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球形闭孔膨胀珍珠岩生产线技术简述及产品的工业应用
上传时间:2010/4/14 信息来源:中信珍珠岩 浏览次数:2157

             球形闭孔膨胀珍珠岩生产线技术简述及产品的工业应用

球形闭孔膨胀珍珠岩是我院1998年研制开发成功的一个珍珠岩保温材料新产品,其生产线关键设备——多管多温区珍珠岩电膨化炉也是我们同期研制成功的一种新炉型。三年来,通过不断的探索与改进,我们在中试技术的基础上先后在信阳与赤峰开建了二条球形闭孔膨胀珍珠岩生产线,生产线产品和设备通过了专家的鉴定、验收,产品被河南省科技厅认定为“河南省高新技术产品”。产品投放市场以来,得到了用户的认可和市场的考验,现将有关情况作以汇报说明:

一、生产线概述

球形闭孔膨胀珍珠岩生产线由电控系统、电加热膨化炉、电预热炉、原料提升系统、风送系统、水冷系统与产品收集分级系统构成。主机与辅助装置全部选用380V电源供电。电加热膨化炉为多管多温区立式电阻炉,温度、进砂量(流速)及物料炉内滞留时间全部由计算机程序控制。其膨化原理是:严格控制矿砂的含水量,使物料在炉内受到连续或间断性高温加热,保证物料中的水分渐进释放,从而避免珍珠岩受到峰值高温作用瞬间爆裂并达到颗粒表面玻化的目的。该炉为24小时连续工作方式,一次开炉时间最长达到34天,一旦结炉可在高温条件下及时处理。

产量:单炉产量可根据矿砂类型、电炉功率、产品容重而随时调节,如,当产品容重设计为150kg/m3时,其产量为700kg/h,容重为100 kg/m3时,其产量约为500kg/h。总之,产量的大小必须与电炉功率、风送能力,产品冷却与灌包速度相适应。有人曾模仿我们的炉型,想扩大产量,结果是事与愿违,所得的产品中几乎有15%膨化不充分而形成“夹生饭”。该膨化炉经过了三年的试验和生产运行,其产量稳定在500~700kg/h之间,产品容重可在80~200kg范围内自由选择。该炉型是根据市场需求而设计的,因为用户对产品的粒度、容重的要求是多变的,膨化炉必须根据这一变化及时生产出多种规格的产品。电膨化炉温度控制精确,调节灵活,完全能够满足这种需求。例如某一用户只需要20~40目,容重为80~100kg/m3的产品时,生产线5分钟内即可生产出这种规格的产品。实际上,只需改变计算机的温控曲线程序即可达到目的。

能耗:电加热膨化炉和全电气化生产线的能耗是大家最关心的问题。有很多同志总是担心电膨化成本过高,这种疑虑主要是对电加热的情况不太了解。本人认为:如果不从产品质量、产品创新和市场需求变化的角度去考虑成本问题,只能是低价竞争那些低质产品,而这些产品正在或即将被淘汰,结果大家都会陷入困境。实际上,电膨化生产线的能耗成本是合理的。通过1年的生产运行测试,小时产量确定在700kg时,生产线全套设备的总功率为320kw(1台膨化炉),即每百公斤产品能耗为45.7kw·h,以0.5元/kw·h电价计算,吨产品的能耗总成本为228元。如果是双台并联生产并把环保和人员减少的费用加以计算,产品的总成本又会进一步降低。但最主要的还是能够得到多种规格和质量可靠的产品。

生产线设备投资:生产线全套设备包括电源系统(变压器、配电柜)、电预热炉1台,电膨化炉2台,以及提升、风送、除尘、产品收集系统等辅助装置。设备总投资为180万元左右,年设计产量为7200~10000吨;使用单台电炉生产时,年产量为3600~5000吨,投资额约为120万元,基建投资约为50~120万元。

生产线产品:

1)结构特征:如图1和图2。放大镜下观察、颗粒呈球形或近似球形,有着比较完整和连续的玻化外壳,颗粒内部呈透明状,基本为空心结构。

2)产品规格:按粒度大小分为5种,即+40目,40~60目,60~80目,80~120目和20~120目。也可根据用户的要求对粒度的范围临时加以调整,小批量的可用筛分机进行筛分,大批量的可对矿砂进行调节,生产出的产品即是用户需要的产品。

3)性能:经过国家建材局保温材料质检中心检测,球形闭孔膨胀珍珠岩生产线产品的主要技术参数如下:

容重:80~200kg/m3;粒度:0.15~1.5mm;导热系数:0.045~0.059w/(m.k);吸水率(真空抽滤法测试):52~100%;筒压强度:32~46%(1MP压力下的压缩率)。

4)对比:与美国、日本、法国等国家的同类型产品相比,本产品的容重小于上述三国产品(国外产品容重一般>200kg/m3),导热系数也相对较低;产品粒度与美、法产品一致但小于日本产品。

综上所述,正是由于多级膨化的结构设计和工艺方法,球形闭孔产品得以形成,其玻化的外壳可阻挡液体进入内部,从而大大降低了材料的吸水率;其内部的空心结构可保证产品容重在比传统产品较大情况下(如150kg/m3)具有较低的导热系数(相当于100kg/m3产品的容重);其不带凸凹棱角的规则外形可使材料的强度得以提高,从而降低了材料在运输、混拌和加工过程中的破损率。其能耗成本比燃油和天然气低,比煤粉略高,但生产线的环保功能,生产的持久性与产品的稳定性都是传统工艺无法比拟的。

