珍珠岩在工业中应用较为广泛,笔者特对珍珠岩常用制品的加工技术进行了盘点,以飨读者:
(1) 膨胀珍珠岩
膨胀珍珠岩的原则工艺流程为:原料→破碎→筛分→预热→焙烧→包装。原矿经破碎机2~3段破碎后进行筛分分级。常用的破碎设备有颚式破碎机(粗碎)、锤式、反击式、辊式、笼式、锥式破碎机(中细碎)等;筛分设备有手动筛、自定中心振动筛、偏心振动筛等。破碎筛分后的粒度一般为0.15~1㎜。粉碎分级后的原料进行预热,目的是脱除裂隙水,并将结合水含量控制在2~4%,预热温度一般控制在400~450°C,预热时间10分钟左右,一般采用逆流式回转炉或烘干机。预热后的物料直接给入焙烧炉中进行焙烧,焙烧温度1250~1300°C,焙烧时间1~3秒,常应的焙烧设备是卧式回转窑、卧式窑和立窑等。
影响膨胀珍珠岩产品质量的主要因素有:原料的质量(矿石类型、纯度、粒度、水分含量等)、焙烧工艺(焙烧温度和焙烧时间)等。
(2)膨胀珍珠岩制品
膨胀珍珠岩制品是以膨胀珍珠岩为骨料,掺入适量的水、水泥、水玻璃、磷酸盐等胶结剂,经搅拌、成型、干燥、焙烧或养护而成的具有一定形状和功能的产品,如板、管、瓦、砖等。各种制品通常按所用的胶结剂分类和命名,如水泥膨胀珍珠岩制品、水玻璃膨胀珍珠岩制品、沥青膨胀珍珠岩制品、磷酸盐膨胀珍珠岩制品、石膏膨胀珍珠岩制品等。
膨胀珍珠岩制品生产工艺主要是根据其制品的性能要求,如容重、导热系数、机械强度、耐酸碱性、吸声、防水等,选择合适的胶结剂,确定最优的配合比、成型方法、烧成和养护条件来制备的。生产膨胀珍珠岩制品所用主要原材料的质量要求见表1。
表1 膨胀珍珠岩制品原、辅材料及质量要求
原(材)料类别 |
作用 |
质量要求 |
备注 |
膨胀珍珠岩
(骨料) |
制品的主体材料 |
容重(堆积密度)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 |
辅料
(胶结剂) |
粘结松散的膨胀珍珠岩颗粒,便于加工成一定的形状和使其具有一定的机械强度 |
在该制品的使用条件下性能稳定,如高温不熔;在水或潮湿环境下不水解;在酸碱条件下不腐蚀等 |
常用的胶结剂为无机(如水泥、水玻璃等)和有机(如沥青、聚合物胶液等)胶结剂 |
膨胀珍珠岩制品的主要生产设备列于表2。
表2 膨胀珍珠岩制品的主要生产设备
工序 |
作用 |
主要生产设备 |
搅拌 |
使原、辅材料充分、均匀混合 |
强力(强制式)搅拌机 |
成型 |
控制压缩比和制品形状,提高制品强度 |
模具、夹板锤等 |
烧成或养护 |
使制品性能稳定和强度提高 |
窑或一定温度和湿度的养护场所 |
以下具体介绍各种膨胀珍珠岩制品的配方。
①水泥膨胀珍珠岩制品
用作生产水泥膨胀珍珠岩制品所用的膨胀珍珠岩容重80~170kg/m3,辅料有硅酸盐水泥、低钙铝酸盐水泥、矾土水泥等,标号为400~500号。以几种不同水泥为胶结剂的水泥膨胀珍珠岩制品典型配方见表3。
表3 水泥膨胀珍珠岩制品典型配方
胶结剂名称 |
膨胀珍珠岩容重kg/m3 |
体积配合比[1] |
水灰比 |
压缩比[2] |
硅酸盐水泥(标号>400) |
80~150 |
1:10~1:14.5 |
2.1 |
1.6~1.8 |
低钙铝酸盐水泥 |
100~170 |
1:(3~10) |
0.7~1.7 |
1.5~1.8 |
矾土水泥((标号³400) |
60~130 |
1:(8~10) |
1.6~1.7 |
1.6~2.0 |
[1]粘结剂与膨胀珍珠岩的体积配合比;[2]所用材料的松散体积与制品体积之比
②水玻璃膨胀珍珠岩制品
生产水玻璃膨胀珍珠岩制品所用原材料的质量要求如下:
膨胀珍珠岩:容重£120 kg/m3。
水玻璃:模数2.4~3; 密度1.38~1.42 g/㎝3; 浓度38~42Be’(波美度)。
赤泥:制铝工业废料,化学成分:SiO2>22%; Al2O3<6%; Fe2O3>8%; CaO<48%; H2O<3%。
