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陶粒回转窑工艺介绍

陶粒回转窑工艺介绍

目录

1 陶粒简介 (2)

2 分类 (2)

2.1 按原料分类 (2)

2。2 按强度分类 (4)

2.3 按密度分类 (4)

2.4 按形状分类 (4)

2。5 按性能分类 (5)

3 陶粒性能 (5)

3。1 保温、隔热 (5)

3.2 耐火性优异 (5)

3。3 抗震性好 (5)

3.4 吸水率低,抗冻性能和耐久性能好 (5)

3。5 抗渗性优异 (6)

3。6 抗碱 (6)

3.7 适应性强 (6)

4 烧胀陶粒生产技术 (7)

4。2 烧胀陶粒的主要性能特点 (7)

4.3 膨胀气体产生的基本原理 (7)

4.4 膨胀原理 (8)

4.5 膨胀模式理论对生产陶粒的指导意义 (8)

4.6 气孔率对陶粒性能的影响 (8)

4.7 气孔的尺寸、形状、均匀性对陶粒性能的影响 (9)

4.8 烧胀陶粒的孔间壁对陶粒性能的影响 (9)

5 烧胀陶粒的技术要求 (9)

5.1 化学成分和矿物质成分对陶粒烧胀性能的影响 (9)

5。2 粉煤灰制烧胀陶粒的技术要求 (10)

5.3 尾矿制陶粒技术要求 (10)

6页岩陶粒生产工艺简述 (11)

6。1 生料的制备 (11)

6.2 烘干及预热 (11)

6.3 焙烧 (11)

6。4 冷却 (11)

陶粒生产技术简述

1 陶粒简介

陶粒是一种在回转窑中经发泡生产的轻骨料。它具有球状的外形,表面光滑而坚硬,内部呈蜂窝状,有密度小、热导率低、强度高的特点。

陶粒具有优异的性能,如密度低、筒压强度高、孔隙率高,软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等。特别由于陶粒密度小,内部多孔,形态、成分较均一,且具一定强度和坚固性,因而具有质轻,耐腐蚀,抗冻,抗震和良好的隔绝性等多功能特点。利用陶粒这些优异的性能,可以将它广泛应用与建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门,应用领域越来越广,还在继续扩大。在耐火材料行业中,陶粒主要用于作隔热耐火材料的骨料。混凝土行业中,陶粒一般用来取代混凝土中的碎石和卵石。

 

陶粒自身的堆积密度小于1100kg/m3,一般为300~900kg/m3。以陶粒为骨料制作的混凝土密度为1100~1800kg/m3,相应的混凝土抗压强度为30.5~40.0Mpa。

陶粒的最大特点是外表坚硬,而内部有许许多多的微孔。这些微孔赋予陶粒质轻的特性。200号粉煤灰陶粒混凝土的密度为1600kg/m3左右。目前我国陶粒

砂主要用于石油支撑剂,也是目前需求量最大的陶粒砂品种之一,也叫石油压裂支撑剂陶粒砂。

在陶粒发明和生产之初,它主要用于建材领域,由于技术的不断发展和人们对陶粒性能的认识更加深入,陶粒的应用早已超过建材这一传统范围,不断扩大它的应用新领域。现在陶粒在建材方面的应用,已经由100%下降到80%,在其他方面的应用,已占20%。随着陶粒新品质、新用途的不断开发,它在其他方面的比例将会逐渐增大。

陶粒的粒径一般为5~20㎜,最大的粒径为25㎜。陶粒的细小颗粒部分称为陶砂。在陶粒中有许多小于5㎜的细颗粒,在生产中用筛分机将这部分细小颗粒筛分出来,习惯上称之为陶砂。陶砂的密度略高,化学和热稳定性好。陶砂主要用于代替天然河砂或山砂配制轻集料混凝土、轻质砂浆,也可作耐酸、耐热混凝土细集料。主要品种有黏土陶砂页岩陶砂和粉煤灰陶砂等。使用陶砂的目的也是为降低建筑物自重。陶砂也可用于无土栽培和工业过滤。

