發泡鍊石

(3)黏土陶粒砂以黏土、亞黏土等為主要原料,經加工制粒,燒脹而成的,粒徑在5㎜以上的輕粗集料,稱為黏土陶粒。 目前,以生物污泥為主要原材料,採用烘乾、磨碎、成球、燒結成的陶粒,稱為污水處理生物污泥陶粒。 以生物污泥為主要原材料,採用烘乾、磨碎、成球、燒結成的陶粒,稱為污水處理生物污泥陶粒。

發泡鍊石的成因

發泡鍊石,又叫火鍊石、陶粒等,因其成品外觀及其工藝經火粹煉而得名。發泡鍊石是一種陶瓷質地的人造石粒,通過陶粒原料和水經高溫煅燒出來的一種中性介質,本身充滿很多細微的孔隙,既透氣又保水,無菌無臭。發泡鍊石的顏色大多為暗紅色、赭紅色,也有一些特殊品種為灰黃色、灰黑色、灰白色、青灰色等。
發泡鍊石的粒徑一般為5~20㎜最大的粒徑為25㎜。發泡鍊石一般用來取代混凝土中的碎石和卵石。因為生產發泡鍊石的原料很多,發泡鍊石的品種也很多,因而顏色也就很多。輕質性是發泡鍊石許多優良性能中最重要的一點,也是它能夠取代重質砂石的主要原因。發泡鍊石的內部結構特徵呈細密蜂窩狀微孔。這些微孔都是封閉型的,而不是連通型的。它是由於氣體被包裹進殼內而形成的,這是發泡鍊石質輕的主要原因。
發泡鍊石的細小顆粒部分稱為陶粒砂。在發泡鍊石中有許多小於5㎜的細顆粒,在生產中用篩分機將這部分細小顆粒篩分出來,習慣上稱之為陶粒砂。陶粒砂的密度略高,化學和熱穩定性好。陶粒砂主要用於代替天然河砂或山砂配製輕集料混凝土、輕質砂漿,也可作耐酸、耐熱混凝土細集料。主要品種有黏土陶砂頁岩陶砂和粉煤灰陶砂等。使用陶粒砂的目的也是為降低建築物自重。陶粒砂也可用於無土栽培和工業過濾。

按發泡鍊石的原料分類

(1)鋁釩土陶粒砂

以優質鋁釩土、煤等多種原材料,經過破碎,細碎,粉磨、制粒和高溫燒結等多道工藝製作而成,具有耐高溫、高壓、強度高、導流能力強、及耐腐蝕等特點,主要用於油田井下支撐,以增加石油天然氣的產量,屬環保產品。是天然石英砂、玻璃球、金屬球等中低強度支撐劑的替代品,對增產石油天然氣有良好效果。也是目前需求量最大的陶粒砂品種之一,也叫石油壓裂支撐劑陶粒砂。

(2)粉煤灰陶粒砂

以固體廢棄物為主要原料,加入一定量的膠結料和水,經加工成球,燒結燒脹或自然養護而成,粒徑在5㎜以上的輕粗集料,簡稱粉煤灰陶粒。

(3)黏土陶粒砂

以黏土、亞黏土等為主要原料,經加工制粒,燒脹而成的,粒徑在5㎜以上的輕粗集料,稱為黏土陶粒。

(4)頁岩陶粒砂

又稱膨脹頁岩。以黏土質頁岩、板岩等經破碎、篩分,或粉磨後成球,燒脹而成的粒徑在5㎜以上的輕粗集料為頁岩陶粒。頁岩陶粒按工藝方法分為:經破碎、篩分、燒脹而成的普通型頁岩陶粒;經粉磨、成球、燒脹而成的圓球形頁岩陶粒。
黏土陶粒、粉煤灰陶粒、頁岩陶粒適用於保溫用的、結構保溫用的輕集料混凝土,也可用於結構用的輕集料混凝土。目前頁岩陶粒的主要用途是生產輕集料混凝土小型空心砌塊輕質隔牆板

