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整；根據原料的性能選擇合理的熱工制度；採取正確的冷卻制度。

通過上述四道工序的調整和控制才可能生產出合格的高強陶粒，否則是生產不出高強陶粒的。高強粉煤灰陶粒的生產，當前有兩種窯爐工藝可採用：

a.迴轉窯工藝

採用迴轉窯工藝生產高強粉煤灰陶粒，我國於70年代末80年代初分別由陝西建研院和上海建研院研製成功，所生產的高強粉煤灰陶粒用當時的混凝土配置技術已達CL50和CL60。採用迴轉窯生產工藝的粉煤灰用量視粉煤灰和粘結劑的性能而定，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機工藝約高8%～10%。

b.燒結機工藝

採用燒結機工藝生產粉煤灰陶粒，在我國雖有30餘年的生產經驗，但其產品性能達不到高強陶粒的指標。英國萊泰克的燒結機工藝技術，據資料介紹其產品性能達到高強陶粒的指標。大慶地區已引進此項技術，建成規模為年產30萬m3粉煤灰陶粒廠，希望通過這條引進線把我國燒結機工藝技術提高到一個新水平。 2. 3 超輕粉煤灰陶粒的生產 根據試驗研究，各地方的粉煤灰除了少數含有高鈣、高鐵的灰種外，一般的粉煤灰都有燒脹性能，依據灰的組分和含碳量，經過適當的調整和處理后其膨脹係數一般在2. 0～3. 5之間。

（3）迴轉窯燒成

按常規料球製備採用塑性制粒法和磨細成球法，因料球含水率較高(18 %左右)，宜採用雙筒迴轉窯。雙筒迴轉窯對調節物料在乾燥、預熱帶和焙燒帶的停留時間和相應的焙燒制度更為有利，但其構造相對複雜，重量和造價比單筒迴轉窯高，漏風和維修量也相應增加。

雙筒迴轉窯有高差式和插接式兩種：前者前後兩窯高差較大，使窯尾標高增高約1.5～2m，配套的設備和土建工程費用明顯增加，聯結兩窯的中間煙室漏風多、熱損失大，導料槽易燒壞，在國內外已呈淘汰趨勢；後者是當前國內發展最快的先進窯型，缺點是兩窯插接處(插入深度400～800 mm)有一定漏風和揚塵，需設置高性能的轉動密封裝置。雙筒迴轉窯兩窯的安裝斜度相同，均在4°左右，各有獨立的傳動裝置，一般配用YCT電磁調速三相非同步電動機。調速範圍：乾燥預熱窯一般1～3r/min，焙燒窯一般1.2～3.6r/min。生產時通過電動調速求得物料在兩窯內的最佳停留時間。

（4）冷卻

對高強陶粒，由於焙燒溫度較高，焙燒時間也比超輕和普通陶粒長3～5 min，其燃料裝置也應做適當調整。以煤粉燃料為例，應將噴煤嘴向窯內多深入300～380 mm，適量增加一次風機的風壓和風量，改用長火焰的噴煤嘴，使煤粉噴出速度自30～40m/s提高至40～50m/s，並適當調節閥門增加窯尾抽力，使燃燒火焰長度從原來的2～3 m延長至3～4 m。

從窯頭卸出的陶粒溫度900～1000℃，如直接卸入空氣中或水池中急冷，會明顯降低陶粒強度。因此相對正規的陶粒廠都配有陶粒冷卻機。國外常用的有多筒冷卻機、單筒冷卻機、豎式冷卻機、分層冷卻機、篦式冷卻機等；國內常用的有單筒冷卻機、遙運冷卻機和豎式分層冷卻機等。

篦式冷卻機和遙運冷卻機屬通風型和空中快冷型，不利於提高陶粒強度。多筒冷卻機和單筒冷卻機屬自然通風緩慢冷卻型，利於陶粒強度，但效率低，卸料溫度高(200～300℃)、熱利用率低。豎式分層冷卻機也屬通風型冷卻，但實現了陶粒1000～700℃、400℃以下快冷，700～400℃緩冷(用熱風冷卻)的最佳冷卻制度，冷卻效率高(約25 min)、卸料溫度低(機外氣溫+ 50℃)、陶粒餘熱利用率高(排除的熱風300～400℃，都分用於烘乾碎煤或原料，部分送入窯內作一、二次熱風)。是目前國內外最先進的陶粒冷卻機，用於高強粉煤灰陶粒生產線更加顯效。

