粉煤灰陶粒的生产方法和主要性能.pdf

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1、粉 媒 及 陶 粒 的 生 产 方 法 和 重 要 性 能 范锦忠 ( 中国建筑 东北设计研 究院 ， 辽宁 沈阳 1 1 0 0 0 3 ) 【 摘要】 根据 国内外生产 实践经验 ， 粉煤灰陶粒的生产方法可分为焙烧型和养护型两类 ： 焙烧 型主 要分 为回转窑法、 烧结机 法、 立窑法等 ； 养护型主要分为 自然养护法、 蒸汽养护法、 发泡蒸汽养护法等。 介绍 上述6 种 生 产方法 的 国 内外概 况 、 主 要 生产 工艺和产 品性 能。 关键词 ： 粉煤灰陶粒人造轻骨料双简回转窑烧结机机械化立窑烧结箱 自然养护 蒸汽 养护蒸养 简仓发泡剂 中图分类号 ： T U 5 2 2 、 0

2、9文献标识码 ： A文章编号 ： 1 0 0 1 - 6 9 4 5( 2 0 0 7 ) 0 9 - 0 1 1 4 - 0 4 粉煤灰是将煤炭磨细、 燃烧后产生的一种工业废 渣， 约 占煤粉用量的 2 0 3 0。 我国粉煤灰( 渣) 排贮 量居世界第一 。2 0世纪 9 0年代 以来 ，在 国家大力推 广 、 应用工业废渣和税 收优惠政策的影响下 ， 我 国粉 煤灰利用率快速提升。目前我 国很多大城市的粉煤灰 利用率较高 ， 粉煤灰已出现供不应求的状况 ， 粉煤灰 ( 干 中、 粗灰 ) 价格高达 3 0元 t 8 0元 t 。但很多 中、 小 城市的粉煤灰利用率较低 ， 灰渣排放 、

3、存贮的 困难逐 年提升。因此我国多数地区开发和利用粉煤灰的形势 依然严峻 ， 必须在 中、 小城市大力开发、 推广利用粉煤 灰 。 几十年国内外生产实践证明， 利用粉煤灰生产人 造 轻 骨料 陶粒 ， 是 用灰 量 大 、 节能 效 果 良、 产 品质 量优 、 应用范围广 、 经济效益好 、 社会效益显著的优势 项 目之一 ， 只要符合当地和周边市场需求 ， 应快速 、 有 效 、 可持续发展粉煤灰陶粒。 粉煤灰 陶粒的生产方法可分为焙烧型和养护型 两种类型 ： 焙烧型主要分为回转窑法 、 烧结机法 、 立窑 法等； 养护型主要分为 自然养护法 、 蒸汽养护法 、 发泡 蒸汽养护法等。为有利

4、于适应市场需求和科学选型 ， 本 文重 点介 绍 上述 6种生 产方 法 的 国 内外概 况 、 主要 生产工艺和产品性能， 供大家参考。 1 回转 窑 法 国外采用 回转窑法生产粉煤灰 陶粒的主要 国家 有俄罗斯 、 美国、 英 国、 德国、 波兰 、 日本等。其 中俄罗 斯最多 ， 年生产能力约 2 0 0万 m ， 生产线规模多数为 1 0万 m y ， 主要产品和性能 ： 超轻陶粒 ( 堆积密度 2 5 0 1 1 4 W W W b r i c k - t i l e c o rn k g m 3 5 0 0 k g m 、 筒压强度 0 9 MP a 2 0 MP a 、 吸水率