(5)垃圾陶粒砂

隨著城市不斷發展壯大,城市的垃圾越來越多,處理城市垃圾,成為一個日益突出的問題。垃圾陶粒生產線的原料來源主要分為二部分,一是來自城市改造後留下來的建築垃圾,一是來自城市居民生活的生活垃圾,這二種垃圾組成不同,因此使用方法也各不相同。
垃圾陶粒是將城市生活垃圾處理後,經造粒、焙燒生產出燒結陶粒。或將垃圾燒渣加入水泥造粒,自然養護,生產出免燒垃圾陶粒。垃圾陶粒具有原料充足、成本低、能耗少、質輕高強等特點。垃圾陶粒除了可製成牆板、砌塊、磚等新型牆體材料外,還可用作保溫隔熱、樓板、輕質混凝土、水處理淨化等用途,具有廣闊的市場。
飛灰陶粒的製備方法。其原料組成及質量分數為:飛灰20%—80%,其餘為黏土;經配料、造粒、高溫煅燒製成陶粒產品;所述高溫煅燒的燒結溫度為1000—1400℃。飛灰陶粒將危險廢棄物——垃圾焚燒飛灰作為陶粒原料再生利用,實現了對固體廢棄物飛灰無害化、資源化處理,避免了二次污染,減少了資源浪費,既可安全處置垃圾焚燒飛灰,又經濟、可行地利用城市垃圾焚燒飛灰製備陶粒產品,也減少了陶粒工業對天然原料的需求量。

(6)煤矸石陶粒砂

煤矸石是採煤過程中排出的含碳量較少的黑色廢石,是我國排放量最大的固體廢棄物,其排放與堆積不僅占用大量耕地,同時對地表、大氣造成了很大污染。煤矸石的化學成分與黏土比較相似,煤矸石含有較高的碳及硫,燒失量較大。只有在一定溫度範圍內才能產生足夠數量黏度適宜的熔融物質,具有膨脹性能。根據它的特點,我國已研製出煤矸石陶粒砂。
煤矸石陶粒砂是將符合燒脹要求的煤矸石經破碎、預熱、燒脹、冷卻、分級、包裝而生產出來的。得到的陶粒砂產品質量完全符合國家標準,部分技術指標超過國家標準,達到了國外同類產品質量,該產品具有創新性、先進行、屬環保類產品。

(7)生物污泥陶粒

污水處理廠處理完污水後所產生的、並含有大量的生物污泥,生物污泥有的製成農用肥,有的直接用於綠化,也有的排放到海里或者焚燒,這樣會造成二次生態環境污染。目前,以生物污泥為主要原材料,採用烘乾、磨碎、成球、燒結成的陶粒,稱為污水處理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土來燒制陶粒既節省黏土,又保護農田,也起到了一定的環保作用。

(8)河底泥陶粒

大量的江河湖水經過多年的沉積形成了很多泥沙。利用河底泥替代黏土,經挖泥、自然乾燥、生料成球、預熱、焙燒、冷卻製成的陶粒稱為河底泥陶粒。利用河底泥製造陶粒,不但會減少建材製造業與農業用地爭土,而且還為河底泥找到了合理出路,解決了河底泥的二次污染問題,達到了廢棄物資源化的目的。

發泡鍊石材料分布

一、鋁土礦分布及介紹

我國鋁土礦分布高度集中,山西、貴州、河南和廣西四個省(區)的儲量合計占全國總儲量的90.9%(山西41.6%、貴州17.1%、河南16.7%、廣西15.5%),其餘擁有鋁土礦的15個省、自治區、直轄市的儲量合計僅占全國總儲量的9.1%。
山西的鋁土礦床(點)主要分布在孝義、交口、汾陽、陽泉、盂縣、寧武、原平、興縣、保德、平陸等5大片42個縣境內,面積約6.7萬km,探明鋁土礦儲量,居全國第一,該區的資源總量估計可達20億t。
河南的鋁土礦集中分布在黃河以南、京廣線以西的鞏縣、登封、偃師、新安、三門峽、陝縣、寶豐、魯山、臨汝、禹縣等三大片10多個縣境內,面積3萬多km,探明鋁土礦儲量居全國第2位,預測資源總量可達10億t。
貴州的鋁土礦床主要分布在“黔中隆起”南北兩側的遵義、息峰、開陽、甕安、正安、道真、修文、清鎮、貴陽、平壩、織金、苟江、黃平等十幾個縣境內,面積2400km,探明鋁土礦儲量居全國第3位。預測資源總量逾10億t。 廣西的鋁土礦集中分布在平果、田東、田陽、德保、靖西、桂縣、那坡、果化、隆安、邕寧、崇左等縣境內,探明鋁土礦儲量居全國第4位,預測鋁土礦儲量在8億t以上。
鋁礬土陶粒砂又稱石油支撐劑陶粒砂,其主要套用於深井壓裂施工時,將其填充到低滲透礦床的岩層裂隙中,進行高閉合壓裂處理,使含油氣岩層裂開,起到支撐裂隙不因應力釋放而閉合,從而保持油氣的高導流能力,不但能增加油氣產量,而且更能延長油氣井服務年限。