粉煤灰陶粒砂生產線其流程：粉煤灰→混合勻化→成球盤制粒→焙燒→冷卻→成品。其主要是由輪碾機，雙軸攪拌機，制粒機，迴轉窯，滾筒篩等設備組成的。下面就對這幾種常用的設備進行簡單的介紹。

輪碾機是以碾砣和碾盤為主要工作部件而構成的物料破碎、粉碎和混煉的設備。碾盤迴轉式輪碾機有一對碾砣和一個碾盤，物料在轉動的碾盤上被碾砣碾碎。碾盤外圈有篩孔，碾碎的物料從篩孔中卸出。在耐火材料工業中主要用於破(粉)碎中等硬度的黏土、熟料、硅石等。一般用來對物料進行中碎和細碎。用這種干碾機破碎的產品顆粒近似球形，稜角不尖銳。干碾機構造較簡單、製造和維修比較容易、進料尺寸要求不太嚴格，但能量消耗大、生產效率較低。

雙軸攪拌機利用兩根呈對稱狀的螺旋軸的同步旋轉，在輸送干灰等粉狀物料的同時加水攪拌，均勻加濕干灰粉狀物料，達到使加濕物料不冒干灰又不會滲出水滴的目的，從而便於加濕灰裝車運輸或轉入其它輸送設備。主要適用於火力發電廠、礦山等行業粉煤灰或類似物料加濕裝車的場合。

陶粒砂制粒機也叫做陶粒砂制粒鍋、陶粒砂成球盤、陶粒砂造粒機，主要由圓盤、大傘齒輪、圓錐齒輪、主軸箱、橫軸、調角機構、刮刀裝置、傳動裝置、底座等組成。電動機由三角皮帶與減速機聯接傳動，減速機出軸端聯有圓錐齒輪，並與大傘齒輪嚙合。大傘齒輪由螺栓與圓盤聯接。這樣電動機啟動后，圓盤也隨之運轉。圓盤通過主軸、雙列向心球面滾子軸承、橫軸，承重於底座。主軸的尾端與調角機械的螺桿螺紋聯接。由於雙列向心球滾子軸承的作用，通過調節調角機的螺桿，使主軸與圓盤在一定範圍內轉動，以保證調節成球盤傾斜度的需要。通過改變電動機出軸和減速機入軸上的皮帶輪直徑，可以調節成球盤的轉速。

陶粒迴轉窯內熱式迴轉窯中溫(950℃～1050℃)煅燒超細高嶺土工藝技術，成熟、國內先進，代表著超細高嶺土煅燒技術的發展方向。這種煅燒技術能耗低、產量高，產品經脫水、脫碳增白，性能穩定，可用於造紙及塗料等工業領域。

特點

1、結構簡單，具有單位體積高，窯爐壽命長，運轉率高，操作穩定，傳熱效率高，熱耗低等。 2、溫度自動控制、超溫報警，二次進風餘熱利用，窯襯壽命長。3、先進的窯頭窯尾密封技術及裝置，運行穩定、產量高等顯著特點。

滾筒篩主要有電機、減速機、滾筒裝置、機架、密封蓋、進出料口組成。滾筒裝置傾斜安裝於機架上。電動機經減速機與滾筒裝置通過聯軸器連接在一起，驅動滾筒裝置繞其軸線轉動。當物料進入滾筒裝置后，由於滾筒裝置的傾斜與轉動，使篩面上的物料翻轉與滾動，使合格物料（篩下產品）經滾筒外圓的篩網排出，不合格的物料（篩上產品）經滾筒末端排出。由於物料在滾筒內的翻轉、滾動，使卡在篩孔中的物料可被彈出，防止篩孔堵塞。滾筒篩砂機、滾筒篩分機與滾筒篩的原理構造幾乎相同，是人們對它的認識和叫法上存在差異。