生产粉煤灰陶粒的新型烧结机
烧结粉煤灰陶粒特点和主要性能
量辅助原料（ 粘结助熔剂（ ① 粘土或页岩、 膨润土等＞ ； ② 无烟煤、 瘦煤 、 焦炭下脚料等）经配料 、 ， 混合 、 成球 、
烧结 机 焙 烧 、 品处 理而 制得 的一 种人 造 轻 骨料 。是 成 世界各 地粉 煤灰 陶粒 产品 中 的主流 。 烧 结 粉煤 灰 陶 粒一 般 为 圆球 形 ， 度 ４ ２ ｒ 粒 ～ ０ ｍ， ａ 表 面 粗糙 而 坚 硬 ， 淡 灰 黄 色 ， 呈 内部 有 均 衡 的细 微 气 孔， 呈灰 黑 色 。主要 特 点 是密 度 轻 、 相应 强 度 高 ， 隔热
发 达 国家 的 发 电厂燃 料 逐 步改 用 重 油或 天然 气 ， 由于
２ ％左右 ； 由于 吃灰量大 ， ０ ⑦ 生产烧结 粉煤 灰 陶粒及
其制 品可享 受 国家利 用工 业 废渣 的税 收优 惠政 策 。
烧结 机法 生产 粉煤 灰 陶粒 的主要 缺点 是 ： 只能 ①
生产 单一 品种 （ 堆积 密度 ： 国 ６ ０ ７ ０ｋ ／ ￣ 国莱 中 ３ ～ ５ ｇｍ ， 英
关键 词 ： 人造 轻骨 料 粉煤 灰 陶粒 烧 结机 预湿 搅拌 机 点 火器 铺 底 边料 装置
中 图 分 类 号 ：Ｕ５ ２０ Ｔ ２ ．９文 献 标 识 码 ： 文 章 编 号 ：０ １ ６ ４ ２ ０ ）０ ０ ４ — ３ Ａ １ ０ － ９ ５（０ ６ １ — １ ７ ０
１ 烧结 粉煤 灰陶 粒的特 点 烧 结 粉煤 灰 陶粒 是 用 粉煤 灰 为主 要 原料 ， 加 少 掺
强度 ＞ ０ ＭＰ ） ② 陶粒 吸水 率 相对 较 高 ， ５ ａ ； 一般 为 １ ％ ５
～
一种静态连续式粉煤灰陶粒烧结工艺
平 台
风 室
的粉 煤灰 球进 行破 碎 处 理 ． 目的是提 高成 球 速度 和生
产质 量 。 ３３ 粉煤灰 陶粒 生料 球成球 工艺 ． 在 粉煤 灰 成 球 的过 程 中因 不掺 加 粘 土 粉 和 任何
见 图 １ 。
２ 生 产 粉 煤 灰 陶粒 的原 材 料
（） ｉ 粉煤 灰 ： 据 Ｇ ／ ５ ６ ２ ０ （ 于水泥 和 混 ３２ 原材 料处 理工 艺 根 ＢＴ １ ９ — ０ ５ 用 ．
凝 土 中 的粉煤 灰 》 Ⅱ、 ， Ⅲ级粉 煤 灰 均 可 使 用 ， 干排 灰
和湿 ｝ 均可 使用 。本试 验使 用河 北省 保定 市 电厂 的 灰 干排 灰 。其化 学 成分 见表 １ 。
（） ： ３ 水 普通用 水 即可 ． 也可使 用碱 性废 水 。 （） ４ 点火 用 的有 机 可燃 物 ： 材 、 劈 锯末 、 枝 、 树 玉米
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势 下 ． 煤 灰 的综 合 利 用 途 径 逐 渐增 多 ． 煤 灰 烧 结 瓤 等 。 粉 粉 陶粒 就是其 中一 种 烧 结工 艺通 常有旋 转 窑烧结 和烧 结 机 烧结 两种 ， 者 已遭 淘 汰 ， 前 后者 的设 备投 资 巨大 ， 艺 始 终未取 得 突破 研 发 出一种 不用 煤 、 不用粘 结剂 、 烧 结 新工 艺 ． 为 当前循 环 经 济 中粉 煤灰 综 合利 用 的 成
０
新 型 墙 材
Ｎｅ Ｗ ａ ｌ ｔ ｒ ｌ ｗ ｌ Ｍａ ｅ ｉ ｓ ａ
一
种静态连续式粉煤灰陶粒烧结工艺
薛 正 １ 金 立 虎 ２
（． １ 河北 省保 定市 墙体 材料 革新 及建 筑节 能办 公室 ， 定 ０ １ ５ 保 ７ １ ０ ２． 北省保 定 市华锐 方 正机械 制造 公 司 ， 定 ０ １ ０ ） 河 保 ７ ０ ０
烧结粉煤灰陶粒的特点和主要性能
灰、 半干 灰等 均 能利 用 ； 能消 耗低 ， 热 约为 回转 窑 法生
生产线 ．每 条生产 线 的年生 产能 力为 １ 万ｍ ～ ０ ５ ２ 万ｍ 。
Ｏ 产 粉 煤 灰 陶 粒 的 ６ ％： 产 成 本 低 ． 般 为 ６ 元 ／ ３ ８ 年 代起 ．莱太克 公 司该 项 生产技 术 和设 备 不断输 出 ０ 生 一 ５ ｍ～ 国外 ． 先后 在荷兰 、 波兰 、 印度 等 国建 成７ 生 产线 。７ 条 ０ ９ 元 ／ ． 为 回转窑 法 的８ ％ ： ０ ｍ３约 ０ 陶粒 强度 高 ， 筒压 强度