二、粘土分布及介紹

這裡主要介紹耐火粘土。耐火粘土是我國的優勢資源,也是世界上耐火粘土的主要出口國。我國的耐火粘土礦石類型及品種齊全,礦床分布廣泛,全國礦產地達254處以上,主要分布在山西、河南、河北、山東、貴州、遼寧、內蒙、吉林及湖北等省,這八個省區已探明的儲量占全國的76%。山西、河南及貴州主要產高鋁粘土,硬質粘土則多產於遼寧、內蒙、河北、山東、河南、湖北、安徽和四川,軟質粘土主要分布在黑龍江、吉林、內蒙、山西、湖南及廣東等地。
耐火粘土礦多分布於儲煤盆地內,對開發十分有利,目前主要礦產地有:山西陽泉、孝義、河南鞏義、新安、河北唐山、沙河、山東章丘、淄博、貴州修文、內蒙準格爾、遼寧復縣、吉林舒蘭、黑龍江牡丹江、安徽淮北、湖北恩施、宜城、陝西銅川等耐火粘土礦。
火粘土按可塑性、礦石特徵和工業用途分為軟質粘土、半軟質粘土、硬質粘土和高鋁粘土四種。軟質粘土一般呈土狀,在水中易分散,與液體拌合後能形成可塑性泥團;半軟質粘土的浸散性較差,其浸散部分與液體拌合後亦可形成可塑性泥團。這二種粘土在製作耐火製品時常用作結合劑。硬質粘土常呈塊狀或板片狀,一般在水中不浸散,耐火度較高,為耐火製品的主要原料。高鋁粘土Al2O3的含量較高,硬度和比重較大,耐火度高,常用以製造高級粘土製品。

三、頁岩的分布及介紹

頁岩是我們常用的一種岩石,因其呈薄片狀,具有層狀的節理,所以我們稱它為頁岩,頁岩是一種硬度較小的岩石,主要是由黏土沉積經壓力和溫度形成的岩石,但其中混雜有石英、長石的碎屑以及其他化學物質。頁岩根據其混入物的成分,可分為:鈣質頁岩、鐵質頁岩矽質頁岩、炭質頁岩、黑色頁岩、油母頁岩等。含鐵的呈褐紅、棕紅等色,還有黃色、綠色等多種顏色。頁岩抗風化力弱。頁岩儲量較大,分布較廣,也由於其自身的特性,決定了頁岩有著廣泛的用途,頁岩常見的用途包括:頁岩制磚、頁岩制陶粒、頁岩制水泥,頁岩煉鐵,頁岩練石油等等,在工業領域套用極為廣闊。