二、产品的工业应用

球形闭孔膨胀珍珠岩主要应用于建材、耐火材料、化工等工业领域以及所有对轻质及粒度有特殊要求的领域。电膨化炉改变温度曲线后,也可生产出多孔开口类型膨胀珍珠岩,这种产品又可用作助滤剂及园林花卉的无土栽培土壤。

根据近3年球形闭孔膨胀珍珠岩在市场销售及应用方面的情况分析,该产品在以下几个方面的应用中显示出广阔的前景:

1、轻质高档耐火材料:我国的耐火材料企业约有500余家,仅在河南省就有近300家。为满足各类工业窑炉、特别是冶金行业工业炉对轻质耐火材料的需求,该行业要求使用大量有一定耐火度、粒度细、容重合适、特别是空心发泡材料。以往,该行业主要选用电厂副产品——由粉煤灰中分选出来的漂珠产品。随着电厂排灰方式的改变,漂珠采集受到极大限制,市场供应近于枯竭。经平顶山、洛阳、重庆等地的用户使用表明:球形闭孔膨胀珍珠岩与漂珠具有同等的性能和作用,在耐火材料行业完全可取代漂珠。以一家中型耐火材料厂年需求3000吨球形闭孔膨胀珍珠岩推算,该领域的年需求量至少为20万吨,即160万m3,这是一个相当可观的市场!

2、建筑用干性保温砂浆

根据我国新型墙材改革及建筑节能要求,由非粘土砖+轻质保温材料构成的复合墙体已成为当前的发展主流,这为我们珍珠岩行业的发展同时提供了良好的机遇。由基墙涂抹保温砂浆的施工质量被证明是成功的,并得到国家墙体材料改革委及专家的普遍赞许。三年前,已有国外的厂商涉足该领域,国内部分城市虽然早有使用珍珠岩粉刷料的历史,但因种种原因未能大范围推广。分析其原因,可能与膨胀珍珠岩自身的缺陷和使用方式有关,使用者往往是工地现场配制,因此,难以保证保温墙体的工程质量,由此引发出墙面开裂、剥落、渗漏等问题。干性保温砂浆是在工厂按配方严格配制的,运至工地按要求加水拌匀即可使用,使用者方便且能保证工程质量,因此,应当成为膨胀珍珠岩的一个主要应用领域。由球形闭孔膨胀珍珠岩配制的保温砂浆,其保温墙面细腻,强度高,与基墙结合牢固,不会出现开裂、剥落现象,整体效果良好。该产品已由北京奥特新型建材有限公司和赤峰富龙非金属材料科技园研制成功,年内即将投放市场。

几种保温节能墙体的比较

墙体类型

构造方法

平均传热系数w/(m2.k)

节能墙单位造价(元)

节能

效果

240基墙内贴50憎水珍珠岩板

基墙外抹水泥砂浆,内贴50憎水珍珠岩板抹混合灰,喷大白浆

0.77

102.4

满足节能50%要求

240基墙内贴30聚苯纸面石膏板

基墙外抹水泥砂浆,20空气层、30聚苯纸面石膏板

0.74

128.9

满足节能50%要求

240基墙内贴70水泥聚苯板

基墙外抹水泥砂浆,10空气层、70水泥聚苯板、玻纤布增强、抹混合灰、喷大白浆

0.74

109.2

满足节能50%要求

240基墙内抹45BZ型保温砂浆

基墙外抹水泥砂浆,内抹45BZ型保温砂浆、喷大白浆

0.75

99.8

满足节能50%要求

从上表可以看出:在满足节能50%要求的前提下,采用240基墙、涂抹或喷涂45mmBZ型保温砂浆、墙体最薄、施工更简便,单位造价也最低,其整体效果均优于前三项。

3、在建筑板材中的应用

球形闭孔膨胀珍珠岩应用于GRC墙板。我国北方地区,尤其是北京及河北地区GRC墙板的用量相当之大。该类墙材均以膨胀珍珠岩作为其轻质填充料。球形闭孔膨胀珍珠岩用作GRC墙板的面层材料尤其适合,该方面的应用正在北京推广。采用球形闭孔珍珠岩产品的GRC面层较采用传统产品的面层硬度提高,更细腻、美观,适合于直接装饰。

在装饰板材中的应用:复合装饰板、天花板、吊顶板等类板材普遍选用膨胀珍珠岩作为其轻骨料。目前国内市场上仍以化学和纤维类板材居多,无机板材以石膏类为主。从板材的防火阻燃性能和对人体的健康、安全角度考虑,复合型无机装饰板材更符合时代发展需要。在建筑装饰行业因装饰材料问题引发的火灾和因有害物质过量引发的官司已屡见不鲜。膨胀珍珠岩属天然无机类材料,无毒、无味、不燃、抗老化、价格低,应当在这一领域发挥很好的作用。不足之处是其吸水率过大,强度差,应用中易引起断裂、变形和烘干成本上升等问题。克服其自身的缺陷,选用合适的粘接剂,改进复合板制造工艺,膨胀珍珠岩在该领域的用量会大幅度上升。目前,球形闭孔膨胀珍珠岩已在江苏、广东等地的装饰板材厂得到应用。但问题是运输,如果在经济发达地区建厂,运输成本将会得到合理解决。

4、在化学工业中的应用

球形闭孔膨胀珍珠岩在乳化炸药中的应用正在进行。该行业以前使用玻璃微珠,但价格很高,也有部分厂家使用珍珠岩。该方面的应用对产品的粒度、容重、闭孔率等项指标的要求极为严格。从试用效果看,球形闭孔膨胀珍珠岩完全有取代玻璃微珠的条件。

 

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