粉煤灰陶粒的生產(chǎn)及應(yīng)用技術(shù)研究

■孫素貞，焦曉飛 ■山西職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西 太原 030006

粉煤灰，即從煤燃燒后的煙氣中收捕下來(lái)的細(xì)灰，是我國(guó)最大的單一固體廢棄物。我國(guó)粉煤灰產(chǎn)量逐年增加，2013年，產(chǎn)量達(dá)到5.32億噸，“十二五”末預(yù)計(jì)粉煤灰年產(chǎn)生量將達(dá)到5.7億噸，經(jīng)過(guò)20多年的努力，中國(guó)粉煤灰的利用率已經(jīng)達(dá)到70%以上，目前仍有約30%未利用的粉煤灰，大約為1.6億噸，主要分布在山西、內(nèi)蒙、寧夏、陜西、甘肅和新疆等西部邊遠(yuǎn)省份及主要煤炭生產(chǎn)基地。粉煤灰的主要應(yīng)用領(lǐng)域還集中在建材和建筑領(lǐng)域，尤其是近幾年用粉煤灰制備高強(qiáng)陶粒，就目前的市場(chǎng)情況來(lái)看，粉煤灰陶粒的需求量很大，其中尤其以新型的建筑材料對(duì)其需求最大。原因在于粉煤灰陶粒的吃灰量較大，適合制造強(qiáng)度較高的混凝土，因此應(yīng)用的范圍很大。尤其對(duì)于一些在自重上有要求的工程結(jié)構(gòu)和建筑工程中，舉例來(lái)說(shuō)，比如公路橋的橋面，高層建筑的樓板等等，都需要使用大量的粉煤灰陶粒。鑒于粉煤灰陶粒及其制品在容重、隔熱保溫、方便程度、抹灰有無(wú)空鼓和是否容易脫落等方面的優(yōu)勢(shì)，使得粉煤灰陶粒制品的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益較為可觀。隨著技術(shù)水平的深入與提高，在施工中對(duì)于粉煤灰陶粒的用量也越來(lái)越大。因此，本文中筆者將著重討論粉煤灰陶粒的生產(chǎn)及其應(yīng)用技術(shù)。

1 粉煤灰陶粒的生產(chǎn)技術(shù)

粉煤灰陶粒及其制品在我國(guó)已經(jīng)有了四十余年的發(fā)展歷程，其過(guò)程與我國(guó)建筑材料的改革始終是保持同步的。粉煤灰陶粒的從無(wú)到有、從小范圍利用到大范圍的投入使用都與墻體材料的改革密切聯(lián)系。但是，總的來(lái)說(shuō)，粉煤灰陶粒的生產(chǎn)技術(shù)有以下幾種。

1．1 燒結(jié)粉煤灰陶粒

在以粉煤灰為主要材料的燒結(jié)粉煤灰陶粒中，加入適量的粘土(或者頁(yè)巖、煤矸石、固化劑等)等粘結(jié)劑以及如粉煤等固體燃料，在經(jīng)過(guò)混合、成球、以及在1200～1300℃高溫的設(shè)備中進(jìn)行焙燒后，可以制成一類結(jié)構(gòu)較為完整，性能較好的輕骨料。這種輕骨料的用灰量較大，同時(shí)，就對(duì)于熱值的利用程度來(lái)看，其利用度也較高。當(dāng)使用的粘土塑性指數(shù)達(dá)到15% ～20%時(shí)，粉煤灰的用量約為85% ～90%?？梢杂脕?lái)作為粉煤灰陶粒的符合助溶劑的材料很多，比如含鐵較多的礦物質(zhì)等。在經(jīng)過(guò)了對(duì)于焙燒好陶粒的篩分分級(jí)后，如何保證陶粒的燒結(jié)質(zhì)量和如何處理生產(chǎn)過(guò)程中的廢棄物是一項(xiàng)重要的工作，也是新型技術(shù)在粉煤灰陶粒生產(chǎn)過(guò)程中的具體體現(xiàn)［1］。

