1、高强陶粒技术要求

　　根据《轻集料及其试验方法》GB/ T1743111—1998新标准，高强陶粒是指强度标号不小于 25M Pa 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 ，其它指标(颗粒级配、软化系数 、粒型系数 、有害物质含量等) 与超轻陶粒 、普通陶粒相同 。用回转窑法生产的粉煤灰陶粒 、页岩陶粒、粘土陶粒均可达标 ；国内外烧结机法生产的粉煤灰陶粒，筒压强度和强度标号均可达标和超标，但吸水率除采取特种措施 (增加粘结助熔剂掺量等) 外，难以达到 ≤15 %。尽管国内学术界对高强陶粒的吸水率尚有争议，从我国当前情况看，采用回转窑法生产高强陶粒是较佳途径 。

　　2、生产高强陶粒基本原理

　　我国生产陶粒已有 40 多年历史，应用广泛，总的来说重的陶粒好烧，原料要求较低 ；轻的陶粒难烧，原料要求很高。但是要生产高性能的高强陶粒绝非易事，因为高强陶粒球内不能是一个密实体，而应含有大量均匀分布的微孔，否则堆积密度无法达标 ；同时球粒基本由高强度的玻陶体组成，表层较厚 、裂纹较少，以确保提高颗粒强度 、降低吸水率。

　　基于上述要求，宜选用中低膨胀性原料，膨胀率115～2 为宜 。多数原料需掺加适量外加剂 :增加强度类主要有粉煤灰 、煤矸石 、硅藻土、高岭土等 ；降低焙烧温度类主要有黄铁矿 、含铁废渣 、石灰石 、白云石 、其它碱性物等 ；扩大软化范围类主要有钠及钾盐类 、耐火粘土 (又提高焙烧温度) 等 。

　　混合料的较佳化学成分 : w ( SiO2) = 55 %～65 %、w ( Al2O3) = 18 %～ 25 %、w( Fe2O3+ FeO) = 6 %～10 % 、w (CaO + MgO) = 4 %～6 % 、w ( K2O + Na2O) =2 %～5 % 、烧失量 3 %～5 % 。与一般超轻陶粒 、普通陶粒原料相比， 高强陶粒混合原料中 Al2O3含量高3 %～10 % 、Fe2O3+ FeO 含量高 2 %左右 、K2O + Na2O含量高 1 %～3 %、烧失量低 2 %～5 % 。由此，平均焙烧温度也需提高 50 ℃左右 。

　　同时，焙烧制度也需作相应调整。为了控制中低膨胀率 、增加玻陶总量和球粒表层厚度，应将惯用的快速焙烧制度适当减缓 。一般情况下，料球在窑内的干燥 、预热时间延长 10min 左右，高温焙烧时间延长约 5～8min 。

　　陶粒的冷却制度也影响陶粒强度，对高强陶粒尤为重要 。理论和实践证明，陶粒在 700～400 ℃会产生晶格转变而导致体积变化，在游离 SiO2含量较高的情况下尤为突出，此温度区间必须缓慢冷却 。1000 ～700 ℃和 400 ℃以下可以快速冷却，以提高冷却效率 。

　　3、生产方法

　　3、1　料球制备

　　根据原料不同,料球制备方法差异很大。现以粘土、页岩、粉煤灰为主原料的料球制备方法介绍于下。

　　(1)以粘土为主原料时，据其化学成分和矿物组成，一般需掺加粉煤灰和少量助熔剂。掺加粉煤灰是为了提高强度，掺加助熔剂可适当降低焙烧温度。助熔剂需预先干燥、磨细。三种料经计量配比、混练搅拌、辊筒制粒、二次制粒筛分后直接送入窑尾。此工艺简称为掺料塑性制粒法，料球含水率～18%,**高22%；混合料塑性指数 8～15，**高 17；料球粒径 8～15mm。如果粘土中无枝条状或大硬块杂质，也可采用挤出钢丝切割制粒机，此法料球密实，利于提高陶粒强度，但必须是干净粘土，否则会经常出现堵孔停产现象。

　　(2)以页岩为主原料时，通常有两种办法:一是破碎筛分法，将页岩破碎、筛分、贮存、计量后直接送入窑尾。通过调节焙烧制度也可生产高强陶粒，但受原有化学成分和矿物组成限制，难以生产强度标号 30MPa以上的陶粒，而且页岩破碎时 <4mm 的细料 约占20%～30% 无法利用；二是磨细成球法，将页岩破碎、烘干、磨细，掺加适量粉煤灰 或煤矸石粉 和少量助熔剂粉，经计量配比、预湿搅拌、园盘成球机制粒后送入窑尾。通过调节配方和焙烧制度可以生产出各种强度等级的高强陶粒，成球水分 15%～18% **高 22%，Φ (粒球粒径 5～15mm,料球质量 密实度、粒型系数、颗粒级配等 较好。

　　(3)以粉煤灰为主原料时，需掺加较多的粘结助熔剂页岩、粘土、煤矸石等，一般应大于 25%,以防止料球在窑内滚碎。由于大多数粉煤灰中 Al O 含量较高 多数在 20%～35%，为有效降低焙烧温度，需掺加较多量的助熔剂 含铁废渣或黄铁矿石、石灰石等,一般 2%～5%不等。料球制备也采用与上述类同的磨细成球法:计量配比、混合磨细 各种配料混合磨细或部分粉煤灰混合磨细 、预加水搅拌 含水率 10%～12% 、园盘成球机制粒后送入窑尾。因粉煤灰掺量多，成球效率低，成球机产量明显下降，同时为确保颗粒级配，宜选用 2 台或 2 台以上园盘成球机。

　　根据理论和实践经验，以粉煤灰为主原料的陶粒强度**高，其次为页岩陶粒、粘土陶粒。当然可以改变配方适当调节。但在同等堆积密度时，Al O 含量高的陶粒，强度相应提高，原因在**佳焙烧温度范围内形成了较多强度较高的 CaO·Al O ·2SiO 玻陶相。

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