的发 电厂燃 料逐 步 改 用重 油或 天 然 气 ． 由于 粉 煤灰 供
屋 预 和现 浇 陶粒 混凝 土 由于 吃灰 量大 ． 生产 烧结 粉 煤灰 陶粒 及其 制 可 享受 墙板 、 面 板 、 应 力钢 筋 大板 等 ）
产单 一 品 种 （ 积 密度 ： 国６ ０ ｇｍ３７ ０ ｇｍ ， 国 堆 中 ３ ｋ ／ ～ ５ ｋ／ ３英
・３ ・ １
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新
90年代起发达国家的发电厂燃料逐步改用重油或天然气由于粉煤灰供应不足粉煤灰陶粒产量逐年下降到2001年国外烧结粉煤灰陶粒年总产量约140万m中国建筑东北设计研究院沈阳11000331新型墙材2006年我国于1964年11月研究开发成功烧结机法生产粉煤灰陶粒1966年在天津建成国内第一条烧结粉煤灰陶粒生产线年生产能力5万m19781988年我国先后在辽宁清河兰州齐齐哈尔广州天津等地的5个工厂建成8条烧结粉煤灰陶粒生产线每条生产线的年生产能力均为10万m成为当时全国陶粒制品的主导产品主要应用于建筑楼板墙板砌块横梁立柱等桥梁人行和车道板拱肋拱波填拱立柱盖梁等工程和耐热混凝土等
２ ｒ 表 面粗 糙 而坚 硬 ， 淡 灰 黄 色 ： ０ ｍ： ａ 呈 内部 有 均 衡 的
粉煤灰陶粒的生产性能与应用
般 在 ７ ０ｋ／ １０ｋ ／ 用 回转 窑 生 产 的 陶 粒 形 状 一 般 ５ ｇ ～ ２ ０ ｇ 。 ｍ ｍ
低 、 艺简 单 、 本 低 等优 点 。 主 要原 理 是 利 用 激 发 剂 来 激 工 成 其 发 粉 煤 灰 的 活性 ， 粉 煤 灰 受 激 发 后 ， 成 类 似 水 泥 水 化 产 使 形 物 的水 化硅 酸 钙 和 钙 矾 石 ， 即依 靠 水 化 产 物 来 获 得 强 度 。其
工 艺流 程 如 图 ２ 。
呈 圆 形 ， 内部 具 有 黑 色 的蜂 窝 状 结 构 ， 皮 呈 粟 红 色 。 其 外 陶 粒 有黏 土 陶粒 、 粉煤 灰 陶粒 、 岩 陶粒 等 。 煤 灰 陶粒 页 粉 的 原 料为 发 电厂 的废 渣 ； 土质 陶粒 的原 料 可 以 是 各 种 各 样 黏
１３双 免 粉煤 灰 陶粒 ．
以粉 煤 灰 为 主 ， 人 固化 剂 、 球 剂 和水 ， 强 制 搅 拌 、 掺 成 以
震压成型 ， 自然 养 护 而 成 。 对 于 前 两 种 而 言 ， 相 明显 具 有 能 耗
成一 种 轻 质 、 硬 、 坚 具有 明显 蜂 窝 状 结 构 的 产 品 ， 颗 粒 容 重 其
卜＋画
固化 剂
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世 界 各 国普 遍 开发 应 用 的新 型混 凝 土 轻 集 料 。 主要 代替 重 它 质 砂 石 ， 用 于 轻 质 建筑 材料 的生 产 和 轻 质 混 凝 土 的 配 制 。 应
陶 粒 的 发 现 可 追 溯 至 １８ ８ ５年 ， 实 际 上 是 ＳＪ 德 ｆ． 但 ．海 ． Ｓ． Ｊ
或 晶 如 厂
Ｈ ｙｅ于 １ １ 年 才研 制 出来 ， 用 回转 窑 生 产 陶粒 ， 原 理 ａｄ） ９ ８ 是 其 非 常 有价 值 ， 该技 术 迄 今 仍 被 广 泛 应 用 。 陶 粒 是 在 高 温 下 故
烧失量对循环流化床粉煤灰高强陶粒烧结的影响
第 54 卷第 12 期2023 年 12 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.12Dec. 2023烧失量对循环流化床粉煤灰高强陶粒烧结的影响王继蕊，王旭旭，秦育红，贺冲，卫月星，李晓姣，曹昉(太原理工大学 环境科学与工程学院，山西 太原，030024)摘要：首先，对烧失量为3%和28%的2种循环流化床粉煤灰(CFB 灰)进行混配，得到7种不同烧失量的粉煤灰，与水造粒成生料球，并于1 250 ℃下烧结制备陶粒；其次，采用压力测试机等设备测试陶粒的抗压强度等物理性能；最后，通过自行搭建的高温原位观察装置，采用SEM 、XRD 和TG-DSC 等方法分析CFB 灰烧结过程的固液转变温度、矿相变化及挥发分释放特性等，并总结烧失量对CFB 灰陶粒烧结的影响。
