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尾礦輕骨料主要是利用一些可膨脹性粘土質(zhì)尾礦,如某些煤矸石、淘洗泥漿淤泥等,來(lái)生產(chǎn)陶粒、陶砂等輕混凝土用多孔骨料。某些尾礦中,若含有較多的珍珠巖、蛭石時(shí),通過(guò)適當(dāng)富集,可用來(lái)生產(chǎn)超輕保溫用輕骨料。如若尾礦主要由多孔巖心組成,可直接篩選,用作混凝土的輕骨料。根據(jù)粒型特征,輕骨料一般分為圓球型、普通型和碎石型三類。其中,圓球型和普通型是通過(guò)尾礦經(jīng)造;蚱扑楹,利用燒脹原理焙燒而成的。碎石型可由多孔巖石型層礦直接篩選獲得。
燒脹法生產(chǎn)陶粒的原理是,富含粘土公物的尾礦,可在高溫下被逐漸軟化,并具有—定的粘度,在外力作用下可以發(fā)生流動(dòng)變形。同時(shí),在此溫度下,尾礦中的有機(jī)物氧化、碳酸鹽分解、氧化鐵還原、含水礦物脫水等化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體,將產(chǎn)生膨脹壓力。在氣體壓力作用下,只有一定粘度的軟化粘土發(fā)生膨脹,總控制溫度,恰好使得軟化粘土膨脹,而氣體又不能逸出,然后迅速冷卻,即形成一種外殼致密堅(jiān)硬、內(nèi)部疏松多孔的輕質(zhì)骨料。當(dāng)其粒徑大于或等于5mm時(shí),稱為陶粒叫,于5mm時(shí)稱作陶砂。
為了使燒脹過(guò)程順利實(shí)施,使獲得的產(chǎn)品既質(zhì)輕又高強(qiáng),對(duì)于制作陶粒的粘土質(zhì)尾礦,須具備如下條件:
(1)物質(zhì)結(jié)構(gòu)上,要求組成礦物應(yīng)當(dāng)顆粒細(xì)小、分布均勻。
(2)礦物成分上,以水云母質(zhì)或水云母-蒙脫石質(zhì)為最好,石英含量應(yīng)盡量的低。
(3)物理性質(zhì)上,要求能在1050-1200℃范圍內(nèi),具有良好的膨脹性,膨脹率不小于200%,熔融溫度不高于1300℃,軟化溫度范圍不小于70℃,燒炸率較低。
(4)在化學(xué)成分上應(yīng)符合表6-24、6-25所示的范圍。
尾礦陶粒的生產(chǎn)工藝流程可參照普通陶粒生產(chǎn)。對(duì)于呈閉塊狀的矸石,可直接使用破碎機(jī)破碎成0.5-1.2cm的顆粒,制成料粒,生產(chǎn)普通型陶粒。對(duì)于呈粉末狀或泥狀的尾礦,則應(yīng)先制成料球,生產(chǎn)圓球型陶粒。對(duì)于水分含量少的尾礦,可采用擠壓成球機(jī)、成球滾筒、成球盤成球,對(duì)于泥漿狀的尾礦,可采用噴霧法成球。料粒或料球的最佳尺寸,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)產(chǎn)品的級(jí)配要求與膨脹試驗(yàn)所得到的平均膨脹率,事先推算出來(lái)。
制備好的料粒與料球,被送人干燥器進(jìn)行干燥,排除裂隙水,控制成型含水率,并使料球獲得必要的強(qiáng)度。然后將其人爐焙燒。
焙燒過(guò)程應(yīng)采用兩個(gè)階段,首先以較慢的速度進(jìn)行預(yù)熱,達(dá)到200-300℃,以防止突然進(jìn)入高溫帶引起炸裂。然后迅速格其投入高溫?zé)蓭нM(jìn)行燒脹,在高溫帶停留40-60s,即進(jìn)入冷卻帶。焙燒設(shè)備可采用回轉(zhuǎn)窯、立波爾窯、壓差爐、沖天爐等。但現(xiàn)在多用燒制陶粒的專用設(shè)備——噴射爐進(jìn)行焙燒。
噴射爐燒制陶粒的工作原理見(jiàn)圖6-17。
烘干后的料;蛄锨蛉藸t以后,披上升的煤氣流攜帶上揚(yáng)、碰到爐壁后開(kāi)始下降,后又被再次揚(yáng)起,在此過(guò)程中被燒脹,大約40s后,停止燃料供應(yīng),判開(kāi)間板,卸出陶粒,再進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。為了使陶粒的強(qiáng)度繼續(xù)提高,可在窖后再加一臺(tái)冷卻機(jī)。
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