标题：发泡炼石
发泡炼石的成因
发泡炼石，又叫火炼石、陶粒等，因其成品外观及其工艺经火粹炼而得名。发泡炼石是一种陶瓷质地的人造石粒，通过陶粒原料和水经高温煅烧出来的一种中性介质，本身充满很多细微的孔隙，既透气又保水，无菌无臭。发泡炼石的颜色大多为暗红色、赭红色，也有一些特殊品种为灰黄色、灰黑色、灰白色、青灰色等。
发泡炼石的粒径一般为5～20㎜最大的粒径为25㎜。发泡炼石一般用来取代混凝土中的碎石和卵石。因为生产发泡炼石的原料很多，发泡炼石的品种也很多，因而颜色也就很多。轻质性是发泡炼石许多优良性能中最重要的一点，也是它能够取代重质砂石的主要原因。发泡炼石的内部结构特征呈细密蜂窝状微孔。这些微孔都是封闭型的，而不是连通型的。它是由于气体被包裹进壳内而形成的，这是发泡炼石质轻的主要原因。
发泡炼石的细小颗粒部分称为陶粒砂。在发泡炼石中有许多小于5㎜的细颗粒，在生产中用筛分机将这部分细小颗粒筛分出来，习惯上称之为陶粒砂。陶粒砂的密度略高，化学和热稳定性好。陶粒砂主要用于代替天然河砂或山砂配制轻集料混凝土、轻质砂浆，也可作耐酸、耐热混凝土细集料。主要品种有黏土陶砂页岩陶砂和粉煤灰陶砂等。使用陶粒砂的目的也是为降低建筑物自重。陶粒砂也可用于无土栽培和工业过滤。
按发泡炼石的原料分类
（1）铝钒土陶粒砂以优质铝钒土、煤等多种原材料，经过破碎，细碎，粉磨、制粒和高温烧结等多道工艺制作而成，具有耐高温、高压、强度高、导流能力强、及耐腐蚀等特点，主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量，属环保产品。是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品，对增产石油天然气有良好效果。也是目前需求量最大的陶粒砂品种之一，也叫石油压裂支撑剂陶粒砂。（2）粉煤灰陶粒砂以固体废弃物为主要原料，加入一定量的胶结料和水，经加工成球，烧结烧胀或自然养护而成，粒径在5㎜以上的轻粗集料，简称粉煤灰陶粒。（3）黏土陶粒砂以黏土、亚黏土等为主要原料，经加工制粒，烧胀而成的，粒径在5㎜以上的轻粗集料，称为黏土陶粒。（4）页岩陶粒砂又称膨胀页岩。以黏土质页岩、板岩等经破碎、筛分，或粉磨后成球，烧胀而成的粒径在5㎜以上的轻粗集料为页岩陶粒。页岩陶粒按工艺方法分为：经破碎、筛分、烧胀而成的普通型页岩陶粒；经粉磨、成球、烧胀而成的圆球形页岩陶粒。
黏土陶粒、粉煤灰陶粒、页岩陶粒适用于保温用的、结构保温用的轻集料混凝土，也可用于结构用的轻集料混凝土。目前页岩陶粒的主要用途是生产轻集料混凝土小型空心砌块和轻质隔墙板。（5）垃圾陶粒砂随着城市不断发展壮大，城市的垃圾越来越多，处理城市垃圾，成为一个日益突出的问题。垃圾陶粒生产线的原料来源主要分为二部分，一是来自城市改造后留下来的建筑垃圾，一是来自城市居民生活的生活垃圾，这二种垃圾组成不同，因此使用方法也各不相同。
垃圾陶粒是将城市生活垃圾处理后，经造粒、焙烧生产出烧结陶粒。或将垃圾烧渣加入水泥造粒，自然养护，生产出免烧垃圾陶粒。垃圾陶粒具有原料充足、成本低、能耗少、质轻高强等特点。垃圾陶粒除了可制成墙板、砌块、砖等新型墙体材料外，还可用作保温隔热、楼板、轻质混凝土、水处理净化等用途，具有广阔的市场。
飞灰陶粒的制备方法。其原料组成及质量分数为：飞灰20%—80%，其余为黏土；经配料、造粒、高温煅烧制成陶粒产品；所述高温煅烧的烧结温度为1000—1400℃。飞灰陶粒将危险废弃物——垃圾焚烧飞灰作为陶粒原料再生利用，实现了对固体废弃物飞灰无害化、资源化处理，避免了二次污染，减少了资源浪费，既可安全处置垃圾焚烧飞灰，又经济、可行地利用城市垃圾焚烧飞灰制备陶粒产品，也减少了陶粒工业对天然原料的需求量。（6）煤矸石陶粒砂煤矸石是采煤过程中排出的含碳量较少的黑色废石，是我国排放量最大的固体废弃物，其排放与堆积不仅占用大量耕地，同时对地表、大气造成了很大污染。煤矸石的化学成分与黏土比较相似，煤矸石含有较高的碳及硫，烧失量较大。只有在一定温度范围内才能产生足够数量黏度适宜的熔融物质，具有膨胀性能。根据它的特点，我国已研制出煤矸石陶粒砂。