5、1 1 1 5 、 粒径 中5 mm一 4 0 m m) 、 高强陶粒( 堆积密度 8 0 0 k g m3 - 1 0 0 0 k g m3 、 筒压强度 6 MP a 8 MP a 、 吸水 率 1 0 、粒径 O5 m m一 2 0 m m) 。粉煤灰掺量最少为 1 0 1 5 ， 最多为 6 0 8 0 ， 多数为 3 0 4 0 。 我国采用 回转窑法生产粉煤灰陶粒始于 1 9 6 5年 抚顺建材公司。 将 8 0 粉煤灰和 2 0 绿页岩粉 ( 磨细 ) 混合、 成球， 回转窑焙烧 ， 陶粒平均堆积密度为 4 8 4 k g m ， 年产量约 0 7万 m 。1 9 7 4年西安建

6、成年产 1 5万 m 粉煤灰陶粒生产线 ，粉煤灰掺量 7 0 7 5 、粘土 2 5 3 0 ， 陶粒堆积 密度 6 0 0 k g m3 9 0 0 k g m 3 、 筒压 强度 3 8 MP a 9 8 MP a 、吸水率 9 1 0 、粒 径 5 m m 2 0 mm。1 9 9 5年河北尊化建成粘土粉煤灰陶粒生 产线 ， 年生产能力 2 2万 m ， 粉煤灰掺量约 3 5 ， 陶粒 堆积密度 4 0 0 k g m 3 - 5 0 0 k g m 。1 9 9 7年上海申威陶粒 制品有限公司建成投产的粉煤灰陶粒生产线 年生产 能 力 2 5万 1 T I 。 ， 既 可 生产 堆 积

7、密 度 4 0 0 k g m3 5 0 0 k g 1T I 的超轻 陶粒( 粉煤 灰掺量 5 1 5 、页岩 8 0 8 5 、外加剂 5 1 0 ) ，也可生产堆 积密度 7 5 0 k g m 8 5 0 k g m 的高强陶粒 ( 粉煤灰掺量 3 5 5 0 、 页 岩 4 5 一 5 5 、 外加 剂 5 1 0 ) 。此外 先后在长春 ( 年 产 4万 m3 ) 、 江 苏金 坛 ( 年 产 2 5万 m 3 ) 、 天津 宝 通 ( 年产 2 5万 m 3 ) 、 齐齐 哈尔 ( 年产 5万 m3 ) 等地建成 回转 窑法粉煤灰陶粒生产线 ， 多数获得成功 ， 既能生 产超轻陶

8、粒 ， 也可生产普通 陶粒或高强陶粒 。目前在 辽宁鞍 山、 辽阳等地正在筹建年产 1 0万 1T I 的粉煤灰 陶粒 大型生 产线 。 2 0 0 7 维普资讯 生产实践证明， 回转窑法生产粉煤灰超轻陶粒 对 粉煤灰有一定要求 ： S i O 2 4 5 6 0 、 A 1 2 0 3 2 4 、 F e 2 0 4 一 8 、 C a O + Mg O = 3 5 ，粉煤灰细度 8 8 m筛余 量应 3 0 ，烧失量 4 1 3 ；如果 A l 0 3 含 量超过 2 4 ，粉煤灰掺量相对减少 ，很难超过 5 0 ；如果 F e 2 0 ， 、 C a O + Mg O、 烧失量等含量不足

9、， 需添加相应外加 剂； 如果粉煤灰太粗 ， 应适 当磨细。回转窑法生产普通 或高强粉煤灰陶粒 ， 对粉煤灰 的要求相对较低 ， A 1 2 0 、 F e 2 0 ， 等含量无特殊要求 ， 只要采取有效措施 ， 均可生 产出普通或高强陶粒。 国内外回转窑法生产粉煤灰陶粒的生产工艺基本 相同， 主要工艺流程如下： 粘结助熔剂 粉 煤 灰 外 加 剂 ( 粉料或液态) ( 干灰或半干灰 ) ( 粉料或液态) I 电子秤 l l 电子 秤l I 电子秤 l l l l + 困 湿 f 成球机 f f ! !璺 塑 I 目 L J l 阻L - J “ I l ， 【 、 I 产 煤 磨卜 I I

