珍珠巖在工業中應用較為廣泛,筆者特對珍珠巖常用制品的加工技術進行了盤點,以饗讀者:
(1) 膨脹珍珠巖
膨脹珍珠巖的原則工藝流程為:原料→破碎→篩分→預熱→焙燒→包裝。原礦經破碎機2~3段破碎后進行篩分分級。常用的破碎設備有顎式破碎機(粗碎)、錘式、反擊式、輥式、籠式、錐式破碎機(中細碎)等;篩分設備有手動篩、自定中心振動篩、偏心振動篩等。破碎篩分后的粒度一般為0.15~1㎜。粉碎分級后的原料進行預熱,目的是脫除裂隙水,并將結合水含量控制在2~4%,預熱溫度一般控制在400~450°C,預熱時間10分鐘左右,一般采用逆流式回轉爐或烘干機。預熱后的物料直接給入焙燒爐中進行焙燒,焙燒溫度1250~1300°C,焙燒時間1~3秒,常應的焙燒設備是臥式回轉窯、臥式窯和立窯等。
影響膨脹珍珠巖產品質量的主要因素有:原料的質量(礦石類型、純度、粒度、水分含量等)、焙燒工藝(焙燒溫度和焙燒時間)等。
(2)膨脹珍珠巖制品
膨脹珍珠巖制品是以膨脹珍珠巖為骨料,摻入適量的水、水泥、水玻璃、磷酸鹽等膠結劑,經攪拌、成型、干燥、焙燒或養護而成的具有一定形狀和功能的產品,如板、管、瓦、磚等。各種制品通常按所用的膠結劑分類和命名,如水泥膨脹珍珠巖制品、水玻璃膨脹珍珠巖制品、瀝青膨脹珍珠巖制品、磷酸鹽膨脹珍珠巖制品、石膏膨脹珍珠巖制品等。
膨脹珍珠巖制品生產工藝主要是根據其制品的性能要求,如容重、導熱系數、機械強度、耐酸堿性、吸聲、防水等,選擇合適的膠結劑,確定最優的配合比、成型方法、燒成和養護條件來制備的。生產膨脹珍珠巖制品所用主要原材料的質量要求見表1。
表1 膨脹珍珠巖制品原、輔材料及質量要求
原(材)料類別 |
作用 |
質量要求 |
備注 |
膨脹珍珠巖
(骨料) |
制品的主體材料 |
容重(堆積密度)60~120 kg/m3,粒度0.05~1.5㎜,(其中<0.5㎜的重量<10%) |
也可用蛭石等其它骨料 |
輔料
(膠結劑) |
粘結松散的膨脹珍珠巖顆粒,便于加工成一定的形狀和使其具有一定的機械強度 |
在該制品的使用條件下性能穩定,如高溫不熔;在水或潮濕環境下不水解;在酸堿條件下不腐蝕等 |
常用的膠結劑為無機(如水泥、水玻璃等)和有機(如瀝青、聚合物膠液等)膠結劑 |
膨脹珍珠巖制品的主要生產設備列于表2。
表2 膨脹珍珠巖制品的主要生產設備
工序 |
作用 |
主要生產設備 |
攪拌 |
使原、輔材料充分、均勻混合 |
強力(強制式)攪拌機 |
成型 |
控制壓縮比和制品形狀,提高制品強度 |
模具、夾板錘等 |
燒成或養護 |
使制品性能穩定和強度提高 |
窯或一定溫度和濕度的養護場所 |
以下具體介紹各種膨脹珍珠巖制品的配方。
①水泥膨脹珍珠巖制品
用作生產水泥膨脹珍珠巖制品所用的膨脹珍珠巖容重80~170kg/m3,輔料有硅酸鹽水泥、低鈣鋁酸鹽水泥、礬土水泥等,標號為400~500號。以幾種不同水泥為膠結劑的水泥膨脹珍珠巖制品典型配方見表3。
表3 水泥膨脹珍珠巖制品典型配方
膠結劑名稱 |
膨脹珍珠巖容重kg/m3 |
體積配合比[1] |
水灰比 |
壓縮比[2] |
硅酸鹽水泥(標號>400) |
80~150 |
1:10~1:14.5 |
2.1 |
1.6~1.8 |
低鈣鋁酸鹽水泥 |
100~170 |
1:(3~10) |
0.7~1.7 |
1.5~1.8 |
礬土水泥((標號³400) |
60~130 |
1:(8~10) |
1.6~1.7 |
1.6~2.0 |
[1]粘結劑與膨脹珍珠巖的體積配合比;[2]所用材料的松散體積與制品體積之比
②水玻璃膨脹珍珠巖制品
生產水玻璃膨脹珍珠巖制品所用原材料的質量要求如下:
膨脹珍珠巖:容重£120 kg/m3。
水玻璃:模數2.4~3; 密度1.38~1.42 g/㎝3; 濃度38~42Be’(波美度)。