研究结果表明：当烧失量为5%~8%时，其在CFB 灰烧结过程中所提供的热量和气体恰好能使高温陶粒气、液相达到平衡，陶粒表现为先收缩后膨胀；当烧失量为5%时，陶粒内部液相包裹气体，出现均匀微小的闭孔，表面形成光滑釉质层，结构致密，陶粒的抗压强度达到最大值11.6 MPa ，属于高强陶粒。
当烧失量低于5%时，液相生成较少，陶粒内部松散，外部粗糙，抗压强度低；当烧失量高于8%时，烧结过程中产生过量气体，液相包裹作用弱，导致陶粒内部孔隙过大，且莫来石含量减少，骨架支撑作用弱，陶粒强度降低。
关键词：循环流化床粉煤灰；陶粒；烧失量；抗压强度；原位观察；烧结机理中图分类号：X705 文献标志码：A 开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2023）12-4662-11Effect of loss on ignition on sintering of high-strength ceramsitemade from CFB fly ashWANG Jirui, WANG Xuxu, QIN Yuhong, HE Chong, WEI Yuexing, LI Xiaojiao, CAO Fang(College of Environmental Science and Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)Abstract: Firstly, seven coal fly ashes with different loss on ignition(LOI) were obtained by mixing two circulating fluidized bed(CFB) fly ash with LOI of 3% and 28%. The CFB fly ash was granulated into raw balls with water and then was sintered at 1 250 ℃ to prepare ceramsite . Secondly, the physical properties of ceramsite, such as the compressive strength et al., were tested by an electronic universal tester. Finally, the solid-liquid transition temperature, mineral phase change and volatile release characteristics of sintering CFB fly ashwere收稿日期： 2023 −02 −20； 修回日期： 2023 −05 −15基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(21975172，22108190)；山西省重点研发计划项目(201903D321073)(Projects(21975172, 22108190) supported by the National Natural Science Foundation of China; Project(201903D321073) supported by the Key Research and Development Project of Shanxi Province)通信作者：秦育红，博士，教授，从事固废资源化利用研究；E-mail ：******************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.12.006引用格式： 王继蕊, 王旭旭, 秦育红, 等. 