10、冷却机 H鼓 风 机 或自 然 通 风l l I 破 碎 机l J 筛分机 l 叫 破 碎 机l I 烟 煤 库 l I 陶 粒 分 级 堆 场i 回转窑法生产粉煤灰陶粒 ，根据粉煤灰的主要性 能和调整配方 ， 既可生产超轻 陶粒( 堆积密度 5 0 0 K S n l 3 ) 也可生产普通 陶粒 ( 堆积密度 5 0 0 k g m - 7 0 0 k s m ， ) 或高强陶粒( 堆积密度 7 0 0 k s m 9 0 0 k sm ) ， 产品 性能优 ， 适应市场需求 ， 功能强发展前景很好 。主要缺 点是生产能耗较大 ( 国内热耗 4 6 0 0 k J k g 5 4 0 0 k

11、 J k g 、 电耗 2 8 k W h m3 3 8 k W h m ) ， 应尽量采取节能 措 施 。 2烧 结机 法 当前 ，国外采用烧结机法生产粉煤灰陶粒的国家 主要有 ： 英国、 美国、 俄罗斯 、 荷兰、 波兰 、 印度、 德 国、 法 国等 。其 中世 界著 名 的英 国爱 克勃 罗 ( E G G B O R O U G H) 莱太克( L Y T AG ) 陶粒厂， 年生产能力 1 5万 11 1 ， 产品主要性能 ： 粒径 4 m l q 一 1 4 m m、 堆积密度 7 5 0 k g m 3 9 0 0 k sm 、 吸水率 1 5 一 2 0 、 筒 压强度 6

12、0 M P a - 9 0 MP a 、 烧失量4 0 。 莱太克生产技术的主要特点 ： 配料 中粉煤灰用量为 8 5 9 5 ， 不掺或少掺加少量粘 结助熔剂 ( 膨润土1 0 ) ， 只适用于干灰 、 细灰( 4 5 Ix m 筛余量 2 0 ) ， 粉煤灰含碳量 6 。 我 国于 1 9 6 6年在 天津建成第一条烧结机法粉煤 灰陶粒生产线 ( 天津硅酸盐制品厂粉煤灰陶粒车间) ， 年生产能力 7万 m 3 。 1 9 7 8 1 9 8 8年间， 先后在辽宁清河 ( 年产 3 x 1 0万 11 3 ， ) 、 兰州( 年产 l 0万 m ) 、 齐齐哈尔( 年 产 1 0万 i n

13、) 、 广州 ( 年产 1 0万 i n ) 、 天津 ( 年产 1 0万 IT I 3 ) 建成 5条烧结机法粉煤灰陶粒生产线 ， 全部获得成 功。其中天津硅酸盐制品厂粉煤灰陶粒车间产品的主 要性能 ： 粒径 中5 m m一 1 5 mm、 堆积密度 6 3 0 k s m 3 7 0 0 k g m 、 吸水率 1 6 2 2 、 筒压强度 4 。 5 MP a 一 6 5 MP a 、 烧失量 2 。国内烧结机法生产粉煤灰 陶粒的主要特 点 ： 配料 中粉煤灰用量 8 0 9 0 ， 粘结助熔剂( 粘土或 页岩 、 淤泥 、 千枚 岩 、 煤矸石等 ) 1 0 一 1 5 ， 适用 于干

14、 灰 、 半干灰、 湿灰 ， 粉煤灰细度 8 8 m筛余量 4 0 ， 含 碳 量 8 。 烧结机法生产粉煤灰 陶粒原材料配料( 干基 ) 中的 固定碳含量要求 ： 国外 5 、 国内4 一 6 ， 基本相 同。 若 所用粉煤灰的含碳量达不到上述要求 ，必须要掺加固 体燃料 ( 多数为煤炭粉料) ， 以满足焙烧时需要的热能。 国内外烧结机法生产粉煤灰陶粒的生产工艺基本 相 同 ， 主要 工艺 流程 如下 ： 辊 多锤机 ( 由5 咖 l 5 ra m 陶粒 ) 陶粒分级堆场 烧结机法生产粉煤灰陶粒 ，只能生产普通 陶粒和 高强 陶粒 ， 产品性能优 ， 生产热耗相对较低( 国内热耗 2 7 0

