轻质节能泡沫陶瓷墙体材料生产工艺及成套设备介绍

钟路生

(广东摩德娜科技股份有限公司 广东 佛山 528222)

1 轻质墙体材料发展概况

1.1 国家政策要求

据资料显示，2013年全国房地产开发投资86 013亿元，比上年增长19.8%，房地产开发企业房屋施工面积665 572万m2，比上年增长16.1%。由此可见，城乡建设的发展有力地带动了房地产的发展，而与之配套的墙体材料需求与日俱增。其中新型墙体材料主要有：烧结多孔砖和空心砖、蒸压(养)砖(蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖)、墙用砌块(粉煤灰砌块、蒸压加气混凝土砌块、混凝土小型空心砌块、轻骨料混凝土小型空心砌块)等。

国家工信部发布的《新材料产业“十二五”发展规划》预测，在“十二五”期间，我国新型墙体材料需求将超过230亿m2/年，保温材料产值将达1 200亿元/年，到2015年底，新型墙体材料比例可达到80%。主要推广高效阻燃安全保温隔热材料、新型墙体材料、超薄型陶瓷板(砖)等建筑节能材料，提高建筑材料抗震防火和隔音隔热性能。

1.2 市场状况

在实际应用中，墙体材料使用非常广泛，新型墙体材料占比还是偏少。在我国几千年的历史中从城墙到秦砖汉瓦，实心粘土材料已深入人心，固有的看法根深蒂固。据了解，我国每年生产实心粘土砖近6 000亿块，耗用土地约66万亩。若按照0.40元/块计算，产值将高达2 400亿元/年，是“十二五”期间新型墙体材料预计用量的2倍之多。在国家政策和环保需求的双层压力下，实心粘土砖正日益退出市场，市场将被新型墙体材料填补。除了上述砌块材料外，还有一些新型轻质墙板材料如：彩钢夹芯板、发泡水泥复合板、轻骨料混凝土条板、GRC轻质隔墙板、纤维增强硅酸钙板、氧化镁板材、泡沫混凝土板材等。

2 轻质墙体材料的研究

陶瓷产品在生产过程中需要消耗大量的粘土和砂石等矿产资源，原料处理、成形、干燥和烧成等工序又需要消耗大量的能源，并产生大量的工业固体废渣，是一个典型的高能耗、高污染和资源消耗型行业，给整个社会的资源和能源消费带来了很大的压力。

广东摩德娜公司首先利用陶瓷厂的工业废渣结合页岩、低质原料和微量的添加剂，研制出抛光废料生产节能泡沫陶瓷，应用于建筑保温[1]和做轻质板材[2]，产品性能优异。公司继而又利用珍珠岩、煤矸石、粉煤灰、稀土尾矿[3]、铁矿渣、花岗岩尾矿等低质无机材料生产轻质节能墙材方面也取得了长足的进展，并且在部分配方结构中的废料占比高达96%，真正实现了循环经济，变废为宝(见图1、图2)。图1为轻质墙体材料样品。图2为泡沫陶瓷，其中图2(a)为容重小于200 kg/m3的泡沫陶瓷，该产品不是任意材料和工艺都能实现的，对原料的选择有特殊的要求。 图2(b)为用冶炼钢铁的炉渣、机械厂废弃的金属研磨粉末研制的泡沫陶瓷，废料占比超过40%，不仅变废为宝，而且材料的抗压强度大。 图2(c)为用焦化厂的炉渣、粉煤灰、煤矸石研制的泡沫陶瓷，废料占比超过40%，发泡比例达3倍。 图2(d)为稀土尾矿研制的泡沫陶瓷，废料占比超过60%，不仅研制的泡沫陶瓷强度较高，而且有效地为解决环保问题提供了新的途径。

