标题：陶粒工艺
概述
陶粒砂是近年来兴起的新材料，应用极为广泛，由于原料来源极为广泛，铝钒土、粉煤灰、黏土、页岩、垃圾、煤矸石、生物污泥、河底泥等等都可以做原料，国内目前新上了很多的陶粒砂生产线，下面我就以不同的原料对陶粒砂工艺做简单的介绍
铝钒土陶粒砂工艺
1、破碎： 
开采的铝矾土，块度一般为300~500mm左右，含有少量的水分。一般采用颚式破碎机和锤式破碎机组成的二级破碎系统，将其粒度控制在≤8mm。 
进厂后的铝矾土，可以根据品位的不同，分开堆放。使用时根据指标搭配使用。 
在生产陶粒砂的过程中通常加入锰（Mn）元素以降低烧结温度并将产品染成深色。目前国内大多厂家采用低品位(含量~50%)的锰矿或锰灰作为锰元素的来源。
2、配料： 
铝矾土、锰粉、回料等几种物料，分别被输送到各自  铝钒土陶粒工艺[1]的料库，库下设置调速皮带秤实现物料自动配料计量。
3、粉磨： 
一般采用烘干兼粉磨的球磨机，配套高效选粉机，组成闭路系统。这样粉磨的效率高。 
烘干物料的热风可以来自于回转窑的废气，做到余热利用；也可以设置专门的热风炉。
4、制球： 
出磨的生料粉在生料库内储存。一般设置2~3个库，可以单独出料，也可以多库搭配出料。 
生料粉被送入一个小料仓，料仓下设置螺旋计量装置或者调速皮带秤装置，计量生料量。该生料进入盘式制球机。同时，采用流量计可以计量水的多少，由管道泵把水喷入盘式制球机里面。制球机旋转过程中，可以制成各种粒径的料球。 
料球出盘后，由皮带机送入筛分装置，合格的进入回转窑，过大的返回到原料粉磨流程。 
可以根据不同窑的产量，配备不同数量的盘式制球机。 
该制球系统自动化程度高，工艺连续，配套袋式收尘器后，可以实现岗位粉尘达标，净化岗位作业环境。
5、煅烧： 
料球进入带有一定斜度的回转窑进行煅烧，随着回转窑的旋转，料球向窑头滚动，同时煤粉从窑头喷入窑内燃烧，料球在回转窑内被煅烧成强度很高的陶粒砂。 
煤粉燃烧器可以采用单风道喷煤管，简单可靠，一次风量高；也可以采用多风道燃烧器，一次风量可以降低为煤粉燃烧所需风量的8%，提高了入窑二次风量，节能效果显着。多风道燃烧器分为外轴流风、煤风、内轴流风等，火焰形状非常容易调节。 
煤粉的计量可以采用转子式计量秤或者科氏力秤，精确控制下煤量，稳定窑内热工制度。
6、煤粉制备： 
煤粉的制备可以采用球磨或者立磨，可以从窑头罩抽取热风烘干煤粉。采用动态选粉机可以任意调节煤粉细度，为煤粉的充分燃烧提供了条件。
7、成品冷却： 
陶粒砂的冷却一般采用回转式冷却机，工作简单可靠，冷却机的二次风完全入窑，配合多通道燃烧器的使用，更可以节约大量的能耗。出冷却机的陶粒砂温度很低，可以用手抓起来。
8、筛分： 
出冷却机的陶粒砂，可以直接输送到多级振动筛，按要求分为多个粒径品级。 
陶粒砂产品规格 
Ⅰ型0.45－0.9mm（20目－40目）高强度中密度 
Ⅱ型0.9－1.25mm（16目－20目）高强度中密度 
Ⅲ型1.0－1.70mm（12目－18目）高强度中密度 
Ⅳ型0.224－0.65mm（40目－60目）高强度中密度 
大块返回原料破碎流程。
页岩陶粒砂工艺
页岩陶粒的生产过程一般分为五个阶段，生料制备、烘干、预热、焙烧以及冷却。页岩原矿经颚式破碎机破碎，破碎后过筛，选择3mm~5mm粒径颗粒作为生料，然后将生料送入电炉预热，预热完毕立刻送入已经处于目标温度的电阴炉中焙烧，焙烧完毕后，室温冷却得到陶粒。
页岩生料的烘干、预热、焙烧、冷却时间及温度选择称之为陶粒的焙烧制度，研究陶粒焙烧制度是陶粒焙烧研究的主要内容。陶粒制备过程中的各因素都会对陶粒的质量产生影响。