2 分类

2。1 按原料分类

 

1)铝钒土陶粒砂(石油支撑剂陶粒砂)

其主要是以优质铝钒土、煤等多种原材料,经过破碎,细碎,粉磨、制粒和高温烧结等多道工艺制作而成,具有耐高温、高压、强度高、导流能力强、及耐腐蚀等特点,主要用于油田井下支撑,以增加石油天然气的产量,属环保产品。是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品,对增产石油天然气有良好效果。

 

2)黏土陶粒

以黏土、亚黏土等为主要原料,经加工制粒,烧胀而成的,粒径在5㎜以上的轻粗集料,称为黏土陶粒。

3)页岩陶粒

又称膨胀页岩。以黏土质页岩、板岩等经破碎、筛分,或粉磨后成球,烧胀而成的粒径在5㎜以上的轻粗集料为页岩陶粒。页岩陶粒按工艺方法分为:经破碎、筛分、烧胀而成的普通型页岩陶粒;经粉磨、成球、烧胀而成的圆球形页岩陶粒。

黏土陶粒、粉煤灰陶粒、页岩陶粒适用于保温用的、结构保温用的轻集料混凝土,也可用于结构用的轻集料混凝土。目前页岩陶粒的主要用途是生产轻集料混凝土小型空心砌块和轻质隔墙板。

4)垃圾陶粒

随着城市不断发展壮大,城市的垃圾越来越多,处理城市垃圾,成为一个日益突出的问题。

垃圾陶粒是将城市生活垃圾处理后,经造粒、焙烧生产出烧结陶粒。或将垃圾烧渣加入水泥造粒,自然养护,生产出免烧垃圾陶粒。垃圾陶粒具有原料充足、成本低、能耗少、质轻高强等特点。垃圾陶粒除了可制成墙板、砌块、砖等新型墙体材料外,还可用作保温隔热、楼板、轻质混凝土、水处理净化等用途,具有广阔的市场。

5)煤矸石陶粒

煤矸石是采煤过程中排出的含碳量较少的黑色废石,是我国排放量最大的固体废弃物,其排放与堆积不仅占用大量耕地,同时对地表、大气造成了很大污染。煤矸石的化学成分与黏土比较相似,煤矸石含有较高的碳及硫,烧失量较大。只有在一定温度范围内才能产生足够数量黏度适宜的熔融物质,具有膨胀性能。根据它的特点,我国已研制出煤矸石陶粒。

煤矸石陶粒是将符合烧胀要求的煤矸石经破碎、预热、烧胀、冷却、分级、包装而生产出来的。得到的陶粒产品质量完全符合国家标准,部分技术指标超过国家标准,达到了国外同类产品质量,该产品具有创新性、先进行、属环保类产品。

6)生物污泥陶粒

污水处理厂处理完污水后所产生的、并含有大量的生物污泥,生物污泥有的制成农用肥,有的直接用于绿化,也有的排放到海里或者焚烧,这样会造成二次生态环境污染。目前,以生物污泥为主要原材料,采用烘干、磨碎、成球、烧结成的陶粒,称为污水处理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土来烧制陶粒既节省黏土,又保护农田,也起到了一定的环保作用。