四、煤矸石的分布及介紹

煤矸石是採煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物,是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色岩石。煤矸石棄置不用,占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出會污染大氣、農田和水體。矸石山還會自燃發生火災,或在雨季崩塌,淤塞河流造成災害。
因為煤矸石是採煤洗煤過程中排放的廢棄物,所以煤矸石的分布主要需要看煤炭的分布。我國煤炭資源/儲量分布總體格局是北富南貧,西多東少,從而形成北煤南運、西煤東調的消費格局。其中山西、內蒙古、陝西、貴州、雲南、安徽六省(區)儲量占儲量總數的77.6%,六省(區)基礎儲量占基礎儲量總數的74.8%,山西、內蒙古、陝西、新疆、貴州、寧夏六省(區)資源量占資源量總數的87.80%。在5.06萬億t全國煤炭資源總量中,超過1萬億t的省份有:新疆(16210億t)和內蒙古(12053億t);超過1千億t的有:山西(6830億t)、陝西(2922億t)、寧夏(1991億t)、甘肅(1905億t)、貴州(1866億t)、河北(1155億t,包括天津少量)、河南(1138億t)、安徽(1038億t)和山東(1005億t)。以上11個省(自治區)共為48113億t,占全國煤炭資源總量的95.1%。

五、粉煤灰的分布及介紹

粉煤灰是煤粉經低溫熄滅後構成的一種似火山灰質夾雜。它是熄滅煤的發電廠將煤磨成100微米以下的煤粉,用預熱氣氛噴入爐膛成懸浮形態熄滅,發生稠濁有少量不燃物的低溫煙氣,經集塵安裝捕集就獲得了粉煤灰。粉煤灰的化學構成與粘土質類似,次要身分為二氧化矽、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣和未燃盡碳。粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。
粉煤灰是我國當前排量較大的工業廢渣之一,隨著電力工業的發展,燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。以煤粉為燃料的火電廠和城市集中供熱鍋爐,其中90%以上為濕排灰,活性較乾灰低,且費水費電,污染環境,而其中的有毒化學物質還會對人體和生物造成危害。在粉煤灰樣品中檢測出20多種對環境和人體有害的物質,其中包括可能導致神經系統損傷、出生缺陷甚至癌症的重金屬。
火力發電是現在電力發展的主力軍,在現在提出和諧社會,循環經濟的環境中,我們在提高火電技術的方向上要著重考慮電力對環境的影響,對不可再生能源的影響,雖然現在在中國已有部分核電機組,但火電仍占領電力的大部分市場,近年電力發展滯後經濟發展,全國上了許多火電廠,但火電技術必須不斷提高發展,才能適應和諧社會的要求。本著經濟發展程度越高,火電廠越密集;煤炭資源越豐富,火電廠越密集的原則,火電廠主要集中在華東、華南、東北、華北、貴州。近年來,我國的能源工業穩步發展,發電能力年增長率為7.3%,電力工業的迅速發展,帶來了粉煤灰排放量的急劇增加,燃煤熱電廠每年所排放的粉煤灰總量逐年增加,1995年粉煤灰排放量達1.25億噸,2000年約為1.5億噸,到2010年將達到3億噸,給我國的國民經濟建設及生態環境造成巨大的壓力。
六、垃圾的分布及介紹
國家經濟的不斷發展,大量人口湧入城市,產生出來的垃圾也在慢慢的包圍著城市,我國是世界上垃圾包袱最重的國家,人均每年產生垃圾440公斤,中國城市固體生活垃圾總量居世界前列,每年產生垃圾1.5億噸,存量已達70億噸,城市垃圾產生的污水會污染地下水,有害物質會破壞生態,並帶來持續的環境污染,因此城市垃圾的處理也刻不容緩。我國1/3以上的城市均深陷垃圾圍城困局,現在中國除縣城之外的668個城市中,有2/3的城市處於垃圾包圍之中,1/4已經無垃圾填埋堆放場地。全國城市垃圾堆存累計侵占土地超過5億平方米,每年的經濟損失高達300億元。一般的垃圾處理都是採用填埋和焚燒這二種方法,填埋導致填埋區域生態環境惡化,造成二次污染。而焚燒產生大量的飛灰,又產生大量的污染,飛灰污染主要有重金屬污染、溶解鹽污染以及二惡英和呋喃等有機污染物污染,飛灰處置時可能會污染地下水體。飛灰含少量二惡英和呋喃等有機污染物,有污染環境和危害人類健康的風險。將垃圾變成陶粒不僅解決了傳統陶粒生產需大量使用粘土、耗費土地資源,破壞生態平衡問題,還為城市“三廢”之一的垃圾處理提供了新的突破,變廢為寶,解決了垃圾處理的難題,是一項利國利民、造福子孫後代的工程,具有保護環境和可持續發展戰略的重大意義。
隨著城市改造的深入和社會主義新農村建設的開展,建築垃圾的產生量逐漸地增多。目前,我國建築垃圾的數量已占到城市垃圾總量的30%~40%。絕大部分建築垃圾未經任何處理,便被施工單位運往郊外或鄉村。採用露天堆放或填埋的方式進行處理,耗用大量的徵用土地費、垃圾清運等建設經費。同時,清運和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚等問題又造成了嚴重的環境污染。
七、生物污泥分布及介紹
城市污泥是指城市污水處理廠在處理污水過程中產生的沉澱物質,這種污泥含水量高、易腐爛,有強烈的臭味,並且含有寄生蟲卵、病原微生物及重金屬,如不加以妥善處理,任意排放,將會對環境造成二次污染,直接危害人類身體。隨著經濟的發展,城市的建設也越來越快,而隨著城市人口的激增,長期以來,由於種種原因,人們忽視了污泥的存在。近年來,隨著我國城市污水處理力度和污水處理設施建設的加快,城市污水處理率不斷提高,污泥的處理處置問題日益顯現出來。如何處理生物污泥一直是自來水公司的難題,傳統的處理方法主要有填埋、焚燒、農田林地利用、投海等幾種方法,這幾種方法各有優劣,而隨著陶粒砂工藝技術的推廣,污泥再利用反而成為節能、環保、綠色、高效的代名詞。每年排放污泥量(乾重)約130萬噸,且每年仍在以10%左右的幅度增長。隨著這些污水廠運行效率逐漸提高和新的污水廠逐步建成,我國城市污泥的每年排放量(乾重)估計最終將達到840萬噸左右,占我國年總固體廢棄物排放量的3.2%。
以生物污泥為主要原材料,採用烘乾、磨碎、成球、燒結成的陶粒,稱為污水處理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土來燒制陶粒既節省黏土,又保護農田,也起到了一定的環保作用。生物污泥陶粒廣泛套用與建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等部門。陶粒因其材質輕,比表面積大,吸附懸浮能力強,並具有耐磨,耐沖刷,微孔多,截污能力強,化學性能穩定等優點陶粒砂濾料是水廠、濾池和煉油廠濾油池較理想的過濾材料。產品不含對人體有害的金屬離子及有毒有害雜質。還能處理可生化的有機工業廢水、工業雜排水、微污染水源等,完全可以在水處理中取代石英砂、無煙煤等用作過濾介質。陶粒可重複使用,最後廢棄時可填埋,因其本身材質,填埋之後又可形成新的土壤和頁層,不會破壞環境,是一種優良的綠色過濾材料,既環保又節能。