煤矸石陶粒砂是将符合烧胀要求的煤矸石经破碎、预热、烧胀、冷却、分级、包装而生产出来的。得到的陶粒砂产品质量完全符合国家标准，部分技术指标超过国家标准，达到了国外同类产品质量，该产品具有创新性、先进行、属环保类产品。（7）生物污泥陶粒污水处理厂处理完污水后所产生的、并含有大量的生物污泥，生物污泥有的制成农用肥，有的直接用于绿化，也有的排放到海里或者焚烧，这样会造成二次生态环境污染。目前，以生物污泥为主要原材料，采用烘干、磨碎、成球、烧结成的陶粒，称为污水处理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土来烧制陶粒既节省黏土，又保护农田，也起到了一定的环保作用。（8）河底泥陶粒大量的江河湖水经过多年的沉积形成了很多泥沙。利用河底泥替代黏土，经挖泥、自然干燥、生料成球、预热、焙烧、冷却制成的陶粒称为河底泥陶粒。利用河底泥制造陶粒，不但会减少建材制造业与农业用地争土，而且还为河底泥找到了合理出路，解决了河底泥的二次污染问题，达到了废弃物资源化的目的。
发泡炼石材料分布
一、铝土矿分布及介绍[1]       我国铝土矿分布高度集中，山西、贵州、河南和广西四个省(区)的储量合计占全国总储量的90.9%(山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%)，其余拥有铝土矿的15个省、自治区、直辖市的储量合计仅占全国总储量的9.1%。
山西的铝土矿床(点)主要分布在孝义、交口、汾阳、阳泉、盂县、宁武、原平、兴县、保德、平陆等5大片42个县境内，面积约6.7万km，探明铝土矿储量，居全国第一，该区的资源总量估计可达20亿t。
河南的铝土矿集中分布在黄河以南、京广线以西的巩县、登封、偃师、新安、三门峡、陕县、宝丰、鲁山、临汝、禹县等三大片10多个县境内，面积3万多km，探明铝土矿储量居全国第2位，预测资源总量可达10亿t。 
贵州的铝土矿床主要分布在“黔中隆起”南北两侧的遵义、息峰、开阳、瓮安、正安、道真、修文、清镇、贵阳、平坝、织金、苟江、黄平等十几个县境内，面积2400km，探明铝土矿储量居全国第3位。预测资源总量逾10亿t。 广西的铝土矿集中分布在平果、田东、田阳、德保、靖西、桂县、那坡、果化、隆安、邕宁、崇左等县境内，探明铝土矿储量居全国第4位，预测铝土矿储量在8亿t以上。
铝矾土陶粒砂又称石油支撑剂陶粒砂，其主要应用于深井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。二、粘土分布及介绍这里主要介绍耐火粘土。耐火粘土是我国的优势资源，也是世界上耐火粘土的主要出口国。我国的耐火粘土矿石类型及品种齐全，矿床分布广泛，全国矿产地达254处以上，主要分布在山西、河南、河北、山东、贵州、辽宁、内蒙、吉林及湖北等省，这八个省区已探明的储量占全国的76%。山西、河南及贵州主要产高铝粘土，硬质粘土则多产于辽宁、内蒙、河北、山东、河南、湖北、安徽和四川，软质粘土主要分布在黑龙江、吉林、内蒙、山西、湖南及广东等地。
耐火粘土矿多分布于储煤盆地内，对开发十分有利，目前主要矿产地有：山西阳泉、孝义、河南巩义、新安、河北唐山、沙河、山东章丘、淄博、贵州修文、内蒙准格尔、辽宁复县、吉林舒兰、黑龙江牡丹江、安徽淮北、湖北恩施、宜城、陕西铜川等耐火粘土矿。