赤泥:制鋁工業廢料,化學成分:SiO2>22%; Al2O3<6%; Fe2O3>8%; CaO<48%; H2O<3%。
生產防火用水玻璃膨脹珍珠巖制品的典型配方見表4。
表4 防火用水玻璃膨脹珍珠巖制品的典型配方
材料 |
壓縮比,% |
重量比,% |
產品質量指標[1] |
備注 |
膨脹珍珠巖 |
1.8 |
43.6 |
干容重240~300 kg/m3; 壓強0.6~1.7MPa; 常溫導熱系數0.047~0.08W/m.k ; 高溫導熱系數0.071~0.115W/m.k |
膠結劑與膨脹珍珠巖的重量比為(1~1.3):(0.4~1);促凝劑(氟硅酸鈉)用量為水玻璃用量的10~14% |
水玻璃 |
1.8 |
54.6 |
赤泥 |
1.8 |
|
[1]最高使用溫度600~650°C
③瀝青膨脹珍珠巖制品
瀝青膨脹珍珠巖制品所用原、輔材料質量要求及配合比見表5。
表5 瀝青膨脹珍珠巖制品所用原、輔材料質量要求及配合比
材料 |
質量要求 |
配合比 |
膨脹珍珠巖 |
容重小于80 kg/m3 |
1:1 |
瀝青(熱熔性或乳化型) |
3#或5#石油瀝青 |
④乳化瀝青膨脹珍珠巖制品
乳化瀝青膨脹珍珠巖制品生產的典型配方及原、輔料質量要求見表6。
表6 乳化瀝青膨脹珍珠巖制品生產的典型配方及原、輔料質量要求
材料名稱 |
質量要求 |
配合比 |
產品質量指標 |
膨脹珍珠巖 |
容重:60~90 kg/m3; 常溫導熱系數0.03~0.04W/m.k ; 粒度:4~7目<5%,90目<80% |
重量比1:3
壓縮比1.6~2.1 |
容重<300 kg/m3; 常溫導熱系數0.07W/m.k ; 壓強>0.2MPa |
乳化瀝青 |
密度1.1 g/㎝3; 細度:小于20目; 瀝青含量60~70% |
(3)珍珠巖助濾劑
珍珠巖助濾劑是珍珠巖粉的一種深加工產品,具有容重輕、過濾速度快等特點,廣泛用于化工、食品、酒類、石油、制藥、污水處理等領域。
珍珠巖助濾劑主要物理指標如下:密度2.4 g/㎝3; 堆密度0.21~0.24 g/㎝3; 粒度大于30mm的顆粒所占體積15~20%。衛生指標如下:鉛含量2mg/kg;砷含量小于己于10.5mg/kg;銅含量小于10mg/kg;重金屬(酸性和堿性水溶液中)含量小于5ppm。
預熱一般采用直接預熱回轉爐,預熱溫度250~300°C;焙燒采用Vs-450-P型焙燒爐(美國制造),焙燒溫度950°C左右;細磨作業一般采用雷蒙磨。
(4)炸藥密度調節劑
膨脹珍珠巖炸藥密度調節劑是一種載氣的固體顆粒,大量的封閉氣孔中微氣泡的存在相對穩定,在炸藥凝膠儲存過程中微氣泡變化甚小,所制成的炸藥密度易于控制而且穩定。
膨脹珍珠巖炸藥密度調節劑要求膨脹珍珠巖原料多孔,孔壁薄而硬,不透水,粘度適宜,顆粒直徑100~200mm,最大顆粒直徑300mm左右,而且不溶于氧化劑類。為減少巖粉的吸水性,需要進行防水處理。
水膠炸藥密度調節劑所用膨脹珍珠巖的生產工藝有如下三種:
①烘干→焙燒→冷卻→防水處理,膨脹珍珠巖粒徑小于3㎜
②重力分級→膨脹珍珠巖產品→防水處理,膨脹珍珠巖粒徑小于1㎜
③篩分→膨脹珍珠巖產品→防水處理,容重小、膨脹性好的顆粒
膨脹珍珠巖在水膠密度調節劑中使用時,一般需經憎水、憎油處理,常用的處理方法見表7。
表7 水膠密度調節劑用膨脹珍珠巖的處理方法
方法 |
處理工藝 |
備注 |
焙燒法 |
先將膨脹珍珠巖在水玻璃中浸漬,然后投入焙燒窯中進行二次焙燒 |
工藝復雜、能耗較大,現已不用 |
有機硅液相法 |
直接將水溶性有機硅防水劑噴涂在膨脹珍珠巖表面 |
憎水劑可用固含量33%的甲基硅酸鈉水溶劑或水溶性有機硅建筑防水劑 |
氣相化學處理法 |
在膨脹珍珠巖表面直接噴涂憎水氣 |
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