陶粒工藝

陶粒工藝是一種陶粒的製作技術。陶粒砂是如今幾年來興起的新材料，套用極為廣泛，由於原料來源極為廣泛，鋁釩土、粉煤灰、黏土、頁岩、垃圾、煤矸石、生物污泥、河底泥等等都可以做原料。

基本介紹

• 中文名：陶粒工藝
• 概述：如今幾年來興起的新材料
• 製備工藝：破碎，配料，粉磨等
• 製備方法：燒結機法，迴轉窯法

製備工藝

如今新上了很多的陶粒砂生產線，下面我就以不同的原料對陶粒砂工藝做簡單的介紹

鋁釩土陶粒砂工藝

1、破碎：

開採的鋁礬土，塊度一般為300~500mm左右，含有少量的水分。一般採用顎式破碎機和錘式破碎機組成的二級破碎系統，將其粒度控制在≤8mm。

進廠後的鋁礬土，可以根據品位的不同，分開堆放。使用時根據指標搭配使用。

在生產陶粒砂的過程中通常加入錳（Mn）元素以降低燒結溫度並將產品染成深色。目前國內大多廠家採用低品位(含量~50%)的錳礦或錳灰作為錳元素的來源。

2、配料：

鋁礬土、錳粉、回料等幾種物料，分別被輸送到各自的料庫，庫下設定調速皮帶秤實現物料自動配料計量。

3、粉磨：

一般採用烘乾兼粉磨的球磨機，配套高效選粉機，組成閉路系統。這樣粉磨的效率高。

烘乾物料的熱風可以來自於迴轉窯的廢氣，做到餘熱利用；也可以設定專門的熱風爐。

4、制球：

出磨的生料粉在生料庫內儲存。一般設定2~3個庫，可以單獨出料，也可以多庫搭配出料。

生料粉被送入一個小料倉，料倉下設定螺旋計量裝置或者調速皮帶秤裝置，計量生料量。該生料進入盤式制球機。同時，採用流量計可以計量水的多少，由管道泵把水噴入盤式制球機裡面。制球機旋轉過程中，可以製成各種粒徑的料球。

料球出盤後，由皮帶機送入篩分裝置，合格的進入迴轉窯，過大的返回到原料粉磨流程。

可以根據不同窯的產量，配備不同數量的盤式制球機。

該制球系統自動化程度高，工藝連續，配套袋式收塵器後，可以實現崗位粉塵達標，淨化崗位作業環境。

5、煅燒：

料球進入帶有一定斜度的迴轉窯進行煅燒，隨著迴轉窯的旋轉，料球向窯頭滾動，同時煤粉從窯頭噴入窯內燃燒，料球在迴轉窯內被煅燒成強度很高的陶粒砂。

煤粉燃燒器可以採用單風道噴煤管，簡單可靠，一次風量高；也可以採用多風道燃燒器，一次風量可以降低為煤粉燃燒所需風量的8%，提高了入窯二次風量，節能效果顯著。多風道燃燒器分為外軸流風、煤風、內軸流風等，火焰形狀非常容易調節。

煤粉的計量可以採用轉子式計量秤或者科氏力秤，精確控制下煤量，穩定窯內熱工制度。

6、煤粉製備：

煤粉的製備可以採用球磨或者立磨，可以從窯頭罩抽取熱風烘乾煤粉。採用動態選粉機可以任意調節煤粉細度，為煤粉的充分燃燒提供了條件。

7、成品冷卻：

陶粒砂的冷卻一般採用迴轉式冷卻機，工作簡單可靠，冷卻機的二次風完全入窯，配合多通道燃燒器的使用，更可以節約大量的能耗。出冷卻機的陶粒砂溫度很低，可以用手抓起來。

8、篩分：

出冷卻機的陶粒砂，可以直接輸送到多級振動篩，按要求分為多個粒徑品級。

陶粒砂產品規格

Ⅰ型0.45－0.9mm（20目－40目）高強度中密度

Ⅱ型0.9－1.25mm（16目－20目）高強度中密度

Ⅲ型1.0－1.70mm（12目－18目）高強度中密度

Ⅳ型0.224－0.65mm（40目－60目）高強度中密度

大塊返回原料破碎流程。

頁岩陶粒砂工藝

頁岩陶粒的生產過程一般分為五個階段，生料製備、烘乾、預熱、焙燒以及冷卻。頁岩原礦經顎式破碎機破碎，破碎後過篩，選擇3mm~5mm粒徑顆粒作為生料，然後將生料送入電爐預熱，預熱完畢立刻送入已經處於目標溫度的電陰爐中焙燒，焙燒完畢後，室溫冷卻得到陶粒。

頁岩生料的烘乾、預熱、焙燒、冷卻時間及溫度選擇稱之為陶粒的焙燒制度，研究陶粒焙燒制度是陶粒焙燒研究的主要內容。陶粒製備過程中的各因素都會對陶粒的質量產生影響。

1、生料的製備：陶粒生產首先必須解決的是原材料加工和制粒工藝，其任務是將採集的原料，經破碎、篩分，配料、混合製成化學成分符合要求、質量均勻的含水物料，然後通過輥壓、成球等方法製成不同粒徑的生料。生料的製備工藝很多，根據原料品種不同分為乾法、塑化法、粉磨成球法和泥漿成球法。

2、烘乾及預熱：可以採用乾法工藝，破碎篩分後，不用烘乾即可進入預熱階段，預熱階段溫度控制在400℃~600℃之間。此預熱階段中，溫度急劇變化會引起生料炸裂，而導致最終燒制的陶粒各項性能下降；其次是控制生料在焙燒階段產生的氣體量，因為在預熱生料階段，生料中的有機質和碳酸鹽就已開始分解揮發產生氣體，那么經過預熱後，生料在焙燒階段產生的氣體量就會減少；再次就是為生料表層的軟化做準備。