火粘土按可塑性、矿石特征和工业用途分为软质粘土、半软质粘土、硬质粘土和高铝粘土四种。软质粘土一般呈土状，在水中易分散，与液体拌合后能形成可塑性泥团；半软质粘土的浸散性较差，其浸散部分与液体拌合后亦可形成可塑性泥团。这二种粘土在制作耐火制品时常用作结合剂。硬质粘土常呈块状或板片状，一般在水中不浸散，耐火度较高，为耐火制品的主要原料。高铝粘土Al2O3的含量较高，硬度和比重较大，耐火度高，常用以制造高级粘土制品。三、页岩的分布及介绍页岩是我们常用的一种岩石，因其呈薄片状，具有层状的节理，所以我们称它为页岩，页岩是一种硬度较小的岩石，主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。页岩根据其混入物的成分，可分为：钙质页岩、铁质页岩、硅质页岩、炭质页岩、黑色页岩、油母页岩等。含铁的呈褐红、棕红等色，还有黄色、绿色等多种颜色。页岩抗风化力弱。页岩储量较大，分布较广，也由于其自身的特性，决定了页岩有着广泛的用途，页岩常见的用途包括：页岩制砖、页岩制陶粒、页岩制水泥，页岩炼铁，页岩练石油等等，在工业领域应用极为广阔。四、煤矸石的分布及介绍煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。煤矸石弃置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。
因为煤矸石是采煤洗煤过程中排放的废弃物，所以煤矸石的分布主要需要看煤炭的分布。我国煤炭资源/储量分布总体格局是北富南贫，西多东少，从而形成北煤南运、西煤东调的消费格局。其中山西、内蒙古、陕西、贵州、云南、安徽六省（区）储量占储量总数的77.6%，六省（区）基础储量占基础储量总数的74.8%，山西、内蒙古、陕西、新疆、贵州、宁夏六省（区）资源量占资源量总数的87.80%。在5.06万亿t全国煤炭资源总量中，超过1万亿t的省份有：新疆(16210亿t)和内蒙古(12053亿t)；超过1千亿t的有：山西(6830亿t)、陕西(2922亿t)、宁夏(1991亿t)、甘肃(1905亿t)、贵州(1866亿t)、河北(1155亿t,包括天津少量)、河南(1138亿t)、安徽(1038亿t)和山东(1005亿t)。以上11个省(自治区)共为48113亿t，占全国煤炭资源总量的95.1%。五、粉煤灰的分布及介绍粉煤灰是煤粉经低温熄灭后构成的一种似火山灰质夹杂。它是熄灭煤的发电厂将煤磨成100微米以下的煤粉，用预热气氛喷入炉膛成悬浮形态熄灭，发生稠浊有少量不燃物的低温烟气，经集尘安装捕集就获得了粉煤灰。粉煤灰的化学构成与粘土质类似，次要身分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和未燃尽碳。粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。
粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。以煤粉为燃料的火电厂和城市集中供热锅炉，其中90%以上为湿排灰，活性较干灰低，且费水费电，污染环境，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。在粉煤灰样品中检测出20多种对环境和人体有害的物质，其中包括可能导致神经系统损伤、出生缺陷甚至癌症的重金属。
火力发电是现在电力发展的主力军，在现在提出和谐社会，循环经济的环境中，我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能源的影响，虽然现在在中国已有部分核电机组，但火电仍占领电力的大部分市场，近年电力发展滞后经济发展，全国上了许多火电厂，但火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。本着经济发展程度越高，火电厂越密集；煤炭资源越丰富，火电厂越密集的原则，火电厂主要集中在华东、华南、东北、华北、贵州。近年来，我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3%，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995年粉煤灰排放量达1.25亿吨，2000年约为1.5亿吨，到2010年将达到3亿吨，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。