7)河底泥陶粒

大量的江河湖水经过多年的沉积形成了很多泥沙。利用河底泥替代黏土,经挖泥、自然干燥、生料成球、预热、焙烧、冷却制成的陶粒称为河底泥陶粒。利

用河底泥制造陶粒,不但会减少建材制造业与农业用地争土,而且还为河底泥找到了合理出路,解决了河底泥的二次污染问题,达到了废弃物资源化的目的。

8)粉煤灰陶粒

以固体废弃物为主要原料,加入一定量的胶结料和水,经加工成球,烧结烧胀或自然养护而成,粒径在5㎜以上的轻粗集料,简称粉煤灰陶粒。

2.2 按强度分类

陶粒按强度分为高强陶粒和普通陶粒。

1)高强陶粒

根据(轻集料及其试验方法)GB/T 17431.1—1998新标准,高强陶粒是指强度标号不小于25MPa的结构用轻粗集料。其技术要求除密度等级、筒压强度、强度标号、吸水率有特定指标外,其他指标(颗粒级配、软化系数、粒型系数、有害物质含量等)与超轻、普通陶粒相同。生产高强陶粒时产量较低,耗能较大,附加值高,销售价格比超轻陶粒、普通陶粒高50%左右。用高强陶粒配制高标号及预应力轻骨料混凝土必须均质。

2)普通陶粒

根据《轻集料及其试验方法》GB/T 17431.1—1998新标准,普通陶粒是指强度标号小于25MPa的结构用轻粗集料。普通陶粒应用较广,市场潜力大。

2。3 按密度分类

陶粒按密度分为一般密度陶粒、超轻密度陶粒、特轻密度陶粒三类。

1)一般密度陶粒

一般密度陶粒是指密度大于500kg/m3的陶粒。它的强度一般相对较高,多用于结构保温混凝土或高强混凝土。

2)超轻密度陶粒

超轻密度陶粒一般是指300~500kg/m3的陶粒。这种陶粒一般用于保温隔热混凝土及其制品。

3)特轻密度陶粒

特轻密度陶粒是指小于300kg/m3的陶粒。它的保温隔热性能非常优异,但强度较差。一般用于生产特轻保温隔热混凝土及其制品。

2.4 按形状分类

陶粒按形状分为碎石型陶粒、圆球形陶粒和圆柱形陶粒。

1)碎石形陶粒

碎石型陶粒一般用天然矿石生产,先将石块粉碎、焙烧,然后进行筛粉;也可用天然及人工轻质原料如浮石、火山渣、煤渣、自然或煅烧煤矸石等,直接破碎筛分而得。

2)圆球形陶粒

圆球形陶粒是采用圆盘造粒机生产。先将原料磨粉,然后加水造粒,制成圆球再进行焙烧或养护而成。目前我国的陶粒大部分是这种品种。

3)圆柱形陶粒

圆柱型陶粒一般采用塑性挤出成型。先制成泥条,再切割成圆柱形状。这种陶粒适合于塑性较高的等黏土原料,产量相对较低。圆柱料坯若采用回砖窑焙烧,圆柱体在窑内滚动成椭圆形。

2.5 按性能分类

1)高性能陶粒

高性能陶粒是指强度较高、吸水率较低、密度较小的焙烧或免烧陶粒。轻集料的资源丰富,品种繁多。它有天然轻集料、固体废弃物轻集料和人造轻集料之分。根据它们的生成条件及性能看来,可以用来配制高性能混凝土的只有经特殊加工的高性能陶粒。国外一般称它为高性能轻集料,在我国也可称它为高强陶粒。

高性能陶粒是采用合适的原材料,经特殊加工工艺,所制造出的不同密度等级、高强度、低孔隙率、低吸水率的人造轻集料。这种轻集料的某些性能与普通密实集料相似,与普通轻集料相比性能更为优越。

2)普通性能陶粒

普通性能陶粒是相对于高性能陶粒而言。即它的强度比高性能陶粒略低。孔隙率略高、吸水率也高。但它的综合性能仍优于普通集料。

3 陶粒性能

保温、隔热

华文陶粒提供的陶粒由于内部多孔,故具有良好的保温隔热性,用它配制的混凝土热导率一般为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热环境。