烧失量对循环流化床粉煤灰高强陶粒烧结的影响[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(12): 4662−4672.Citation: WANG Jirui, WANG Xuxu, QIN Yuhong, et al. Effect of loss on ignition on sintering of high-strength ceramsite made from CFB fly ash[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(12): 4662−4672.第 12 期王继蕊，等：烧失量对循环流化床粉煤灰高强陶粒烧结的影响analyzed by using the self-built high-temperature in-situ observation device, SEM, XRD and TG-DSC, etc. The effect of LOI on sintering of CFB fly ash high strength ceramsite was summarized. The results show that when LOI of CFB fly ash is between 5%−8%, the heat and gas provided during CFB fly ash sintering process can precisely achieve the gas-liquid equilibrium of high-temperature ceramsite. The ceramsite shrinks and then expands moderately. Specifically, at LOI of 5%, the liquid phase wraps the gas inside the ceramsite, producing the uniform and tiny closed pores in the internal and the smooth external surface. It has a dense structure and its compressive strength reaches a maximum value of 11.6 MPa, belonging to high-strength ceramsite. However, when LOI is less than 5%, the liquid phase is not enough. The ceramsite is loose inside and rough outside, leading to low compressive strength. When LOI is higher than 8%, excessive gas is generated during the sintering process, and the liquid phase wrapping effect is weak. This results in excessively large pores inside the ceramsite. In addition, the mullite content decreases, which means the skeleton support effect is weak, leading to a decrease in the strength of ceramsite.Key words: circulating fluidized bed fly ash; ceramsite; loss on ignition; compressive strength; in-situ observation; sintering mechanism循环流化床(circulating fluidized bed, CFB)锅炉燃煤发电产生的主要副产物之一为循环流化床粉煤灰(CFB灰)[1]。