六、垃圾的分布及介绍
国家经济的不断发展，大量人口涌入城市，产生出来的垃圾也在慢慢的包围着城市，我国是世界上垃圾包袱最重的国家，人均每年产生垃圾440公斤，中国城市固体生活垃圾总量居世界前列，每年产生垃圾1.5亿吨，存量已达70亿吨，城市垃圾产生的污水会污染地下水，有害物质会破坏生态，并带来持续的环境污染，因此城市垃圾的处理也刻不容缓。我国1/3以上的城市均深陷垃圾围城困局，现在中国除县城之外的668个城市中，有2/3的城市处于垃圾包围之中，1/4已经无垃圾填埋堆放场地。全国城市垃圾堆存累计侵占土地超过5亿平方米，每年的经济损失高达300亿元。一般的垃圾处理都是采用填埋和焚烧这二种方法，填埋导致填埋区域生态环境恶化，造成二次污染。而焚烧产生大量的飞灰，又产生大量的污染，飞灰污染主要有重金属污染、溶解盐污染以及二恶英和呋喃等有机污染物污染，飞灰处置时可能会污染地下水体。飞灰含少量二恶英和呋喃等有机污染物，有污染环境和危害人类健康的风险。将垃圾变成陶粒不仅解决了传统陶粒生产需大量使用粘土、耗费土地资源，破坏生态平衡问题，还为城市“三废”之一的垃圾处理提供了新的突破，变废为宝，解决了垃圾处理的难题，是一项利国利民、造福子孙后代的工程，具有保护环境和可持续发展战略的重大意义。
随着城市改造的深入和社会主义新农村建设的开展，建筑垃圾的产生量逐渐地增多。目前，我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%～40%。绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村。采用露天堆放或填埋的方式进行处理，耗用大量的征用土地费、垃圾清运等建设经费。同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。
七、生物污泥分布及介绍
城市污泥是指城市污水处理厂在处理污水过程中产生的沉淀物质，这种污泥含水量高、易腐烂，有强烈的臭味，并且含有寄生虫卵、病原微生物及重金属，如不加以妥善处理，任意排放，将会对环境造成二次污染，直接危害人类身体。随着经济的发展，城市的建设也越来越快，而随着城市人口的激增，长期以来，由于种种原因，人们忽视了污泥的存在。近年来，随着我国城市污水处理力度和污水处理设施建设的加快，城市污水处理率不断提高，污泥的处理处置问题日益显现出来。如何处理生物污泥一直是自来水公司的难题，传统的处理方法主要有填埋、焚烧、农田林地利用、投海等几种方法，这几种方法各有优劣，而随着陶粒砂工艺技术的推广，污泥再利用反而成为节能、环保、绿色、高效的代名词。每年排放污泥量（干重）约130万吨，且每年仍在以10%左右的幅度增长。随着这些污水厂运行效率逐渐提高和新的污水厂逐步建成，我国城市污泥的每年排放量（干重）估计最终将达到840万吨左右，占我国年总固体废弃物排放量的3.2%。
以生物污泥为主要原材料，采用烘干、磨碎、成球、烧结成的陶粒，称为污水处理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土来烧制陶粒既节省黏土，又保护农田，也起到了一定的环保作用。生物污泥陶粒广泛应用与建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门。陶粒因其材质轻，比表面积大，吸附悬浮能力强，并具有耐磨，耐冲刷，微孔多，截污能力强，化学性能稳定等优点陶粒砂滤料是水厂、滤池和炼油厂滤油池较理想的过滤材料。产品不含对人体有害的金属离子及有毒有害杂质。还能处理可生化的有机工业废水、工业杂排水、微污染水源等，完全可以在水处理中取代石英砂、无烟煤等用作过滤介质。陶粒可重复使用，最后废弃时可填埋，因其本身材质，填埋之后又可形成新的土壤和页层，不会破坏环境，是一种优良的绿色过滤材料，既环保又节能。
发泡炼石应用