發泡鍊石套用

1.建築用陶粒

 因陶粒具有抗震、防火、防潮、吸音降噪、高強、導熱係數低、自然成為保溫隔熱等優點,用於高層建築結構砼,房屋建築的屋蓋隔熱保溫隔音,具體可用於正置式屋蓋保溫層、倒置式屋蓋保溫層。可靈活方便的進行隱蔽工程管線的布置和安裝。用於防潮層還可防止樓地面回潮;保持樓地面乾燥,對保護各種木地板、塑膠板、陶瓷地板不變形、不褪色以及地下室防潮、防水等相當有利,且降低房屋荷載,極大降低房屋建造成本。超輕陶粒用於墊層可提高各樓層之間的保溫、隔熱、隔音及承載力;可靈活方便的進行隱蔽工程管線的布置和安裝。用於防潮層還可防止樓地面回潮;保持樓地面乾燥,對保護各種木地板、塑膠板、陶瓷地板不變形、不褪色以及地下室防潮、防水等相當有利,且降低房屋荷載,極大降低房屋建造成本。用超輕陶粒建造的大跨度橋樑可以減輕橋自重、降低成本,提高橋面抗震和承載力。用超輕陶粒生產的輕質板材具有重量輕、強度高、保溫、隔熱、隔聲、防火、防潮、抗震、抗衝擊、收縮率小等優良性能。超輕陶粒也是工業與民用建築物中最理想的回填料。超輕陶粒重量輕、保水率好、無放射性,無有害雜質,用於屋頂天台花園培養基質和疏水層。