3。2 耐火性优异

普通粉煤灰陶粒混凝土或粉煤灰陶粒砌块集保温、抗震、抗冻、耐火等性能于一体,特别是耐火性是普通混凝土的4倍多。对相同的耐火周期,陶粒混凝土的板材厚度比普通混凝土薄20%。此外,粉煤灰陶粒还可以配制耐火度1200℃以下的耐火混凝土。在650℃的高温下,陶粒混凝土能维持常温下强度的85%。而普通混凝土只能维持常温下强度的35%~75%。

3.3 抗震性好

陶粒混凝土由于质量轻,弹性模量低,抗变形性能好,故具有较好的抗震性能。在1976年唐山大地震中,天津建造的4栋陶粒混凝土大板建筑均基本完好,并能照常使用。而其周围相当数量的砖混建筑都不同程度地受到震害。这虽然与建筑结构体系有关,但是陶粒混凝土具有优良的抗震性能也是一个重要原因。1976年意大利费留利地区发生9级的强烈地震,统计资料表明,砖混建筑物损坏率达40%~60%,框架结构黏土空心砖建筑损坏率为33%,而陶粒混凝土建筑损坏率只有5%。陶粒的抗震性能由此可见。

3.4 吸水率低,抗冻性能和耐久性能好

陶粒混凝土耐酸、碱腐蚀和抗冻性能优于普通混凝土。250号粉煤灰陶粒混凝土,15次冻融循环的强度损失不大于2%。1976年有关部门对全国自1985年以来所建的陶粒混凝土工程进行了实测,结果表明,无论是预制的还是现浇的,

室内的与室外的,所含钢筋均未锈蚀,测的碳化深度一般不大于30㎜,后期强度还可以继续增长。由此可见,陶粒混凝土是一种优良的建筑材料,应大力推广使用。

3.5 抗渗性优异

据多次测试,陶粒混凝土的抗渗性能优于普通混凝土。以20MPa陶粒混凝土与普通混凝土为例,经多次测试进行比较,普通混凝土的抗渗指数为B6,而陶粒混凝土则可达到B18至B25。1970年天津用20MPa的陶粒混凝土建造的防空通道(深3m,地下水位0.9 m),至1980年检查时没有发现渗漏现象。宁波建造的两条20MPa陶粒混凝土囤船(载重量80t),水上作业13年,从未出现渗漏现象。因此陶粒混凝土是制作水坝,地下工程的优良建筑材料之一。

3。6 抗碱

陶粒混凝土不但耐腐蚀(酸、碱)性能优于普通混凝土。而且具有优异的抗碱集料反应能力。

混凝土的主要成分是水泥和集料。集料包括碎石和砂子,如果石子和砂子这些集料是白云石、石灰石或其他含有SiO2的岩石,如蛋白石、火山岩等,水泥中的碱就会和这些集料发生碱集料反应,引起岩石矿物解体或造成膨胀使混凝土开裂而崩溃,造成建筑破坏。这就是碱集料反应。每年国内国外都有大量的建筑物因混凝土的碱集料反应而损毁。美国20世纪80年代,统计全国50万座公路桥梁,其中有20万座因碱集料反应造成不同程度的毁坏。全世界每年因碱集料反应造成的损失可以达上千亿美元。

由于陶粒不含有这些火性岩石成分,碱含量也非常低,所以它在使用过程中不会与水泥发生碱集料反应。至今为止,国内外的陶粒混凝土建筑,还没有发现一起碱集料反应的事例。事实已经表明,陶粒具有优异的抗碱集料反应能力,可在一定程度上增加安全性,延长建筑物的使用寿命。

3.7 适应性强

经国内外几十年生产实践证明,根据各地资源条件不同,可分别采用黏土、页岩、粉煤灰或其他固体废弃物生产陶粒。根据用途不同和市场需要,可以生产不同堆积密度和粒度的陶粒产品(超轻陶粒、结构保温用陶粒、结构用陶粒),也可生产有特殊用途的陶粒,如耐高温陶粒、耐酸陶粒和花卉陶粒等。