粉煤灰免烧包壳陶粒生产方法
不符合陶粒颗粒级配要求；反之，含水量小于18%
时，陶粒表面无水膜，颗粒很小，很疏松，成出
的陶粒几乎没有强度。试验证明，陶粒的含水量
在18%～22%时，成球出盘时强度高，级配合理。 成球盘的倾斜角为46。
～48。。成球后的料球在温度大于10℃的条件下
自然养护。成球后的料球在温度为10-24℃时，养
。若配制定358无砂大孔砌块，作为框架结构的填
充墙，粉煤灰用量【与96%左右。从处理工业废料
粉煤灰，节约能源，保护环境等方面看，生产使
用粉煤灰免烧包壳陶粒具有明显的社会效益和经 济效益，粉煤灰免烧包壳陶
粒的内核的各种组分的配比合理，在保证陶粒性
能要求的前提下，降低了材料成本。特别是在内
核的外面包一层普通硅酸盐水泥外壳，大大改善
在3%左右。石膏的含水量一般应小于1%．特别是
选用工业副产品盐石膏为硫酸盐激发剂时，因其
含泥量较高，故要事先用水冲洗，使其含jfE量小 于1%。然后将其摊在平整
、干净的平地L-晒干或在烘干炕上烘干，使水分
小于1%。盐石膏的粒径虽然不大，但是较难粉磨，
在粉磨时易脱水粘球，粉磨时一般加适量生石灰。
陶粒的含水量大于23%时，陶粒表面水膜太厚，黏 结成大团，超过粒径，
在成球盘内连续滚动，并进行二次喷水，使微小 球核的粒径逐渐增大形成内核
，内核的含水量为18%～22%。④内核进入成球盘
的成球区，在成球区均匀撒人普通硅酸盐水泥，
内核在成球区内滚动，利用表面较厚的水膜，均
匀包上一层普通硅酸盐水泥外壳。⑤成球后的料 球离开成球盘进行养护。在采
用步骤①以前，粉煤灰应经过晾晒，使其含水率
护28天；在温度大于2435℃时，养护15天。用这
烧结粉煤灰陶粒的开发与研究应用
加 入 少 量 粘 结 材 料 经 粉 碎 、 拌 、 湿 成 球 后 （ 煤 灰 掺 加 搅 加 份
量达 ９ ％以上 ） 用 粉煤 灰 中微 量未 被 燃 尽 的余 碳 自燃 ， ５ ， 利 在
１ ０～ ０ ０ １ ０℃高 温 下焙 烧 成 陶， 强 陶 粒 的生 产 工艺 如 下： ２ ３ 高
境效益。
标 准巾 普通 轻 租 集料 的要 求 ． 验结 果 见 表 ２ 检 。
河 南 省 三 合新 型 建 材 有 限公 司 其 前 身 是 粉 煤 灰 综合 利
表 １ 集料 技 术指 标 对 照 表
类别 超轻 集 料 高强 轻集 料
轻集 料 品种 超轻 陶粒 高强 陶 粒
雾 ７ ～０ ｍ） ５ ９０ 。， ０ ｋ 无法生产 超轻陶粒（ 堆积密度￣ ０ ｋ ｍ） ＜ ０ｇ ５ ／
簇 和超高强陶粒（ 陶粒混凝土抗压强度＞０ Ｐ ） ５Ｍ ａ； ②陶粒吸水
气 体的产生， 有利用料球的膨胀， 陶粒料球烘烧前必须先经
过预热处理， 才能达到好的效果。 ｊ
利用； 热能消耗 低 ， ③ 约为 回转窑法生产粉煤灰陶粒的 ６ ％； ０
圆后进入输送带进窑， 烧结制 来的陶粒可大可小， 比较符
合规格 ， 筛选分 级堆放 即可 。
鬈 ④生产成本低， 一般为６ 元ｍ～０ ／。 ５ 元 ｍ， ９ 约为回 转窑法的 鬓 ８％⑤陶 ０ ； 粒强度高， 筒压强度分别比同 等堆积密度的 页岩陶 鬈 粒、 黏土陶粒高２％～０ ， ０ ３％可配置干密度 １ ０～ ３ ０１ ０ｋ ｍ、 ６ ９ 羹 抗压强度 ２～０ Ｐ 的轻质混凝土； ０５ ａ Ｍ ⑥生产烧结型粉煤灰陶
高掺量粉煤灰生产烧结陶粒中试试验研究
制约 ． 客观 上 形成 了贵州 省 粉煤 灰 资源 综 合利 用 效 率 低下 ， 因此 ， 发粉 煤 灰制 品时 ． 场销 售半 径 已经 成 开 市
２ 结 果 与 讨 论
为必须 要 考虑 的一 个重要 因素
烧结 粉煤 灰 陶粒 是一 种人 造轻 集 料 ． 用 ８ ％左 利 ５ 右 的粉 煤灰 ， 添加 料 、 粘合 剂 ， 过成 球 、 结 而成 ； 经 烧 是 粉煤 灰 建 筑制 品 中用 灰量 最 大 的一 个 品种 ． 泛 用 于 广 建材 、 园林 绿化 、 污水 处 理工 程 ． 销售 半 径较 大 本 其