15、 0 k J k g 一 3 2 0 0 k J k g ) ， 但由于无法生产超轻陶粒 ， 适应市场需求稍差 ，电能消耗略大 ( 3 2 k W h m 3 4 2 k W h m 3 ) 。发展前景较好 ， 但应采取有效节能措施 。 2 o o 7 w w ll b r i c k - t i l e c o rn 1 1 5 L 1 维普资讯 3立 窑法 立窑法生产粉煤灰陶粒可分为机械化立窑和烧 结箱焙烧两类 ， 只能生产普通陶粒和高强陶粒。 1 9 6 3年在英国、 印度等 国曾建成机械化立窑粉煤 灰陶粒生产线 。 生产时窑内经常出现结块 、 结炉现象 ， 经过近 2年 的调整 、 改

16、进 ， 仍无法 正常生产 ， 全部关 闭。后改用烧结机法生产粉煤灰陶粒。 1 9 6 5年在上海 吴泾建成我国第一条机械化立窑 粉煤灰 陶粒中间试验生产线 年生产能力 3万 I n 。简 要生产工艺流程 ： 原材料处理一配料一混合一成球一 机械化立窑一成品处理。为减轻窑内结块 、 结炉问题 ， 窑内的周边料球和中间料球采用了不同配方 ： 周边料 球 ，粉煤灰 7 3 5 一 7 9 5 、粘士 1 3 1 7 、含碳量 7 5 9 5 ； 中间料球 ， 粉煤灰 7 8 8 5 、 粘土 1 3 1 7 、 含碳量 3 5 。 经过 2年多的试生产 ， 共生产了 约 2万 m 粉 煤灰 陶粒 陶

17、粒堆 积 密度 7 0 0 k g m 3 - 7 5 0 k g m ， 可 以配制 MU 4 0粉煤灰 陶粒混凝土 ， 产 品质量 好， 生产能耗较低( 热耗 2 0 0 0 k J &g 2 5 0 0 k J k g 、 电耗 2 4 k W h i m 3 - 3 0 k W h m。 ) 。但由于无法解决窑内的结 块、 结炉问题， 难 以正常生产 ， 3年后停产、 关闭。1 9 6 6 年后先后在天津 、 山东等地建成 的 3条机械化立窑生 产线 ， 也因窑 内结块 、 结窑问题而无法正常生产 只能 停 产 、 关 闭 。 2 0 0 2年北京某公司开发了一种烧结箱 生产粉煤 灰陶

18、粒生产技术 ， 烧结箱结构类似于小型立 窑 ， 烧结 箱底部配有炉篦 ， 但无卸料装置 ， 箱体的直径 小、 高度 矮。生产时先在炉篦上堆放点火材料( 木材或煤炭 ) ， 再点火、 底部鼓风 、 布加生料球( 到箱顶 ) 、 从下往上焙 烧 ， 顶部冒烟 。每箱烧成后， 将箱体吊起 ， 对成品( 多数 为结块型) 进行破碎处理 ， 炉篦清理后再重新配上箱 体 ， 进行重复 、 循环性生产。此类生产 线规模可大可 小 ，取决于烧结箱的规格和数量。据介绍 ， 2 0 0 3年至 2 0 0 6年已在全国建设 了多条此类生产线( 年产 2万 IT I 1 0万 m 3 ) 。据分析 ， 此类生产线与