在使用陶粒时,可按实际需要采用不同类型的陶粒配制不同密度和强度等级的无砂大孔、全轻、超轻钢筋或预应力混凝土。可以预制成各种类型的墙体制品和建筑构件,也可用于填充,现浇,滑模等施工作业。对于各种建筑体系,如框架填充或自承重砌块建筑、一模三板、全装配大板、内浇外挂、全线浇滑模建筑等都能适用。任何建筑物中的墙体(砌块、外墙板、内隔墙条板),楼板、屋面板、梁柱和部分基础等,都可用陶粒混凝土来制作,这是其它任何一种新型墙体无法比拟的。

4 烧胀陶粒生产技术

4.1 烧结陶粒的主要技术特征

4。1。1 烧结陶粒与烧胀陶粒的区别

烧结陶粒在焙烧过程中不发生较大的体积膨胀,内部只有少量气孔,而且有许多是联通或开放性的。而烧胀陶粒会发生较大的体积膨胀,内部有大量的气孔,这些气孔多是密闭的,互补连通的,开放性气孔较少。

4。1。1结构特征

烧结陶粒的结构特征主要是坚实致密,内部有一些烧结中产生的少量气体和水分蒸发所造成的气孔,但数量很少,主体结构仍是致密的。其主要成分是烧结中形成的晶体和玻璃体,呈棕红色或棕色。

4.1.2物理性能

a强度

烧结陶粒的强度较高,和烧胀陶粒相比,要高的多。他的筒压强度达到3.0-7.0MPa,而烧胀陶粒的筒压强度一般低于   2.0MPa。高强烧结陶粒的强度标号可达25-40MPa。

b吸水率

烧结陶粒的吸水率,普通型产品略高于烧胀陶粒,高强陶粒与烧胀陶粒相当。烧结陶粒的吸水率普遍低于免烧陶粒。

c抗碳化性

烧结陶粒的抗碳化性能一半优于免烧型,而与烧胀型相当,不存在碳化问题。烧结陶粒在空气中二氧化碳作用下,强度不会降低,具有优异的抗碳化性能。

d堆积密度

烧结陶粒的堆积密度较大,一般大于600kg/m3,大多数为700-850kg/m3,也有些烧结陶粒的堆积密度在900kg/m3以上。

4。2 烧胀陶粒的主要性能特点

由于是密闭微孔结构,气孔率非常高,一般要占陶粒总体积的48%-70%,所以它除具有陶粒的共同特征外,又具有了这种孔结构所赋予的都有特征。

①具有更加优异的保温性能,热导率一般只有0.08-0.15w(m·k)

②更低的堆积密度,堆积密度大多为300-500kg/m3

③优异的吸声隔声性能

4.3 膨胀气体产生的基本原理

膨胀的物质基础是气体,这些气体是由一些原料成分在高温下发生反应而产生的,而非外加的。目前我国生产膨胀陶粒主要是利用如下四大类可以产生气体的成分:碳酸盐类、硫化物类、氧化铁类、碳类。最常用的碳酸盐为碳酸钙和碳

酸镁,最常用的硫化物为硫化铁、硫等,最常用的氧化铁为Fe2O3。

主要化学反应:

1)碳酸钙的分解反应

→CaO+CO2↑(850-900℃)

→MgO+CO2↑(400-500℃)

2)氧化铁的分解与还原反应

O3+C→4FeO+ CO2↑

O3+3C→4Fe+ 3CO2↑

O3+C→2FeO+ CO↑

O3+C→2Fe+ 3CO↑

3)硫化物的分解与氧化反应

O3===FeS+S↑

===SO2

+11O2===2Fe2O3+8SO2↑

4)碳的化合反应

→CO2↑

→2CO↑(缺氧条件下)

 

