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| 膨胀珍珠岩保温材料生产中决定质量的三个要点 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2014-08-28 09:48:23 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/班建伟）膨胀珍珠岩是由酸性火山玻璃质熔岩（珍珠岩） 在高温下焙烧而成的非常好的无机保温材料，其导热系数为0.043W/m·K，与聚苯乙烯泡沫接近，且具有很好的防火性能。采用膨胀珍珠岩，可以制备出具有轻质、保温、隔热性能优良的墙体材料。然而， 目前市场上的膨胀珍珠岩质量并不理想， 这将影响围护结构的保温效果。为此，本文针对目前存在的问题进行了分析，以助于提高膨胀珍珠岩的质量，服务于建筑节能。
1 膨胀珍珠岩生产原理
珍珠岩是由火山喷发的富含SiO2的酸性熔岩经急剧冷却而成的玻璃质岩石，因其具有珍珠裂隙结构得名， 是研制膨胀珍珠岩制品的主要矿石资源，其成分随产地不同略有差异，珍珠岩矿包括珍珠岩、松脂岩和黑曜岩。三者区别在于珍珠岩具有因冷凝作用形成的圆弧形裂纹，称珍珠岩结构，含水率4%~6%。
珍珠岩的膨胀过程是一个气泡的形成过程。膨胀珍珠岩的质量取决于结构中的气泡含量。气泡越多，保温性能越好。在这一过程中，需要注意两个问题：一是气泡的形成；二是气泡的稳定。显然，不能形成大量气泡， 则不能显著地降低珍珠岩的容重，而且保温效果不好。另一方面，即便形成了大量的气泡，如果气泡不稳定，大量的气泡逃逸，也不能形成保温性能良好的膨胀珍珠岩。
珍珠岩矿石在加热到约700℃便开始呈现不定型软化、熔化的玻璃体状态。显然，在固体状态下，水气不能使珍珠岩产生膨胀。只有在软化甚至部分熔融状态时所形成的水气才能使其产生膨胀。因此，吸附水和裂隙水对珍珠岩的膨胀没有贡献，对其产生膨胀作用的仅是结晶水和化合水。
珍珠岩的膨胀正是利用珍珠岩矿物中结晶水及化合水重新恢复到水的形态得以实现。如果表面水未预热脱除干净， 高温气氛中水先吸热，从而降低珍珠岩颗粒被加热升温的强度；如果裂隙水未预热脱除干净，随着矿砂被升温，裂隙水被蒸发气化、体积大增，因水体积增加形成的力将使珍珠岩颗粒进一步被破碎。因此，表面水与裂隙水均不利于实际生产，必须在中低温状态下脱除。气泡的形成与稳定反映在高温状态下气体的压力与熔融体的粘度之间的平衡。气体压力是膨胀的推动力，而粘度则反映了膨胀的阻力。气体压力小而熔融体粘度大时难以膨胀。反之，气体压力大而熔融体粘度小时膨胀较容易， 但在这种情况下，气泡也容易逃逸，稳定性较差。由此可见，掌握好这一平衡是保证膨胀珍珠岩质量的关键。
2 存在问题分析
膨胀珍珠岩质量的差异主要表现为容重的差异。容重大，则保温效果差。产生这种差异的原因主要有以下几个方面：
（1） 温度控制不好
在膨胀珍珠岩生产过程中，温度是一个至关重要的工业参数。它决定着熔融体的粘度和气体的压力，从而影响膨胀过程。温度较低时，熔融体的粘度较大，而气体压力较小，膨胀量不足。这将导致膨胀珍珠岩的容重较大，保温性能较差。反之，温度太高，熔融体粘度太小，而气体压力太大，所形成的气体容易逃逸。这也将影响膨胀珍珠岩的质量。矿砂加热升温过程越迅速越好。热气体温度越高、气体与矿砂温差越大，加热强度越高。通常加热至1000～1300℃膨胀效果最好。还应注意炉内温度均匀。因此，膨胀炉底部加热区域操作致关重要。
（2） 焙烧时间太长
珍珠岩的膨胀过程是气泡大量形成过程，焙烧时间过长，气泡将有充分的时间逃逸。为了获得轻质的膨胀珍珠岩，必须在气泡形成后迅速地将结构固定下来。因此，膨胀珍珠岩的焙烧应该是一个俱热聚冷过程。否则，膨胀了的珍珠岩也会因收缩而
增大容重，使保温效果变差。
（3） 粒径太大
普通膨胀珍珠岩生产以风为载体；预热后的珍珠岩颗粒进入风场，与风接触后进行热交换。在炉内，风具有两个作用：一是携带热量；二是使珍珠岩颗粒处于悬浮状态。当操作风量一定时，送入炉膛内的珍珠岩小颗粒容易被风带走， 迅速离开加热区。而较大的颗粒则难以悬浮，落入炉膛底部。只有适当粒度的珍珠岩颗粒才能在炉内处于悬浮状态，与热风充分地接触，进行热交换而产生膨胀。
另外，珍珠岩颗粒粒径也影响颗粒内部的温度分布。对于较小的颗粒，热量能够迅速传递到颗粒内部，使整个颗粒温度分布较为均匀。但对于较大的颗粒，热量传递需要一定的时间。因此，在大颗粒内温度分布通常是不均匀的。这种温度分布的不均匀性将给炉内温度控制带来困难。若炉内温度以颗粒表面温度控制，颗粒中心则会因温度较低而不能充分地膨胀； 若炉内温度以颗粒中心温度控制，颗粒表面则会因温度过高而导致较多的气体，使得表面膨胀不好。由此可见，矿砂的粒度应控制在一个较窄的分布范围。通常分布在60～90 目之间达到重力与浮力平衡，而且有利于煅烧，膨胀较好。根据研究，单从膨胀效果而言，通常煤气发生炉对原料矿砂的粒度适应范围比天然气炉宽，膨胀效果更好。
充分利用珍珠岩资源，制备性能优良的膨胀珍珠岩，将在建筑节能方面发挥巨大作用。然而，如果控制不当，一方面会造成资源浪费，另一方面也将导致建筑能耗增加。从可持续发展观点出发，必须充分发挥这一资源的作用，更好地为我国的经济建设服务。因此，应注意上述这些问题，严格控制温度、焙烧时间、粒径等因素，提高膨胀珍珠岩质量。
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