1、生料的制备：陶粒生产首先必须解决的是原材料加工和制粒工艺，其任务是将采集的原料，经破碎、筛分，配料、混合制成化学成分符合要求、质量均匀的含水物料，然后通过辊压、成球等方法制成不同粒径的生料。生料的制备工艺很多，根据原料品种不同分为干法、塑化法、粉磨成球法和泥浆成球法。
2、烘干及预热：可以采用干法工艺，破碎筛分后，不用烘干即可进入预热阶段，预热阶段温度控制在400℃~600℃之间。此预热阶段中，温度急剧变化会引起生料炸裂，而导  页岩陶粒工艺[2]致最终烧制的陶粒各项性能下降；其次是控制生料在焙烧阶段产生的气体量，因为在预热生料阶段，生料中的有机质和碳酸盐就已开始分解挥发产生气体，那么经过预热后，生料在焙烧阶段产生的气体量就会减少；再次就是为生料表层的软化做准备。
预热阶段控制的因素是预热温度和预热时间，这两个因素都会对最终的陶粒质量产生影响，若预热温度过高或者预热时间过长都会导致生料在预热阶段就已产生大量气体，导致生料在焙烧阶段因膨胀气体不足使陶粒膨胀不佳；但是预热不足，就会造成高温焙烧过程中生料的炸裂，所有这些都会影响到陶粒的最终性能。在实际生产中，由于受生料的品种、陶粒最终形状尺寸、生产窑型等因素影响，预热温度和预热时间通过试验确定。
3、焙烧：焙烧阶段是整个陶粒焙烧过程中最关键的一步，它将直接影响到陶粒制品的各项性能，如果控制不当，会造成气体压力太大而溢出下班体外壳形成开口气孔，导致所烧制的陶粒强度低、吸水率高等缺点，如果焙烧温度未达到最佳焙烧温度，陶粒制品的膨胀倍数就会下降，表现密度变大。
4、冷却：冷却工艺对陶粒的质量也有较大的影响，一般认为较合理的陶粒冷却制度是：焙烧的陶粒在通过温度最高的膨胀带后，可迅速冷却到1000℃~700℃；但是从700℃到400℃时，则要求缓慢冷却，因为迅速降温，使陶粒内部和表面产生强大的温度收缩应力，导致其表面出现网状的微细裂缝，使陶粒的颗粒强度降低，但在400℃以下又可以快速的冷却。
黏土陶粒砂工艺
黏土陶粒近年来由于受到土地资源的限制，在某些地区已被禁止生产和使用。但有些地区可以利用河道淤泥、废弃山土等进行生产。粘土陶粒一般采用塑性法工艺，工艺过程如下
塑性法工艺：适用于粘土及粘土质原料
流程一：粘土→塑化、匀化→对辊制粒→焙烧→冷却→成品
流程二：原料搅拌 —制粒— 筛选— 烧结 —堆放— 运输（装袋）
流程一和流程二其工艺相同，在操作中应注意了望，防止物料在窑内结团而影响质量。
粘土陶粒生产加工设备
生产陶粒的主体设备主要包括：原料贮存仓、降尘室、引风机、主窑体、喷煤系统、控制柜等。其中原料仓下部的喂料器、窑体转速和拱煤量均为无级调速，以便调整其工艺参数，在保证产品质量的前提下获得最大的产量。
生产黏土陶粒的辅助设备有：轮碾机、双轴搅拌机、制粒机、筛选机、上料皮带机等。
在欧美等地广泛应用普通建筑的屋顶找坡、保温隔热层，别墅、高档住宅楼盘的楼面，非承重墙体的隔音隔热，还用于书房，卫生间、娱乐场所等室内装潢装饰。公司把日本流行并成熟的陶粒层状蓄水型排水系统广泛应用于地下车库顶板绿化。在园林绿化方面由于陶粒由表及里有许多微孔，具有一定的机械强度，吸水、透气、持肥能力强。小颗粒堆砌在一起形成许多空穴，透气利水，不会板结。干燥状态下没有粉尘，泡水后不会解体，不产生泥水，这种基质远优于大自然中的泥土。因为其透气利水性比泥土好，所以种花草成活率比泥土要高！全营养陶粒种植土内含：氮、磷、钾、钙、镁、硫、硅、铁、硼、锰、锌、铜、钼等营养元素，使植物成活率更高，寿命更长。在欧州粘土陶粒广泛应用在屋顶花园、观赏花园、儿童游乐园、广场花园，高尔夫草坪果岭排水，足球草坪中用陶粒种植土代替传统沙土。
粉煤灰陶粒砂工艺
利用粉煤灰生产陶粒有塑性法成球和磨细法成球两种工艺。下面是塑性法成球的基本工艺流程。