19、立窑法相 比 优 点是基本解决 了箱体 内的结炉问题 可 以重复 、 循 环 性生产 ， 生产线规模可大 、 可小 ； 主要缺点是点火热耗 和电能消耗相对较高 、 间歇性 生产效率低 、 烧结箱底 部( 炉篦上 ) 点火和顶部 冒烟处理难度大、 成 品结块 问 题依然存在。环保和效率问题是此类生产线的最大难 题 。据了解 ， 此类 已建的生产线 ， 有 的已停产、 关闭。 2 0 0 5年北京建邦公司开放了另一种烧结箱生产 粉煤灰陶粒 生产技术 ， 与上述烧结箱技术的主要差别 是箱体和底部炉篦连为一体 ，布完料球后底部抽风、 1 1 6 顶部点火 ( 类似于烧结 机底部抽风、 面层点火) ，

20、烧成 后将箱体 吊起 、 倾斜 、 将成 品( 多数为结块型) 倒出、 破 碎处理， 烧结箱处理后吊放至原位 ， 进行重复、 循环性 生产。此类生产线的规模 ， 根据烧结箱的规格和数量 ， 年 生产 能力 可 达 3万 I T I 、 4万 I T I 。 、 6万 I T I 、 1 0万 r n 3 、 l 5 万 I n 等。据分析 ， 此类生产线在底部抽风 、 顶部点火 、 顶部无 冒烟 、 粉尘和烟气污染等方面 ， 优 于上述烧结 箱生产线 ， 其他优 、 缺点基本相同。本作者建议 ， 应合 理扩大烧结箱规格( 高度不能过高) 、 将烧结箱底部炉 篦改为多辊式卸料器 ， 可有效减少烧

21、结箱数量 ， 综合 烧结机法和立窑法的优点 ， 有效节能、 提高生产效率 、 解决环保问题 ， 发展前景相对较好。 4自然养 护法 自然养护法生产粉煤灰陶粒 只能生产普通陶粒 和高强陶粒 。 国外尚无此类生产方法。我国研制自然养护法生 产粉煤灰 陶粒始于 1 9 7 5年南京第二硅酸盐制 品厂 ， 1 9 8 6年起安徽 、 山东等地进一步研究 、 开发， 建成 了多 条生产线 ， 每条生产线规模 0 5万 m 3 y 1万 m 3 y 。原 材料配方中粉煤灰用量为 7 5 8 5 ， 其他为水泥 、 石 灰 、 石膏、 外加剂等 。产 品主要性能 ： 粒径 5 2 0 ra m、 堆积密度

22、7 0 0 k m3 - 9 0 0 k g m 、 筒压强度4 M P a 、 吸 水率 2 2 、 可以配制 MU 2 0 3 0陶粒混凝土。 自然养护法生产工艺简单 主要工艺流程如下 ： 困 成 球 机 f 二 ， r 。 1 I 室 内 预 自 然 养 护 l =二匕 I 堆场自 然养护 f f 陶粒 堆场 f 采用 自然养护法生产粉煤灰陶粒 ， 能耗低 、 建设 投资少、 生产成本低 ， 但产品密度大、 生产线 占地 面积 大 、 机械化程度低 、 受气候影响大 ， 难 以建设规模化生 产线。为确保产品质量 ， 对粉煤灰的要求较高， 烧失量 必须小 于 5 。产 品仅适 用 于无钢

23、筋 陶粒 混凝 土制 品 ， 如小型 空心砌 块 等 5 蒸汽养护法 2 o o 7 。 I I W W b r i c k 一 c o rn 维普资讯 蒸汽养护法生产粉煤灰陶粒 。只能生产普通陶粒 和高 强 陶粒 。 2 0世纪 8 0年代初 ， 荷 兰阿德莱特( A A R D E L I T E) 公司研制成功蒸汽养护法生产粉煤灰陶粒 ，并建成一 条 年产 4万 m 生产线 。1 9 8 6年起 。从 荷兰 引 进在 美 国、巴西等国共建成年产 4条 1 0万 m。 1 8万 m。 此类 生产线 。基本配方为 ： 粉煤灰 4 0 9 5 、 砂或炉底灰 0 5 5 、 石灰 ( 包括灰