1.建筑用陶粒[2]　因陶粒具有抗震、防火、防潮、吸音降噪、高强、导热系数低、自然成为保温隔热等优点，用于高层建筑结构砼，房屋建筑的屋盖隔热保温隔音，具体可用于正置式屋盖保温层、倒置式屋盖保温层。可灵活方便的进行隐蔽工程管线的布置和安装。用于防潮层还可防止楼地面回潮；保持楼地面干燥，对保护各种木地板、塑胶板、陶瓷地板不变形、不褪色以及地下室防潮、防水等相当有利，且降低房屋荷载，极大降低房屋建造成本。超轻陶粒用于垫层可提高各楼层之间的保温、隔热、隔音及承载力；可灵活方便的进行隐蔽工程管线的布置和安装。用于防潮层还可防止楼地面回潮；保持楼地面干燥，对保护各种木地板、塑胶板、陶瓷地板不变形、不褪色以及地下室防潮、防水等相当有利，且降低房屋荷载，极大降低房屋建造成本。用超轻陶粒建造的大跨度桥梁可以减轻桥自重、降低成本，提高桥面抗震和承载力。用超轻陶粒生产的轻质板材具有重量轻、强度高、保温、隔热、隔声、防火、防潮、抗震、抗冲击、收缩率小等优良性能。超轻陶粒也是工业与民用建筑物中最理想的回填料。超轻陶粒重量轻、保水率好、无放射性，无有害杂质，用于屋顶天台花园培养基质和疏水层。2.彩色陶瓷颗粒---新型路面材料彩色陶瓷颗粒近几年来是世界各国普遍采用的一种新型路面材料。它是采用高岭土、长石、石英和粘土为主要原料，外加无机高温色剂，经高温烧制而成，颜色有红、黄、橙、绿、青、蓝、紫、棕、白等多种颜色，具有防滑耐磨、环保耐腐、吸水率低、色泽鲜艳、高档美观、永不褪色、坚硬牢固、使用寿命长等特点。.彩色陶瓷颗粒广泛应用于高速公路、飞机场、飞机场跑道、火车站、地铁、公交车站台、停车场、公园、广场、学校和宾馆饭店、办公楼写字楼等的路面铺设及标识。该产品在构造景观城区、景观小区、美化城市环境方面是目前市场上首选的新型材料。3.花卉陶粒国内外花卉、苗圃、盆景行业，普遍采用陶粒作蓄水、蓄肥，因陶粒系高温烧结的多孔结构材料，外表有一层陶轴质硬壳，内有蜂窝状的微孔，因此它具有蓄水蓄肥的功能，且具有不板结土壤的优点，是高档宾馆花卉、树木、小区园林理想的材料。4.绿色过滤材料与塑料等有机过滤材料相比较，陶粒及陶砂用于污水处理厂、自来水厂等作过滤材料，可重复使用，最后废弃时可填埋，因其本身就是泥质板岩经烧结而成，填埋之后又可形成新的土壤和页层，不会破坏环境，是一种绿色过滤材料，其重复可使用性，还可大大降低污水处理或自来水过滤成本5.陶粒用于屋面隔热保温工程超轻陶粒用于屋面隔热、保温，找坡层隔热效果明显；整体性好，施工简便；抗压强度高；屋面可以承重，可以按使用要求铺设排水坡度，大大方便设计和施工。6.石油化工铝钒土陶粒砂（石油压裂支撑剂）以铝矾土为主要原料，经破碎细磨成微粉后，配以锰粉、回料等几种物料，混练，制粒，抛光，高温烧结而成，该产品具有耐压强度高，密度低，圆球度好，光洁度高，导流能力强等优点。使用高铝支撑剂压裂的油井可提高产量30－50%，还能延长油气井服务年限，是石油、天然气低渗透油气井开采、施工的关键材料。产品应用于深井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。7.耐火材料耐火度高是陶粒系列的一大特点，陶粒自身是经1400℃左右高温烧制而成，采用陶粒配制的混凝土是普通混凝土耐火度的4倍多。对相同的耐火周期，陶粒混凝土的板材厚度比普通混凝土薄20%。陶粒的具有优异的耐火性能，故已被广泛用于耐火浇注料配制，取得良好的市场效果。
总结
发泡炼石因其材质轻，比表面积大，吸附悬浮能力强，并具有耐磨，耐冲刷，微孔多，截污能力强，化学性能稳定等优点，是水厂、滤池和炼油厂滤油池较理想的过滤材料。产品采用铝钒土、页岩、粉煤灰、煤矸石、飞灰、建筑垃圾、生物污泥等原材料，材料来源广泛，而且有效的利用了工业固体废弃物，变废为宝，变害为利，其成品不含对人体有害的金属离子及有毒有害杂质。还能处理可生化的有机工业废水、工业杂排水、微污染水源等，完全可以在水处理中取代石英砂、无烟煤等用作过滤介质。发泡炼石可重复使用，最后废弃时可填埋，因其本身材质，填埋之后又可形成新的土壤和页层，不会破坏环境，是一种优良的绿色材料，既环保又节能。