預熱階段控制的因素是預熱溫度和預熱時間，這兩個因素都會對最終的陶粒質量產生影響，若預熱溫度過高或者預熱時間過長都會導致生料在預熱階段就已產生大量氣體，導致生料在焙燒階段因膨脹氣體不足使陶粒膨脹不佳；但是預熱不足，就會造成高溫焙燒過程中生料的炸裂，所有這些都會影響到陶粒的最終性能。在實際生產中，由於受生料的品種、陶粒最終形狀尺寸、生產窯型等因素影響，預熱溫度和預熱時間通過試驗確定。

3、焙燒：焙燒階段是整個陶粒焙燒過程中最關鍵的一步，它將直接影響到陶粒製品的各項性能，如果控制不當，會造成氣體壓力太大而溢出下班體外殼形成開口氣孔，導致所燒制的陶粒強度低、吸水率高等缺點，如果焙燒溫度未達到最佳焙燒溫度，陶粒製品的膨脹倍數就會下降，表觀密度變大。

4、冷卻：冷卻工藝對陶粒的質量也有較大的影響，一般認為較合理的陶粒冷卻制度是：焙燒的陶粒在通過溫度最高的膨脹帶後，可迅速冷卻到1000℃~700℃；但是從700℃到400℃時，則要求緩慢冷卻，因為迅速降溫，使陶粒內部和表面產生強大的溫度收縮應力，導致其表面出現網狀的微細裂縫，使陶粒的顆粒強度降低，但在400℃以下又可以快速的冷卻。

黏土陶粒砂工藝

黏土陶粒如今幾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。粘土陶粒一般採用塑性法工藝，工藝過程如下

塑性法工藝：適用於粘土及粘土質原料

流程一：粘土→塑化、勻化→對輥制粒→焙燒→冷卻→成品

流程二：原料攪拌 —制粒— 篩選— 燒結 —堆放— 運輸（裝袋）

流程一和流程二其工藝相同，在操作中應注意瞭望，防止物料在窯內結團而影響質量。

粉煤灰陶粒砂

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後，送入成球機成球。

磨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。

煤矸石陶粒砂工藝

利用煤矸石生產陶粒，符合國家利用廢渣發展循環經濟政策，有利於降低陶粒生產成本，並可享受國家稅收優惠政策。煤矸石陶粒生產有燒結機法和迴轉窯法，生產中應掌握相關技術要點，根據原料化學組成，選擇適宜的生產工藝。

煤矸石陶粒的生產方法主要有燒結機法和迴轉窯法，實際生產效果和優缺點簡介於下。

燒結機法

選用合格的煤矸石，經均化處理、破碎、篩分後，直接布入燒結機點火、焙燒，燒出的產品是多孔型燒結塊料，經破碎、篩分後，分為不同粒級的燒結多孔型陶粒。燒結機法的主要優點是對煤矸石的要求相對較低，熱耗和生產成本也低於迴轉法，陶粒的堆積密度為650kg/m3〜800kg/m3，適用於配製MU20〜MU30的陶粒砂輕混凝土。其主要缺點是多孔型燒結塊內的氣孔大小相差很大、分布不均，經破碎後陶粒的表面無玻陶體，開口氣孔率高，導致吸水率高達30%-40%，遠高於多數國家標準。配製的混凝土流動性相對較差，配加的水泥相對較多。由於該法生產的陶粒及其混凝土的性能不足，難以適應市場需求，20世紀80年代起，多數國家的燒結機法煤矸石陶粒生產線逐步停產、關閉。

迴轉窯法

選用化學成分和含碳量較合適的煤矸石，經均化、破碎、粉磨後，導入中間儲倉，倉底配料時配加少量外加劑（粉狀，膨脹性能好的煤矸石也可不配加外加劑)，經預濕、攪拌後布入制粒機（圓盤成球機或擠出制粒機等)，生料球直接導入雙筒迴轉窯乾燥、預熱、焙燒，窯頭卸出圓球形狀、表面玻陶體較好的陶粒。某些國家也曾採用三筒迴轉窯（比利時）、四筒迴轉窯（法國)，但各國都已相繼改用丹麥F.L.S(史密斯）公司開發的節能型窯內制粒雙筒迴轉窯。迴轉窯法的主要優點是產品質量好，陶粒內氣孔大小差別較小、分布均勻，通過調整配方和焙燒溫度、時間，既可生產超輕陶粒〔堆積密度小於等於500kg/m3，吸水率小於等於12%），也可生產普通陶粒(500kg/m3-700kg/m3,吸水率小於等於8%）和高強陶粒(700kg/m3-900kg/m3,吸水率小於等於5%）其主要缺點是生產熱耗和電耗相對較高（分別比燒結機法高50%和30%左右),生產成本比燒結機法高20%-30%，但因性能優勢和適應市場需求能力強，迴轉窯法已逐步成為生產煤矸石陶粒的主流生產方法。

生產設備

生產陶粒的主體設備主要包括：原料貯存倉、降塵室、引風機、主窯體、噴煤系統、控制櫃等。其中原料倉下部的餵料器、窯體轉速和拱煤量均為無級調速，以便調整其工藝參數，在保證產品質量的前提下獲得最大的產量。

生產黏土陶粒的輔助設備有：輪碾機、雙軸攪拌機、制粒機、篩選機、上料皮帶機等。

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