在氧化气氛下,CO从600℃左右开始产生,当温度超过1000℃时,CO溢出量增多,由于CO是氧化铁与碳之间反应的产物,它的出现不仅消耗未燃尽的煤,而且消耗氧化铁,所以经600℃以上温度长时间预热,膨胀会受到影响,另外在膨胀温度范围内,逸出的气体主要是CO,说明CO是主要膨胀气体。

4.4 膨胀原理

陶粒的膨胀实际就是发泡,发泡物质在高温下释放气体,产生气体压力才能使陶粒坯体膨胀,但没有气体他就无法得以保存,所以还必须有能束缚住气体的溶体,通过加热产生的熔体包围并防止气体外溢,膨胀才能成功。

早期的动态平衡膨胀过程有利于坯体的膨胀使陶粒实现轻质化,,少量多余的溢出减压,为后期陶粒坯体的膨胀收缩创造了良好的条件。后期的静态平衡膨胀过程可通过早期的气体释放减压和后期的降温增加来实现,致使陶粒表层开孔气孔减少或损失,同时内部气孔细化、封闭。

4.5 膨胀模式理论对生产陶粒的指导意义

①发气量是陶粒膨胀的最基本因素;

对它的正确把握至关重要。膨胀模式理论可使我们在配方设计或工艺控制时,能够更为准确地把握陶粒坯体的发气量,是之既不会完全被液相始终抑制,达到要求的膨胀力,又能有一定的释放量,形成减压收缩,并且不造成大量气体的逸出,使液相对其的抑制难以进行。这对于原料中发气成分的控制尤为重要。

②正确把握液相量及液相粘度;

如果液相量不足,他就无法包裹坯体产生的大量气体,如果液相量过大,就会使他的抑制作用过强,而使气体的膨胀力被过分地抑制。液相的粘度也对气体的膨胀有极大的影响,粘度越大,对气体的控制力就越强。

③正确地把握不同膨胀端的技术特点。

4.6 气孔率对陶粒性能的影响

大孔的直径大于1mm,小孔直径小于1mm,微孔直径小于0.5mm

a:陶粒密度

陶粒的气孔率越大,他的堆积密度就越低,轻质性能就越优异。当他的表观密度为500kg/m3左右时,其气孔率均在48%左右。

b:陶粒强度

陶粒的强度随着气孔率的提高而降低。气孔率为10%时,其强度会比无气孔时降低40%左右,气孔率在10%以下时,强度下降不太明显,当气孔率超过10%时,强度下降就十分明显。

c:陶粒吸水率

陶粒的吸水率随气孔率的提高而提高。气孔率越高,吸水率就越高,但这是一般情况。在气孔细化、封闭、开口孔的连通孔均少或没有的情况下,高气孔率的陶粒也具有很低的吸水率。

4.7 气孔的尺寸、形状、均匀性对陶粒性能的影响

气孔的尺寸越大,在密度相等时,陶粒的强度就越差,保持陶粒的总孔隙率不变,气孔尺寸越小,强度就越高。减小气孔的尺寸,可以提高陶粒的强度。气孔的形状对强度和吸水率均具有重大的影响。闭口形状的圆孔,会使陶粒强度高,而且吸水率低。开口形状的气孔、连通形状的气孔都会使强度下降。

4。8 烧胀陶粒的孔间壁对陶粒性能的影响

4.8.1 陶粒强度

孔间壁是陶粒内部结构的骨架,是承受压应力的主体。孔间壁的厚度越大,孔间壁占陶粒体积的比例越大,孔间壁上的孔隙越小,陶粒的强度就越高。孔间壁的物相成分对陶粒的强度影响也非常大。孔间壁若以玻璃相为主,陶粒的强度就差,若以结晶体针状莫来石晶体网络为主,陶粒的强度就越好。因为针状莫来石晶体呈网络状分布与玻璃相中,形成坚固的骨架结构,对玻璃相起到了支撑和加固作用,可提高陶粒的强度并提高其断裂强度。

