3、可用于高强陶粒的固体废渣资源

凡是可用于生产陶粒的固体废弃物均可称作陶粒的废渣原料或废渣资源，主要包括燃煤锅炉废渣矿业废渣、工业废渣、工程废渣等几大类。用于陶粒废渣的共同特性是，它们均具有烧制高强陶粒的适宜的化学成分、矿物组成、物理性能和工艺性能。就化学成分而言，按照其在焙烧过程中起的作用可分为三类。

一是成陶主要成分：包括SiO₂和Al₂O₃，在陶粒的原料中一般占3/4。SiO₂含量多时，陶粒的耐火度增加，含量越高，其熔融温度越高，液相黏度就会增大膨胀性能相应变小；当SiO₂含量超过70%时，陶粒将很难膨胀。SiO₂含量太小时，同样也会影响陶粒的强度；Al₂O₃是提高陶粒稳定性和强度的主要成分之一，随着Al₂O₃含量的提高，烧成温度也会相应提高，黏度加大，将对陶粒的膨胀产生不利影响，当Al₂O₃含量过低时，则陶粒的强度降低。因此，作为主要的成陶组分，SiO₂和Al₂O₃需要在一个合适的范围，不能太高也不能过低。

二是助熔剂成分，主要包括K₂O、Na₂ O、Ca O、MgO和FeO₃等。他们在陶粒焙烧过程中主要起助溶作用，其助熔效果为K₂O、Na₂O最强，其次是CaO、Mg O、Fe₂O₃。

三是在焙烧过程中产生气体的发泡物质，包括氧化铁类、有机质(碳)类等，如黄铁矿、赤铁矿、褐铁矿有机质碳、方解石、白云石等。

可用于焙烧高强陶粒的主要固体废渣的种类简述如下。

燃煤锅炉类废渣：粉煤灰、垃圾焚烧渣、气化渣飞灰等；

矿业尾矿渣：煤矸石、银尾矿渣、金尾矿渣、铜尾

矿渣、磷灰尾矿渣、硅藻土尾矿渣、硫铁尾矿渣、铁尾矿渣等；

工业废渣：赤泥、硫铁矿渣、铬渣、磷渣、锰铁渣、钢渣、鹏泥等

工程渣土：建筑开挖土、地铁开挖土、高速路开挖土等;

淤泥污泥类：建筑淤泥、河道淤泥、湖泥、海泥、水库淤泥；城市污泥、印染污泥、造纸污泥以及其他工业污泥等。

4、生产高强陶粒的技术要点

4.1配料与均化       窑炉

由于固体废弃物的成分比较复杂，且单一废渣的成分大多无法满足生产陶粒或高强陶粒的组分要求，因此，必须进行两种或两种以上的废渣或原料进行配料试验，以寻求较佳的高强陶粒配合比。如利用赤泥为原料生产高强陶粒时，由于其SiO₂为20%~25%左右，Al₂O₃ 20%左右，Fe₂O₃ 27%左右，因此，需要选用粉煤灰或其他废渣调整其化学成分。

另一方面，大多废渣的可塑性较低，在成球造粒过程中不能很好地满足制粒工艺的要求，必须掺加少量的黏结剂提高其制粒性能。常用的黏结剂有页岩类、黏土类(如淤泥、工程渣土)膨润土、煤矸石等有时为了降低烧成温度还需要添加少量的助溶剂，常用的助溶剂如含铁废渣、黄铁矿、玻璃粉、石灰石等。

混合料的均化对高强陶粒的生产是很重要的个环节，必须加以重视。均化效果好的混合料在窑内焙烧的过程中，可使其内部微孔结构、玻璃相和结晶体分布更加均匀，从而提高陶粒的筒压强度。若采用粉磨成球工艺，其均化处理可在粉磨处理过程中进行，达到均化的目的；若采用塑性造粒工艺，如对辊造粒、挤出造粒等，必须在原料混合制备中强化均化处理，特别对两种或多种原料以上的混合料，否则无法保证混合料的匀质性。具体处理工艺可根据实际情况选择轮碾、对辊、一道搅拌和一道高效搅拌等处理工艺。

4.2成球造粒

高强陶粒的主要用途为结构轻骨料混凝土，对陶粒的粒型系数、筒压强度、强度标号和颗粒级配要求较高，制粒工艺也就显得更加重要。目前，一般采用预加水成球和湿法塑性造粒两种工艺。前者，混合料

