粉煤灰陶粒的生产及应用技术研究

■孙素贞，焦晓飞 ■山西职业技术学院，山西 太原 030006

粉煤灰，即从煤燃烧后的烟气中收捕下来的细灰，是我国最大的单一固体废弃物。我国粉煤灰产量逐年增加，2013年，产量达到5.32亿吨，“十二五”末预计粉煤灰年产生量将达到5.7亿吨，经过20多年的努力，中国粉煤灰的利用率已经达到70%以上，目前仍有约30%未利用的粉煤灰，大约为1.6亿吨，主要分布在山西、内蒙、宁夏、陕西、甘肃和新疆等西部边远省份及主要煤炭生产基地。粉煤灰的主要应用领域还集中在建材和建筑领域，尤其是近几年用粉煤灰制备高强陶粒，就目前的市场情况来看，粉煤灰陶粒的需求量很大，其中尤其以新型的建筑材料对其需求最大。原因在于粉煤灰陶粒的吃灰量较大，适合制造强度较高的混凝土，因此应用的范围很大。尤其对于一些在自重上有要求的工程结构和建筑工程中，举例来说，比如公路桥的桥面，高层建筑的楼板等等，都需要使用大量的粉煤灰陶粒。鉴于粉煤灰陶粒及其制品在容重、隔热保温、方便程度、抹灰有无空鼓和是否容易脱落等方面的优势，使得粉煤灰陶粒制品的经济和社会效益较为可观。随着技术水平的深入与提高，在施工中对于粉煤灰陶粒的用量也越来越大。因此，本文中笔者将着重讨论粉煤灰陶粒的生产及其应用技术。

1 粉煤灰陶粒的生产技术

粉煤灰陶粒及其制品在我国已经有了四十余年的发展历程，其过程与我国建筑材料的改革始终是保持同步的。粉煤灰陶粒的从无到有、从小范围利用到大范围的投入使用都与墙体材料的改革密切联系。但是，总的来说，粉煤灰陶粒的生产技术有以下几种。

1．1 烧结粉煤灰陶粒

在以粉煤灰为主要材料的烧结粉煤灰陶粒中，加入适量的粘土(或者页岩、煤矸石、固化剂等)等粘结剂以及如粉煤等固体燃料，在经过混合、成球、以及在1200～1300℃高温的设备中进行焙烧后，可以制成一类结构较为完整，性能较好的轻骨料。这种轻骨料的用灰量较大，同时，就对于热值的利用程度来看，其利用度也较高。当使用的粘土塑性指数达到15% ～20%时，粉煤灰的用量约为85% ～90%。可以用来作为粉煤灰陶粒的符合助溶剂的材料很多，比如含铁较多的矿物质等。在经过了对于焙烧好陶粒的筛分分级后，如何保证陶粒的烧结质量和如何处理生产过程中的废弃物是一项重要的工作，也是新型技术在粉煤灰陶粒生产过程中的具体体现［1］。

1．2 蒸养粉煤灰陶粒

在以电厂干排粉煤灰为主原料的蒸养粉煤灰陶粒中，适量加入石灰、石膏等激发剂，在经过一系列的加工、蒸汽养护后会制成球形的颗粒状产物。蒸养粉煤灰陶粒和烧结陶粒相比，具有免烧结、操作简单，能耗少、制作成本低的特点。因此，具有较为强势的社会竞争力。

蒸养粉煤灰陶粒在养护时较为简单，养护温度一般控制在80℃左右。而且新制成功的蒸养粉煤灰陶粒的外层包裹着一层质地较为松散的粉煤灰，这样的好处就在于有效的避免了蒸养粉煤灰在运输和掩护途中发生凝聚的可能［2］。

1．3 双免粉煤灰陶粒

双免粉煤灰陶粒是以粉煤灰为主，在适当掺入了固化剂、成球剂和液体之后，通过自然的养护而成。这种粉煤灰陶粒的能耗相较前两种陶粒来说，能耗明显降低，制作工艺也更加简单，制作成本也更加低廉。这之中的原理就在于激发剂可以激活粉煤灰的活性，激活后的粉煤灰便形成了类似水泥的水化产物。