2.彩色陶瓷顆粒---新型路面材料

彩色陶瓷顆粒近幾年來是世界各國普遍採用的一種新型路面材料。它是採用高嶺土、長石、石英和粘土為主要原料,外加無機高溫色劑,經高溫燒制而成,顏色有紅、黃、橙、綠、青、藍、紫、棕、白等多種顏色,具有防滑耐磨、環保耐腐、吸水率低、色澤鮮艷、高檔美觀、永不褪色、堅硬牢固、使用壽命長等特點。.彩色陶瓷顆粒廣泛套用於高速公路、飛機場、飛機場跑道、火車站、捷運、公車站台、停車場、公園、廣場、學校和賓館飯店、辦公樓寫字樓等的路面鋪設及標識。該產品在構造景觀城區、景觀小區、美化城市環境方面是目前市場上首選的新型材料。

3.花卉陶粒

國內外花卉、苗圃、盆景行業,普遍採用陶粒作蓄水、蓄肥,因陶粒系高溫燒結的多孔結構材料,外表有一層陶軸質硬殼,內有蜂窩狀的微孔,因此它具有蓄水蓄肥的功能,且具有不板結土壤的優點,是高檔賓館花卉、樹木、小區園林理想的材料。

4.綠色過濾材料

與塑膠等有機過濾材料相比較,陶粒及陶砂用於污水處理廠、自來水廠等作過濾材料,可重複使用,最後廢棄時可填埋,因其本身就是泥質板岩經燒結而成,填埋之後又可形成新的土壤和頁層,不會破壞環境,是一種綠色過濾材料,其重複可使用性,還可大大降低污水處理或自來水過濾成本

5.陶粒用於屋面隔熱保溫工程

超輕陶粒用於屋面隔熱、保溫,找坡層隔熱效果明顯;整體性好,施工簡便;抗壓強度高;屋面可以承重,可以按使用要求鋪設排水坡度,大大方便設計和施工。

6.石油化工

鋁釩土陶粒砂(石油壓裂支撐劑)以鋁礬土為主要原料,經破碎細磨成微粉後,配以錳粉、回料等幾種物料,混練,制粒,拋光,高溫燒結而成,該產品具有耐壓強度高,密度低,圓球度好,光潔度高,導流能力強等優點。使用高鋁支撐劑壓裂的油井可提高產量30-50%,還能延長油氣井服務年限,是石油、天然氣低滲透油氣井開採、施工的關鍵材料。產品套用於深井壓裂施工時,將其填充到低滲透礦床的岩層裂隙中,進行高閉合壓裂處理,使含油氣岩層裂開,起到支撐裂隙不因應力釋放而閉合,從而保持油氣的高導流能力,不但能增加油氣產量,而且更能延長油氣井服務年限。

7.耐火材料

耐火度高是陶粒系列的一大特點,陶粒自身是經1400℃左右高溫燒制而成,採用陶粒配製的混凝土是普通混凝土耐火度的4倍多。對相同的耐火周期,陶粒混凝土的板材厚度比普通混凝土薄20%。陶粒的具有優異的耐火性能,故已被廣泛用於耐火澆注料配製,取得良好的市場效果。

總結

發泡鍊石因其材質輕,比表面積大,吸附懸浮能力強,並具有耐磨,耐沖刷,微孔多,截污能力強,化學性能穩定等優點,是水廠、濾池和煉油廠濾油池較理想的過濾材料。產品採用鋁釩土、頁岩、粉煤灰、煤矸石、飛灰、建築垃圾、生物污泥等原材料,材料來源廣泛,而且有效的利用了工業固體廢棄物,變廢為寶,變害為利,其成品不含對人體有害的金屬離子及有毒有害雜質。還能處理可生化的有機工業廢水、工業雜排水、微污染水源等,完全可以在水處理中取代石英砂、無煙煤等用作過濾介質。發泡煉石可重復使用,最後廢棄時可填埋,因其本身材質,填埋之後又可形成新的土壤和頁層,不會破壞環境,是一種優良的綠色材料,既環保又節能。

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