经计量、预湿搅拌、盘式成球机成球，成球水分约为18%~20%，最高22%左右，料球粒径宜5mm~15mm,料球的密实度、粒型系数和颗粒级配等质量均可满足要求。这种工艺宜适用于粉状废渣物料，如粉煤灰粉磨煤矸石、干状尾矿渣为主要原料的废渣。湿法塑性造粒，大多采用对辊造粒的方法，这种工艺要控制好料球的粒型系数，料球含水率18%~22%，混合料塑性指数8~15，料球粒径8mm~15m。对辊造粒比较适合于具有可塑性，且含水率较高的废渣物料，如工程渣土、各种淤泥、污泥，以及其他含水率较高的固体废渣等。

4.3焙烧

高强陶粒一般分为烧结或微胀型，在焙烧的过程中只需要得到微膨胀，有的也可以不膨胀，膨胀系数可控制在1-2。因此、要严格控制或限制其膨胀和颗粒密度，但也不能出现烧生料的现象。目前，大都采用双筒回转窑工艺，对粉煤灰为主要原料的高强陶粒也可采用烧结机工艺。与生产超轻陶粒相比，烧制高性能的高强陶粒，需要适当调整其焙烧制度

4.3.1适当延长干燥和预热时间

其目的是在干燥过程中使料球不产生裂纹和粉碎，在预热过程中将碳酸盐组分、有机质及碳组分基本分解和除尽，使料球进入烧成带时具有微膨胀或不膨胀的能力。尤其是对于含碳量较高的废渣原料，如粉煤灰、煤矸石、气化渣等，除碳效果的好坏会直接影响着陶粒的强度和产品质量，具体混合料中的碳含量及其在预热带中除碳的热工制度，需要根据不同废渣原料的具体情况通过试验确定。选用双筒回转窑焙烧工艺，正是可以较方便的调节料球在干燥、预热带和烧成带的运行速度和停留时间，以及相应的培烧制度。料球在于燥预热带的运行时间可适当延长10min左右。         隧道窑

4.32适当提高烧成温度和延长烧成时间

由于废渣混合料中的三氧化二铝含量较生产超陶粒时料球中含量高的原因，在不产生结窑和结圈的情况下，适当提高烧成温度，可增加料球内部玻璃相和莫来石晶体的生成，以提高陶粒的筒压强度。延长烧成时间可以减缓培烧速度，增加玻陶总量和球粒表层厚度。一般烧成温度可提高50℃、烧成时间可延长5min~8min左右为宜

4.4冷却

冷却制度对强度的影响很大研究表明，单筒冷却机相比，陶粒出窑后直接置于大气中自燃冷却其筒压强度降低约10%；然后再用水进行急冷的陶粒其强度降低约15%；如果陶粒出窑后直接用水急冷，则其强度降低60%左右。因此，必须重视和选择合理的冷却方法和冷却制度。

根据陶粒在冷却过程中的物理化学变化，在1000℃0~700℃区间，可以实施较快速的冷却制度；在700℃~400℃区间，由于出现液相固化和晶型转变，并伴随着球粒的体积收缩，需要缓慢冷却，否则会在陶粒内部产生应力导致表面或内部裂纹产生，筒压强度下降。400℃以下可以实施快速冷却。

目前，国内常用的冷却方法有出窑直接置于大气中的自然快速冷却法、单筒冷却机冷却法、竖式分层冷却机法(极个别企业在用此法)等，国外也有采用篦式冷却机冷却法。篦式冷却机冷却效果好，但属于通风快冷型的冷却方法，不利于陶粒强度。单筒冷却机虽冷却效果不是很好，一般陶粒成品温度200℃~300℃，有的会高于300℃，但它属于自然通风缓慢逐渐冷却，有利于陶粒强度，现在国内普遍采用。竖式分层冷却机是20世纪80年代行业技术研究人员，根据用陶粒在冷却过程的物理化学变化特点，开发的款新型、高效冷却设备，值得业内广泛推广应用。本文来源《砖瓦》杂志，作者：孙晓南、刘 蓉、李寿德、李慧娴

参考文献

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[2]徐卫，中威陶粒的生产与开发[C].第五届全国轻骨料及轻骨料混凝土学术讨论会论文集.1997.10

[3]宋淑敏，陈烈芳，加速开发高强陶粒[J].即硅酸盐建筑制品.1995(3)