4。8。2 陶粒吸水率

要烧制出优质的膨胀陶粒,就要满足

1)在保证不降低陶粒强度的情况下,尽量提高陶粒的气孔率,以降低陶粒的堆积密度,使其轻质的特性更加突出。

2)在保证不降低陶粒的孔隙率的情况下,通过优化孔结构来实现高孔隙率下的理想强度和低吸水率。这些优化孔结构的手段包括细化气孔,使气孔以封闭圆球孔为主,尽量减少或不形成连通孔和开口孔。

3)优化陶粒孔结构的孔间壁,使之减少或不生成可以使气孔相连或开口的孔隙。并使组成孔间壁的物相以针状莫来石晶体为主。不能以莫来石为主的,也要尽量提高莫来石的数量,以使孔间壁形成坚固的骨架网络。

5 烧胀陶粒的技术要求

5。1 化学成分和矿物质成分对陶粒烧胀性能的影响

气体的释放主要是CO2、CO、SO

2

在粘性状态的粘土内部形成了类似球形的孔

洞,因而具有蜂窝状结构。其原因主要有二:一方面是材料的粘度和材料在熔融过程中所发生的表面张力;另一方面是从这种材料的内部释放出一些气体,而产生膨胀的必要条件是在材料内部具有足够量的矿物成分和有机物。这些矿物成分和有机物处于熔融温度时能够释放气体。在一定温度下,出现一个熔融阶段,材料的粘度应足够大,足以把释放出的气体包裹起来。

为了达到以上条件,对材料的化学成分和矿物质成分及粒径应有所要求,必须选择那些具有分解和氧化的成分,以便释放出气体,形成适宜的膨胀,才能生产烧胀陶粒。

5。2 粉煤灰制烧胀陶粒的技术要求

粉煤灰是生产烧胀陶粒的最理想原料,因为生产烧胀陶粒需要一定量的发气成分,而粉煤灰中的氧化铁具有分解和还原反应而释放二氧化碳的作用。本身除含有大量二氧化硅和氧化铝外,还含有一部分助融成分如氧化镁、氧化钠、氧化钾等,同时还含有氧化铁做发气成分。所以在选择粉煤灰时,除要求他必须有足够含量的二氧化硅和氧化铝之外,还应有较高含量的氧化铁。另外,粉煤灰的细度应小一些,越细越好,以增加成型性能和减少粉磨电耗。

对粉煤灰中二氧化硅和氧化铝、助熔剂氧化物、碳含量的具体要求如下。

1)二氧化硅和氧化铝含量

二氧化硅和氧化铝是粉煤灰中的主要成分,可以在高温下形成玻璃质熔体,赋予陶粒强度。其中氧化铝应略高一些,他对烧胀陶粒的筒压强度影响更大一些,含量越高,陶粒筒压强度就越高,但烧结温度也随之提高。

适合烧成陶粒的化学组成范围来看:二氧化硅53-79%   氧化铝12-26%,少数地方的粉煤灰可能达不到技术要求,可以另外在配方设计时加一些调节剂来补充,如果以粘土为粘结剂,可以补充硅铝含量。

2)熔剂氧化物含量

熔剂氧化物如氧化钾、氧化钠、氧化钙、氧化镁、氧化铁等在焙烧时起助熔作用,可以降低液相生成的温度,其含量的高低与烧成温度、烧成温度范围、回转窑的正常运转及成品率等,均有重要关系。因此适宜的氧化物含量致关重要。

原料中的熔剂氧化物含量应为8%-12%,有些地方若达不到时,可以另外补加一些氧化钾或氧化钠即可,若是用粘土作粘结剂时,应注意其中的熔剂氧化物含量应与粉煤灰综合计算。

3)碳含量

碳在焙烧中的作用主要有三个:一是做燃料提供热能,产生燃烧;二是在燃烧过程中发生反应,生成一氧化碳气体,使陶粒产生膨胀;三是促进氧化铁的还原,产生气体,增加发气量,因而他又是氧化铁的发气促进剂。