24、中活性 C a O) 3 6 、 外加剂 0 2 1 8 。 产品主要性能 ： 粒径 ( 1 ) 1 m m 4 0 m m、 堆积 密 度 8 0 0 k g m 3 1 0 0 0 k g m 、筒 压 强 度 5 0 MP a 9 0 MP a 、 吸水率 l 7 2 7 。 可以配制 M U 2 0 4 0陶粒混凝 土 。 1 9 9 1年我 国沈阳也研制成 功蒸汽养护法生产粉 煤灰 陶粒。 基本配方 ： 粉煤灰 8 0 9 0 ， 其他为沸石 、 石灰 、 石膏 、 复合外加剂。 产品主要性能 ： 粒径 ( 1 ) 5 mm 2 0 mm、堆积密度 7 0 0 k g m 3 - 9

25、 0 0 k g m。 、筒压 强度 4 MP a 8 MP a 、 吸水率 2 2 。 可以配制 MU 2 0 4 0陶粒混 凝 土 。 国内外蒸汽养护法生产粉煤灰 陶粒的生产工艺基 本相 同， 主要工艺流程如下 ： 匝壹 I 陶 粒 分 级 堆 场 l 经过 蒸汽 养护 ，产 品质 量优 于 自然 养护 法生 产 的 粉煤 灰 陶粒 ，用 其配 制 的混 凝土 或制 品 内可 以配 置钢 筋 ， 而且机械化 、 自动化程度高 ， 生产能耗相对低 ， 占地 面积 少 ， 年生产 规模 可在 2 万 m3 - 2 0万 13 1 内选 择 。主 要缺点是产 品单一 、 密度大， 对粉煤灰 的要

26、求较高 ， 烧 失量必 须小 于 5 。 6发 泡蒸汽 养护 法 发泡蒸汽养护法既可 以生产超轻粉煤灰陶粒 ， 也 可生产普通粉煤灰陶粒。 2 0 0 7 1 9 9 6年俄罗斯开发成功发泡蒸汽养护法生产粉煤 灰陶粒 ， 并建成一 条年产 2 5 万 m 。 生 产线 。产 品主要 性 能 ： 粒径 ( 1 ) 5 mm 2 0 m m， 堆积密度 3 0 0 k 咖 。 - -4 0 0 k g i n 。 ，筒压强度 1 0 M P a 1 5 MP a 。吸水率 1 5 2 5 ； 粒径 ( 1 ) 5 mm 2 0 mm，堆积密度 4 5 0 k m 3 - 6 0 0 k 咖 。 ，

27、 筒 压强度 2 0 M P a 3 5 MP a 。 吸水率 l 5 2 0 。 主要原材料 ： 粉煤灰 、 砂或炉底灰渣 、 水泥 、 发泡剂 等。主要工艺流程如下 ： I I 臣 卤 匹巫 发泡蒸汽养护法生产超轻或普通粉煤灰陶粒 ， 吃 灰量大， 能耗少 ， 生产成本低 ， 产品性能好 ， 发展前景美 好。但对粉煤灰的要求较高。 烧失量必须小于 5 。 收 稿 日期 ： 2 0 0 7 0 7 2 0 曩 量 | 曩 薯 _ l l l参 l 誊 t 尊 | l ll 词国镛瞒l =：；岛 。i 曩 毒 。 铁 铬 、 钼 、 硼高硬度耐磨 堆焊焊 条 ， 为碱性低氢 型药皮 ，可获得耐磨性能良好 向 贝氏体 马氏体复相 组织 操作方便， 容易掌握 ， 焊接工艺优良， 可交直流 两用 适用于工作环境恶劣 具有强烈磨损的场合， 是 联系电话： ( 0 2 9 ) 8 5 2 4 7 5 8 2 S 5 2 2 1 4 8 6 儿 ，l l ， 。 b r i c k - t i l e 。 C O S 1 1 7 维普资讯