图1 轻质墙体材料样品

(a)容重小于200 kg/m3的泡沫陶瓷

(b)冶炼钢铁废炉渣、废弃金属研磨粉末研制的泡沫陶瓷

(c)焦化废渣、粉煤灰、煤矸石研制的泡沫陶瓷

(d)稀土尾矿研制的泡沫陶瓷

2.1 轻质墙体材料的主要性能

1)阻燃等级：A1级;

2)容重：140～900 kg/m3;

3)导热系数：0.06～1.00 W/m2·K;

4)抗拉强度：0.5～3.0 MPa;

5)抗折强度：1.0～9.5 MPa;

6)抗压强度：3.0～10.0 MPa。

2.2 材料的应用

1)框架结构的砌体(见图3)。

图3为非主体承重墙，它可起到减轻墙体质量，同时又具有保温、隔热、隔音的作用。

图3 非主体承重墙

2)外墙保温砖(见图4)。

图4为外墙保温砖，它具有阻止室内温度散失和室外冷风侵入的作用。

图4 外墙保温砖

3)俄罗斯方块：砌体+保温+装饰(见图5)。

图5的中间层容重小于200 kg/m3,外层装饰面的容重为500～900 kg/m3，内层为水泥预制块。

图5 墙体切面构成(俄罗斯方块)

图6 临时板房

图7 高级隔断

4)快捷隔断材料。快捷隔断材料主要用于临时板房和高级隔断层。临时板房主要具有快捷轻便，冬暖夏凉的作用(见图6)。高级隔断的边框采用铝合金材料，表面做装饰处理(见图7)。

5)隔音+吸音+降噪(见图8、图9)。主要用于高速公路、铁路、隧道、卡啦OK厅等。

图8 用于铁路

图9 用于高速公路

3 轻质墙体材料的装备及产业化

广东摩德娜公司依托强大的窑炉和机械装备技术实力，近年来注重于轻质墙体材料的装备研发，并于2011年在江苏一方科技发展有限公司筹建日产140 m3，长228 m、宽4.6 m双子星隧道窑；2013年在广西碳歌环保新材料股份有限公司筹建3层装载长239 m、宽3.1 m，日产220 m3的隧道窑；并协助广西北流柏利新材科技发展有限公司筹建长280 m，宽4.6 m、日产180 m3的双子星隧道窑。

据生产数据统计，一般泡沫陶瓷隧道窑每立方米产品耗气量为100～130 m3，而双子星隧道窑(见图10)和3层装载隧道窑(见图11)每立方米产品耗气量是45～60 m3，节能降耗效果非常明显。

2014年11月，全球最大的泡沫陶瓷生产线在山东蒙阴正式启动，该生产线采用摩德娜全新设计的MTK隧道窑，内宽为4.38 m，长为380 m，采用水煤气燃料，日产320 m3泡沫陶瓷保温材料，该项目建成投产后，将会使建筑陶瓷行业的发展水平达到一个新的高度。

图10 双子星隧道窑

图11 3层装载隧道窑

泡沫陶瓷作为新型墙体保温材料正在成为一种趋势，将会有力的促进轻质节能泡沫陶瓷墙体材料生产工艺技术和成套装备研发及产业化的发展。

4 轻质墙体材料的市场前景

随着全球环境的变差，极端天气的增多，寒冷地区冷至-40～-50 ℃，极度严寒，一般的墙体材料几乎无法抵御，加厚墙体既增加了生产成本，也增加了施工难度；而热带地区又是温度居高不下，室外温度超过40 ℃，室内温度也超过30℃，长期使用空调导致能耗巨增。轻质墙体材料的保温隔热性能具有独特的优势，兼具高寒地区和炎热地区所需。利用固体工业废渣、页岩、低质砂石等无机材料制备的轻质墙体材料更具A1级防火功能，在国家政策和政府扶持下，具有广阔的市场空间，轻质墙体材料未来的发展前景较好。轻质墙体材料的应用及其产业化推广，也必将为社会节能降耗做出巨大贡献。