1．2 蒸養(yǎng)粉煤灰陶粒

在以電廠干排粉煤灰為主原料的蒸養(yǎng)粉煤灰陶粒中，適量加入石灰、石膏等激發(fā)劑，在經(jīng)過(guò)一系列的加工、蒸汽養(yǎng)護(hù)后會(huì)制成球形的顆粒狀產(chǎn)物。蒸養(yǎng)粉煤灰陶粒和燒結(jié)陶粒相比，具有免燒結(jié)、操作簡(jiǎn)單，能耗少、制作成本低的特點(diǎn)。因此，具有較為強(qiáng)勢(shì)的社會(huì)競(jìng)爭(zhēng)力。

蒸養(yǎng)粉煤灰陶粒在養(yǎng)護(hù)時(shí)較為簡(jiǎn)單，養(yǎng)護(hù)溫度一般控制在80℃左右。而且新制成功的蒸養(yǎng)粉煤灰陶粒的外層包裹著一層質(zhì)地較為松散的粉煤灰，這樣的好處就在于有效的避免了蒸養(yǎng)粉煤灰在運(yùn)輸和掩護(hù)途中發(fā)生凝聚的可能［2］。

1．3 雙免粉煤灰陶粒

雙免粉煤灰陶粒是以粉煤灰為主，在適當(dāng)摻入了固化劑、成球劑和液體之后，通過(guò)自然的養(yǎng)護(hù)而成。這種粉煤灰陶粒的能耗相較前兩種陶粒來(lái)說(shuō)，能耗明顯降低，制作工藝也更加簡(jiǎn)單，制作成本也更加低廉。這之中的原理就在于激發(fā)劑可以激活粉煤灰的活性，激活后的粉煤灰便形成了類似水泥的水化產(chǎn)物。

2 粉煤灰陶粒的應(yīng)用概況

自從上個(gè)世紀(jì)八十年代以來(lái)，粉煤灰陶粒在我國(guó)的使用越來(lái)越廣泛。據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)絕大部分在建和已建成的建筑中，都使用了粉煤灰陶粒材料，而且北方多于南方。這主要與南北方的氣候差異有關(guān)系，同時(shí)也與南北方居民的生活方式差異息息相關(guān)。

2．1 房屋建筑工程

在我國(guó)的北京、上海、天津以及東北的絕大部分地區(qū)的高層建筑都廣泛應(yīng)用了保溫材料，而這些保溫材料絕大多數(shù)都是由粉煤灰陶粒制成的。并且筆者通過(guò)實(shí)際的調(diào)查研究后發(fā)現(xiàn)，由粉煤灰陶粒制成的保溫材料，其耐久度和強(qiáng)度在同類產(chǎn)品中都是較為突出的。

2．2 橋梁、船舶建造

對(duì)于澆制橋梁上部結(jié)構(gòu)以及橋面板和船用的活動(dòng)地板來(lái)說(shuō)，如果將粉煤灰陶粒做為輕質(zhì)集料來(lái)使用的話，則會(huì)比普通混凝土的自重減輕將近一半，而且對(duì)于提高橋梁和船舶的多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)來(lái)說(shuō)很有意義。

2．3 保溫隔熱、耐火材料

使用粉煤灰陶粒的混凝土制品來(lái)代替其他的耐火材料，對(duì)于性能及節(jié)能效果的提升來(lái)說(shuō)，都是十分有好處的。因此，被廣泛的應(yīng)用于冶金、建筑、煉油等部門也就毋庸置疑了。