2 粉煤灰陶粒的应用概况

自从上个世纪八十年代以来，粉煤灰陶粒在我国的使用越来越广泛。据调查数据显示，我国绝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。这主要与南北方的气候差异有关系，同时也与南北方居民的生活方式差异息息相关。

2．1 房屋建筑工程

在我国的北京、上海、天津以及东北的绝大部分地区的高层建筑都广泛应用了保温材料，而这些保温材料绝大多数都是由粉煤灰陶粒制成的。并且笔者通过实际的调查研究后发现，由粉煤灰陶粒制成的保温材料，其耐久度和强度在同类产品中都是较为突出的。

2．2 桥梁、船舶建造

对于浇制桥梁上部结构以及桥面板和船用的活动地板来说，如果将粉煤灰陶粒做为轻质集料来使用的话，则会比普通混凝土的自重减轻将近一半，而且对于提高桥梁和船舶的多项技术指标来说很有意义。

2．3 保温隔热、耐火材料

使用粉煤灰陶粒的混凝土制品来代替其他的耐火材料，对于性能及节能效果的提升来说，都是十分有好处的。因此，被广泛的应用于冶金、建筑、炼油等部门也就毋庸置疑了。

2．4 吸音材料

用粉煤灰陶粒制成的吸音砖上通常具有很多的微孔，可以用来控制交响回流的时间，吸音效果很明显。

3 粉煤灰陶粒的发展方向

就目前的情况来看，轻质、高强以及高性能是我国以及全世界混凝土技术的发展方向，轻集料及其混凝土的发展也不例外。轻集料混凝土以其密度小，保温性好而得到广泛的使用，而粉煤灰陶粒在其中扮演者重要的角色。尤其是近年来，上海等地区的轻质高强陶粒的出现，就是这种发展趋势的最明显的标志。

作为重要的建筑构造的物质基础，建筑材料尤其是新型的建筑材料和新技术的运用和发展能有效的推动科技的进步。而通过上文可知，性能较强的粉煤灰陶粒显然是今后建筑材料发展的大势所趋，但仍然有以下几点需要时刻保持注意:(1)进行有效的产业结构调整，集中力量发展高强性能的粉煤灰陶粒。这对于提高陶粒混凝土的配制技术，彻底改善层出不穷的复杂的质量问题和夸张的高价格来说都是很有效果的。(2)建立一套完整的质量保证体系，确保工程质量，为在软土地区，抗震设防区和碱集料多发区大量推广应用作必要的技术准备。(3)粉煤灰陶粒是具有火山灰活性、又无碱集料反应危害的优质轻集料。在进一步解决它的高强性能后，还应着重研究轻骨料混凝土的耐久性，发展高性能轻质陶粒混凝土。

4 结束语

粉煤灰陶粒制品与同类型产品相比较，具有重量轻、隔热效果好、保温持续时间长等优点。当前相关的研究资料显示，粉煤灰陶粒在能源、环境、工程、经济等方面具有较为显著的综合效益。针对当前社会形势下陶粒生产技术的不断提高以及日益严峻的全球环境问题，粉煤灰陶粒作为一种近年来备受关注的绿色建材，其地位与作用不断被更多人所认知。要想在真正意义上发挥出粉煤灰陶粒作为绿色建材的突出优势特点活动，这就要求工程技术人员不仅要进一步地增加粉煤灰陶粒的适配比例，坚持走可持续发展道路，同时也要注意进一步地提高混凝土的质量，以不断开发与研究新技术与新产品。工程技术人员同时还应当将粉煤灰陶粒的多种生产工艺与具体的生产实际情况有机地结合起来，以切实满足不同生产厂家、不同产品类型的现实需求。

［1］魏斌，吴栋材．新型粉煤灰免烧陶粒的制备及其在BAF中的应用研究［J］，中国资源综合利用．2010∶23 －24．

［2］权伟伟，魏安友，杜海德．真空挤压制备免烧型粉煤灰陶粒的工艺研究［J］，山西电力，2012(S2):44－45．

［3］鲁林成，章书寿，杨明巍．粉煤灰陶粒混凝土基本性能及相关耐久性能研究［J］，中国资源综合利用．2012(04):12－13．