根据原料不同，料球制备方法差异很大。一般要掺加20 %～25 %的粘结剂(页岩、粘土或煤矸石)、以防止料球在窑内滚碎。由于粉煤灰中Al2O3含量较高(20 %～35 %)，为有效降低焙烧温度，需掺加一定量的助熔剂。
塑性法制粒成球是：粉煤灰、粘结剂和外掺剂经准确计量  、混合、搅拌和轮碾等工序，使其达到均匀混合和水分匀化后，送入成球机成球。
磨细成球法是将原料计量配比、混合磨细(各种配料混合磨细或部分粉煤灰混合磨细)，预加水搅拌(含水率10 %～12 %)，圆盘成球机制粒成球。
具体采用何种料球制备工艺应根据原料性能和陶粒产品要求的性能指标(超轻陶粒还是高强陶粒)情况确定。
2.2高强粉煤灰陶粒的生产
由轻集料国家标准(GB/ T17431. 1)可知，密度等级在600～900级的高强陶粒其相应的强度要比普通陶粒高1～2个密度等级，而吸水率要低7 %，其他指标则与普通陶粒相同，因此，生产高强度陶粒不仅是增加其密度，其相应的强度等指标也得提高。所以，生产高强度陶粒必须要采取一套工艺技术措施，即对原料及其组分应进行选择；对塑性法和粉磨法的原料和混合料必须进行充分均化处理和必要的组分调整；根据原料的性能选择合理的热工制度；采取正确的冷却制度。
通过上述四道工序的调整和控制才可能生产出合格的高强陶粒，否则是生产不出高强陶粒的。
煤矸石陶粒砂工艺
利用煤矸石生产陶粒，符合国家利用废渣发展循环经济政策，有利于降低陶粒生产成本，并可享受国家税收优惠政策。煤矸石陶粒生产有烧结机法和回转窑法，生产中应掌握相关技术要点，根据原料化学组成，选择适宜的生产工艺。
煤矸石陶粒的生产方法主要有烧结机法和回转窑法，实际生产效果和优缺点简介于下。
烧结机法选用合格的煤矸石，经均化处理、破碎、筛分后，直接布入烧结机点火、焙烧，烧出的产品是多孔型烧结块料，经破碎、筛分后，分为不同粒级的烧结多孔型陶粒。烧结机  法的主要优点是对煤矸石的要求相对较低，热耗和生产成本也低于回转法，陶粒的堆积密度为650kg/m3〜800kg/m3，适用于配制MU20〜MU30的陶粒砂轻混凝土。其主要缺点是多孔型烧结块内的气孔大小相差很大、分布不均，经破碎后陶粒的表面无玻陶体，开口气孔率高，导致吸水率高达30%-40%，远高于多数国家标准。配制的混凝土流动性相对较差，配加的水泥相对较多。由于该法生产的陶粒及其混凝土的性能不足，难以适应市场需求，20世纪80年代起，多数国家的烧结机法煤矸石陶粒生产线逐步停产、关闭。
回转窑法选用化学成分和含碳量较合适的煤矸石，经均化、破碎、粉磨后，导入中间储仓，仓底配料时配加少量外加剂（粉状，膨胀性能好的煤矸石也可不配加外加剂)，经预湿、搅拌后布入制粒机（圆盘成球机或挤出制粒机等)，生料球直接导入双筒回转窑干燥、预热、焙烧，窑头卸出圆球形状、表面玻陶体较好的陶粒。某些国家也曾采用三筒回转窑（比利时）、四筒回转窑（法国)，但各国都已相继改用丹麦F.L.S(史密斯）公司开发的节能型窑内制粒双筒回转窑。回转窑法的主要优点是产品质量好，陶粒内气孔大小差别较小、分布均匀，通过调整配方和焙烧温度、时间，既可生产超轻陶粒〔堆积密度小于等于500kg/m3，吸水率小于等于12%），也可生产普通陶粒(500kg/m3-700kg/m3,吸水率小于等于8%）和高强陶粒(700kg/m3-900kg/m3,吸水率小于等于5%）其主要缺点是生产热耗和电耗相对较高（分别比烧结机法高50%和30%左右),生产成本比烧结机法高20%-30%，但因性能优势和适应市场需求能力强，回转窑法已逐步成为生产煤矸石陶粒的主流生产方法。
结束语
我公司的技术人员主要针对目前市场的常见陶粒砂的工艺进行总结，如有不完善之处，欢迎同行指点。