右 ， 对其 烧结 工艺 和机理 进行 了阐述 并
１ 实验 部分
１１ 原 料 ．
配外 表 此
堆 埔 蕊 繁
粉 煤 灰 ， 阳 电 厂 Ⅱ级 粉 煤 灰 ： 岩 ， 阳 二 戈 贵 页 贵 寨 ； 加剂 ， 外 自行 研 制的 陶粒外 加剂 。 原料 成分见 表 １
由表 １可 以看 出 ， 当煤 粉掺 量 在 ５ 一ｌ ％时 ， ％ ０ 随 着 掺 量增 加 ， 陶粒筒 压 强度 、 观 密度 、 积 密度 有 所 表 堆
贵州 省 是 西南 地 区煤 炭资 源 较 为 丰富 的 省份 ． 是
表 １ 烧 结 胸 粒 化 学成 分分 析／ ％ ｗｔ
原 料 ＳＯ２ ２ Ｃａ Ｆ ２ Ｍｇ Ｋ ０ ｉ Ａ１ ０３ Ｏ ｅ０３ Ｏ ２ Ｎａ０ ＯＳ ２ Ｌ Ｓ
国家西 部 大 开 发 战 略 中 ， 电东 送 的主 战 场 ： 西 贵州 火 电企业 在 为 国 民经 济 建 设 源 源 不 断 地 输 送 电 力 资 源 的 同时 ，却把 大量 的 固体 废 弃 物粉 煤灰 留在 了 当地
大掺量粉煤灰生产烧结陶粒中试试验研究
要 原 料 的建材 产 品附 加值 低 ． 受销 售 半 径 的制 约 ． 客
观上 造 成 了贵 州 省 粉 煤 灰 资 源综 合 利 用 效 率 低 下 因此 ． 发粉 煤 灰 制 品 时 ． 场 销售 半 径 已经 成 为 必 开 市
Ｏ．５ ．７ １ ￣０ １ ４ ～６
自烧 结 时 间 负 压 引 风 量 （ ｎ ｍｉ ） （３） ｍ／ ｈ
３ － ０ ０ ９ ７．６ ５
负 压 力 （Ｐ ） ｋ ａ
２ ． ５６
点 火 温 度 （ ） ℃
１ ５ －１ ０ ０ ０ ２０
点 火 时 间 （ ｎ ｍｉ ）
建 筑 大学 硕 士 研 究 生 毕 业 论 文．
［］ ０ ７ — Ｏ Ｏ 墙体材料应用统一技术规范》 １ ５ ５ ４ ２ １《 ＧＢ ．
［］Ｅ Ｓ２ ９：Ｏ １蒸 压 加 气 混 凝 土 砌块 砌 体 结 构 技 术 规 范 》 ２Ｃ Ｃ ８ ２ １《 ． ［１ ￣ ３Ｎ ． 气 混 凝 土 应 用 技 术 论 文 集 （９９ ． 国 加 气 混 凝 土 协 会 应 加 １９ ）中
州 省 的火 电 厂一 般 远 离 中心 城 市 ．且 以粉 煤 灰 为 主
原料 ＳＯ Ａ ２ ３ Ｃ ０ Ｆ ２ ３ ｉ ２ ｌ ａ ｅ０ Ｍｇ Ｋ ０ Ｎ ２ Ｌ Ｓ ∑ ０ Ｏ ２ ａ０ ０ Ｓ
粉 煤灰 ４ ． ２ ． ３４ ９１ １６ １ ２ ０９ ９ｏ ９ ．１ ９７ ６ ３１ ０ ．８ ． ９ ．３ ． ．６ ９ ．７ ９１
１ ～１ Ｏ ５
０ ５ Байду номын сангаас
粉煤灰陶粒回转窑技术
粉煤灰陶粒回转窑技术
引言概述：
粉煤灰陶粒回转窑技术是一种有效利用粉煤灰资源的方法，通过回转窑的热处理过程，将粉煤灰转化为陶粒，实现了资源的再利用和环境的保护。
本文将从五个大点来详细阐述粉煤灰陶粒回转窑技术的相关内容。
正文内容：
1. 粉煤灰陶粒回转窑技术的原理
1.1 粉煤灰的性质及其影响因素
1.2 回转窑的工作原理及其优势
2. 粉煤灰陶粒回转窑技术的工艺流程
2.1 粉煤灰的预处理
2.2 粉煤灰陶粒的制备过程
2.3 陶粒的成型与烧结
3. 粉煤灰陶粒回转窑技术的应用领域
3.1 建筑材料领域
3.2 路基工程领域
3.3 环境治理领域
4. 粉煤灰陶粒回转窑技术的优势和挑战
4.1 资源利用的优势
4.2 环境保护的优势
4.3 技术挑战及解决方案
5. 粉煤灰陶粒回转窑技术的发展前景
5.1 国内外应用情况
5.2 发展趋势与前景展望
5.3 推广应用的建议
总结：
粉煤灰陶粒回转窑技术通过将粉煤灰转化为陶粒，实现了粉煤灰资源的再利用和环境的保护。
本文从粉煤灰陶粒回转窑技术的原理、工艺流程、应用领域、优势和挑战以及发展前景等五个大点进行了详细阐述。
通过对该技术的研究和应用，可以有效促进粉煤灰资源的可持续利用，为环境保护和可持续发展做出贡献。