2．4 吸音材料

用粉煤灰陶粒制成的吸音磚上通常具有很多的微孔，可以用來(lái)控制交響回流的時(shí)間，吸音效果很明顯。

3 粉煤灰陶粒的發(fā)展方向

就目前的情況來(lái)看，輕質(zhì)、高強(qiáng)以及高性能是我國(guó)以及全世界混凝土技術(shù)的發(fā)展方向，輕集料及其混凝土的發(fā)展也不例外。輕集料混凝土以其密度小，保溫性好而得到廣泛的使用，而粉煤灰陶粒在其中扮演者重要的角色。尤其是近年來(lái)，上海等地區(qū)的輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒的出現(xiàn)，就是這種發(fā)展趨勢(shì)的最明顯的標(biāo)志。

作為重要的建筑構(gòu)造的物質(zhì)基礎(chǔ)，建筑材料尤其是新型的建筑材料和新技術(shù)的運(yùn)用和發(fā)展能有效的推動(dòng)科技的進(jìn)步。而通過(guò)上文可知，性能較強(qiáng)的粉煤灰陶粒顯然是今后建筑材料發(fā)展的大勢(shì)所趨，但仍然有以下幾點(diǎn)需要時(shí)刻保持注意:(1)進(jìn)行有效的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，集中力量發(fā)展高強(qiáng)性能的粉煤灰陶粒。這對(duì)于提高陶粒混凝土的配制技術(shù)，徹底改善層出不窮的復(fù)雜的質(zhì)量問(wèn)題和夸張的高價(jià)格來(lái)說(shuō)都是很有效果的。(2)建立一套完整的質(zhì)量保證體系，確保工程質(zhì)量，為在軟土地區(qū)，抗震設(shè)防區(qū)和堿集料多發(fā)區(qū)大量推廣應(yīng)用作必要的技術(shù)準(zhǔn)備。(3)粉煤灰陶粒是具有火山灰活性、又無(wú)堿集料反應(yīng)危害的優(yōu)質(zhì)輕集料。在進(jìn)一步解決它的高強(qiáng)性能后，還應(yīng)著重研究輕骨料混凝土的耐久性，發(fā)展高性能輕質(zhì)陶粒混凝土。

4 結(jié)束語(yǔ)

粉煤灰陶粒制品與同類型產(chǎn)品相比較，具有重量輕、隔熱效果好、保溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前相關(guān)的研究資料顯示，粉煤灰陶粒在能源、環(huán)境、工程、經(jīng)濟(jì)等方面具有較為顯著的綜合效益。針對(duì)當(dāng)前社會(huì)形勢(shì)下陶粒生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高以及日益嚴(yán)峻的全球環(huán)境問(wèn)題，粉煤灰陶粒作為一種近年來(lái)備受關(guān)注的綠色建材，其地位與作用不斷被更多人所認(rèn)知。要想在真正意義上發(fā)揮出粉煤灰陶粒作為綠色建材的突出優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)活動(dòng)，這就要求工程技術(shù)人員不僅要進(jìn)一步地增加粉煤灰陶粒的適配比例，堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展道路，同時(shí)也要注意進(jìn)一步地提高混凝土的質(zhì)量，以不斷開發(fā)與研究新技術(shù)與新產(chǎn)品。工程技術(shù)人員同時(shí)還應(yīng)當(dāng)將粉煤灰陶粒的多種生產(chǎn)工藝與具體的生產(chǎn)實(shí)際情況有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，以切實(shí)滿足不同生產(chǎn)廠家、不同產(chǎn)品類型的現(xiàn)實(shí)需求。

［1］魏斌，吳棟材．新型粉煤灰免燒陶粒的制備及其在BAF中的應(yīng)用研究［J］，中國(guó)資源綜合利用．2010∶23 －24．

［2］權(quán)偉偉，魏安友，杜海德．真空擠壓制備免燒型粉煤灰陶粒的工藝研究［J］，山西電力，2012(S2):44－45．

［3］魯林成，章書壽，楊明?。勖夯姨樟；炷粱拘阅芗跋嚓P(guān)耐久性能研究［J］，中國(guó)資源綜合利用．2012(04):12－13．