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第五章
珍珠岩

一、概 述

膨胀珍珠岩由珍珠岩经膨胀制得,“珍珠岩”一词往往是指包括珍珠岩及其类似的松脂岩、黑曜岩在内的酸性火山玻璃质熔岩。该矿石有浅灰色、兰绿、绿、灰绿、灰黑、绿黑等颜色,矿石断面呈大小不一的珍珠状,具有珍珠光泽。其特点是:对矿石迅速加热到软化点温度时,由于其所含的化合水汽化,使其体积发生急剧膨胀,体积可增加到5~20倍。

膨胀珍珠岩是指由这些酸性火山玻璃质熔岩经过破碎、筛分至一定粒度再经预热,瞬时高温焙烧膨胀而成的一种白色颗粒的优质新型材料。其颗粒内部呈蜂窝单方面结构,无毒、无味、不腐、不燃、耐酸、耐碱,其特点是容重轻、绝热、隔声、保水及透气性好。可作为各种工业原料、建筑材料、农牧业及绝热材料,应用范围非常广泛。

二、国外发展概况

珍珠岩的工业性生产始于1946年美国的亚利桑那。由年产珍珠岩矿石0.5万t开始,以后伴随着美国建筑材料需要的急速增长,到1970年产量上升为46万t。

目前世界上珍珠岩的年产量大约在300万t左右,其中有160~180万t加工后用于国际间的贸易。当前世界上最大的珍珠岩生产国有美国、中国、前苏联、希腊四国,这四个国家的合计产量可占世界年总量的80 %。其余产量则分别由意大利、匈牙利、捷克、土耳其、日本以及墨西哥等国产出。这些国家的年产量大约为4~10万t之间。在80年代末阿尔及利亚、保加利亚、冰岛、莫桑比克和南斯拉夫等国家也对珍珠岩进行了开采,表3-5-1是部分国家经过加工精选的矿石产量。

表-5-1 部分国家精选矿石产量(单位:万t)

(一)国外珍珠岩深加工设备

目前国际上所采用的膨胀炉主要有两种,一种是顺流回转式卧式炉,另一种是顺流固定式立式炉。卧式炉要比立式炉的应用年代早些。但目前立式炉比卧式炉使用量更普遍,主要是因占地面积小,活动部件少,生产效率高,而且能适应各种级别珍珠岩的生产并膨胀得很好。

近年来随着农业和建筑业对膨胀珍珠岩需求量的增加,为了节约运费,有些国家(如美国)还设有移动式珍珠岩膨胀装置。

(二)珍珠岩的应用

国外对珍珠岩的应用大致可分为13个领域,160多个品种。

1.作为建筑上应用的产品。主要有珍珠岩塑性混凝土、热压珍珠岩板材、木质珍珠岩板、珍珠岩纤维制品、耐火的珍珠岩板材、膨胀珍珠岩装饰吸音天花板、玄武岩纤维珍珠岩板、蜂窝状隔热制品、复合整体楼板、门及内墙的轻质芯材、装饰面砖及各种饰面抹灰材料等等。

2.作为过滤和吸附材料。珍珠岩助滤剂可对各种饮料、食糖、糖浆、酒类、药物、味精、油类、污水、自来水、化工原料等的溶体进行过滤。并可大量用作吸附材料,例如:工业废水净化剂是膨胀珍珠岩深加工后的混合物,可除去污水中的汞和汞化合物。

3.公路材料。用膨胀珍珠岩与沥青混合制成的铺路材料,可防止路面的结冰、耐磨、防裂、还可以吸收行驶汽车的低频噪音。

4.化工、轻工等领域的应用。可作为硬泡沫塑料中的气泡发生体、苯乙烯泡沫复合塑料上的涂层、耐火的聚乙烯薄膜、多孔酚醛树脂的组合物、提取氨基酸的原料、聚苯硫化物的覆盖物、丙烯生产过程的催化剂、油漆基底溶剂、硅氧烷涂料、无收缩的涂膏、陶瓷灰浆的脱水调节剂、除臭功能的水质涂料、冰霜隔热层、胶板纸的毛坯料、氧化硫化的催化剂、瓷体增白剂、白颜料、密封电池的粉状材料、电缆用防火退热和耐酸的聚乙密封胶、摩托车的减振消声器、制造粒状硝酸氨等等。

5.冶金工业。铸造钢铁时用来抑制粉尘、铸钢用渗碳绝热混合物、铸造用内衬的绝热材料、防止钢铁过速凝固的混合物、作为熔化金属冒口的材料、防止铸造风化的混合物、乙炔钢瓶用填料、精制钢材用的助溶剂、钢水表面的绝热材料。