生产防火用水玻璃膨胀珍珠岩制品的典型配方见表4。
表4 防火用水玻璃膨胀珍珠岩制品的典型配方
材料 |
压缩比,% |
重量比,% |
产品质量指标[1] |
备注 |
膨胀珍珠岩 |
1.8 |
43.6 |
干容重240~300 kg/m3; 压强0.6~1.7MPa; 常温导热系数0.047~0.08W/m.k ; 高温导热系数0.071~0.115W/m.k |
胶结剂与膨胀珍珠岩的重量比为(1~1.3):(0.4~1);促凝剂(氟硅酸钠)用量为水玻璃用量的10~14% |
水玻璃 |
1.8 |
54.6 |
赤泥 |
1.8 |
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[1]最高使用温度600~650°C
③沥青膨胀珍珠岩制品
沥青膨胀珍珠岩制品所用原、辅材料质量要求及配合比见表5。
表5 沥青膨胀珍珠岩制品所用原、辅材料质量要求及配合比
材料 |
质量要求 |
配合比 |
膨胀珍珠岩 |
容重小于80 kg/m3 |
1:1 |
沥青(热熔性或乳化型) |
3#或5#石油沥青 |
④乳化沥青膨胀珍珠岩制品
乳化沥青膨胀珍珠岩制品生产的典型配方及原、辅料质量要求见表6。
表6 乳化沥青膨胀珍珠岩制品生产的典型配方及原、辅料质量要求
材料名称 |
质量要求 |
配合比 |
产品质量指标 |
膨胀珍珠岩 |
容重:60~90 kg/m3; 常温导热系数0.03~0.04W/m.k ; 粒度:4~7目<5%,90目<80% |
重量比1:3
压缩比1.6~2.1 |
容重<300 kg/m3; 常温导热系数0.07W/m.k ; 压强>0.2MPa |
乳化沥青 |
密度1.1 g/㎝3; 细度:小于20目; 沥青含量60~70% |
(3)珍珠岩助滤剂
珍珠岩助滤剂是珍珠岩粉的一种深加工产品,具有容重轻、过滤速度快等特点,广泛用于化工、食品、酒类、石油、制药、污水处理等领域。
珍珠岩助滤剂主要物理指标如下:密度2.4 g/㎝3; 堆密度0.21~0.24 g/㎝3; 粒度大于30mm的颗粒所占体积15~20%。卫生指标如下:铅含量2mg/kg;砷含量小于己于10.5mg/kg;铜含量小于10mg/kg;重金属(酸性和碱性水溶液中)含量小于5ppm。
预热一般采用直接预热回转炉,预热温度250~300°C;焙烧采用Vs-450-P型焙烧炉(美国制造),焙烧温度950°C左右;细磨作业一般采用雷蒙磨。
(4)炸药密度调节剂
膨胀珍珠岩炸药密度调节剂是一种载气的固体颗粒,大量的封闭气孔中微气泡的存在相对稳定,在炸药凝胶储存过程中微气泡变化甚小,所制成的炸药密度易于控制而且稳定。
膨胀珍珠岩炸药密度调节剂要求膨胀珍珠岩原料多孔,孔壁薄而硬,不透水,粘度适宜,颗粒直径100~200mm,最大颗粒直径300mm左右,而且不溶于氧化剂类。为减少岩粉的吸水性,需要进行防水处理。
水胶炸药密度调节剂所用膨胀珍珠岩的生产工艺有如下三种:
①烘干→焙烧→冷却→防水处理,膨胀珍珠岩粒径小于3㎜
②重力分级→膨胀珍珠岩产品→防水处理,膨胀珍珠岩粒径小于1㎜
③筛分→膨胀珍珠岩产品→防水处理,容重小、膨胀性好的颗粒
膨胀珍珠岩在水胶密度调节剂中使用时,一般需经憎水、憎油处理,常用的处理方法见表7。
表7 水胶密度调节剂用膨胀珍珠岩的处理方法
方法 |
处理工艺 |
备注 |
焙烧法 |
先将膨胀珍珠岩在水玻璃中浸渍,然后投入焙烧窑中进行二次焙烧 |
工艺复杂、能耗较大,现已不用 |
有机硅液相法 |
直接将水溶性有机硅防水剂喷涂在膨胀珍珠岩表面 |
憎水剂可用固含量33%的甲基硅酸钠水溶剂或水溶性有机硅建筑防水剂 |
气相化学处理法 |
在膨胀珍珠岩表面直接喷涂憎水气 |
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