适宜的碳含量应为5-10%,可根据产品的堆积密度要求及强度要求来调节含碳量。

5。3 尾矿制陶粒技术要求

1)尾矿成分技术要求

二氧化硅50%-80%,氧化铝应为12%-26%

氧化物包括氧化钠、氧化钾、氧化钙、氧化镁等总含量应为8%-12%,不足时可另加氧化钠、氧化钾补充。

2)对尾矿砂粒度的要求

尾矿的粒度越小越好,要求0.08mm方孔筛筛余小于5%,所以最好选用细粉状的尾矿。

3)对尾矿的其他技术要求

尾矿的含水率应小于2%,含水量过大时,可采用自然晾晒或烘干的方式。尾矿的草根树叶等杂质含量应小于1%,杂质太大时应增加除杂工艺。

6页岩陶粒生产工艺简述

页岩陶粒的生产过程一般分为五个阶段,生料制备、烘干、预热、焙烧以及冷却。页岩原矿经颚式破碎机破碎,破碎后过筛,选择3mm~5mm粒径颗粒作为生料,然后将生料送入电炉预热,预热完毕立刻送入已经处于目标温度的电阻炉中焙烧,焙烧完毕后,室温冷却得到陶粒。

页岩生料的烘干、预热、焙烧、冷却时间及温度选择称之为陶粒的焙烧制度,研究陶粒焙烧制度是陶粒焙烧研究的主要内容。陶粒制备过程中的各因素都会对陶粒的质量产生影响。

6.1 生料的制备

陶粒生产首先必须解决的是原材料加工和制粒工艺,其任务是将采集的原料,经破碎、筛分,配料、混合制成化学成分符合要求、质量均匀的含水物料,然后通过辊压、成球等方法制成不同粒径的生料。生料的制备工艺很多,根据原料品种不同分为干法、塑化法、粉磨成球法和泥浆成球法。

6.2 烘干及预热

可以采用干法工艺,破碎筛分后,不用烘干即可进入预热阶段,预热阶段温度控制在400℃~600℃之间。此预热阶段中,温度急剧变化会引起生料炸裂,而导致最终烧制的陶粒各项性能下降;其次是控制生料在焙烧阶段产生的气体量,因为在预热生料阶段,生料中的有机质和碳酸盐就已开始分解挥发产生气体,那么经过预热后,生料在焙烧阶段产生的气体量就会减少;再次就是为生料表层的软化做准备。

预热阶段控制的因素是预热温度和预热时间,这两个因素都会对最终的陶粒质量产生影响,若预热温度过高或者预热时间过长都会导致生料在预热阶段就已产生大量气体,导致生料在焙烧阶段因膨胀气体不足使陶粒膨胀不佳;但是预热不足,就会造成高温焙烧过程中生料的炸裂,所有这些都会影响到陶粒的最终性能。在实际生产中,由于受生料的品种、陶粒最终形状尺寸、生产窑型等因素影响,预热温度和预热时间通过试验确定。

6.3 焙烧

焙烧阶段是整个陶粒焙烧过程中最关键的一步,它将直接影响到陶粒制品的各项性能,如果控制不当,会造成气体压力太大而溢出外壳形成开口气孔,导致所烧制的陶粒强度低、吸水率高等缺点,如果焙烧温度未达到最佳焙烧温度,陶粒制品的膨胀倍数就会下降,表现密度变大。

6.4 冷却

冷却工艺对陶粒的质量也有较大的影响,一般认为较合理的陶粒冷却制度是:焙烧的陶粒在通过温度最高的膨胀带后,可迅速冷却到1000℃~700℃;但是从700℃到400℃时,则要求缓慢冷却,因为迅速降温,使陶粒内部和表面产生强大的温度收缩应力,导致其表面出现网状的微细裂缝,使陶粒的颗粒强度降低,但在400℃以下又可以快速的冷却。

 

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