此外,珍珠岩还用于农业及园林、畜牧业、水产养殖、医药、环境保护、日用品等方面。

三、国内发展概况

我国珍珠岩行业始于1965年。在原建材部的支持下,北京窦店砖瓦厂、天津保温材料厂、大连耐火材料厂开始研制工作,大连耐火材料厂首先研制成功,于当年开始批量生产,打入市场。

在此之后,我国的哈尔滨、佳木斯、牡丹江、吉林、锦州、张家口、太原、青岛等地相继建设了一批珍珠岩深加工企业。据统计,目前我国除台湾省和西藏自治区外,其他各省、市、自治区都有珍珠岩深加工企业,现有珍珠岩矿山企业、膨胀珍珠岩企业、膨胀珍珠岩制品企业以及珍珠岩助滤剂企业近千家,年产珍珠岩矿石及矿砂60万t,膨胀珍珠岩600m 3 ,位居世界第二。应用领域已由最初的建筑业发展到现在的冶金、电力、石油、化工、煤炭、农业、林业、饮食业、医药卫生等行业,产品的品种也由单一性发展到现在的40多个品种。

(一)我国的珍珠岩矿产资源

我国珍珠岩矿产资源丰富,而且品质优良,已查明的分布在16个省、市、自治区。据1984年统计,我国共发现有珍珠岩、松脂岩储量几百亿t以上。

目前我国开采并利用的矿山大都集中在交通比较方便的地区。例如:河南信阳县、辽宁建平县、浙江缙云县、安徽宣城县、内蒙宁城县、黑龙江省嫩江县等。

(二)国内生产技术及产品

1.推广先进焙烧炉型。双曲线窑炉起源于我国佳木斯火电四公司珍珠岩厂,该炉型的特点是:产量高,油耗低,不易结窑,产品质量好。

1987年我国珍珠岩协会组织有关科技人员对哈尔滨建新厂的双曲线窑进行了考察,并对此炉进行了测绘。表3-5-2列举了普通油炉与双曲线油炉的各项经济指标的对比。

表3-5-2 普通油炉与双曲线油炉经济指标比较

2.煤粉焙烧珍珠岩是我国的一大创举。我国用煤粉焙烧珍珠岩开始于河北省张家口地区,到目前为止已有近十年的历史,对此国外是这样评论的:“煤比油生产出的产品经济效益高,具有中国特色”。表3-5-3列举了普通油炉、煤粉炉及煤块炉生产膨胀珍珠岩的经济指标。

表3-5-3 三种焙烧炉生产膨胀珍珠岩的经济指标比较

3.国内现有珍珠岩产品的应用。从60年代中期到目前为止,我国珍珠岩及其制品的应用已发展到以下领域:

(1)建筑业。主要有沥青珍珠岩制品、水泥珍珠岩制品、水玻璃珍珠岩制品、磷酸盐珍珠岩制品、石膏珍珠岩制品、水泥珍珠岩空心条板、珍珠岩粘土烧结制品、坚壳珍珠岩制品、珍珠岩粉煤灰空心砌块、憎水珍珠岩制品、高强度珍珠岩制品、超轻纤维珍珠岩制品、珍珠岩装饰吸声板、珍珠岩芯板、珍珠岩混凝土轻板、珍珠岩隔热墙板、珍珠岩水泥砂浆等。

(2)工业管道及窑炉的保温。用于工业管道的不同规格型号的管壳、窑炉绝热层制品、珍珠岩防火涂料、珍珠岩防火砖等。

(3)农业上的新产品。开发研制了农用膨化肥、除草剂、杀虫剂、土壤温度调节剂等。

(4)食品及医药。用于食品的助滤剂、医药中的填加剂等。

(5)化工原料的添加剂、增白剂、去污剂等。

(6)炼钢、炼钢用保温冒口。

(7)其他。开发了军工用大颗粒珍珠岩、油井用珍珠岩、工业制氧机用珍珠岩、矿山开采用炸药调节剂等。

此外,为了更好更快的加速珍珠岩行业新产品的开发和产品质量的提高,北京窦店砖瓦厂、锦州珍珠岩厂于1988年分别引进了美国珍珠岩设备公司的助滤剂生产设备,解决了我国助滤剂长期依靠进口的局面。

三、珍珠岩产品的推广及应用

我国膨胀珍珠岩产品的技术指标见表3-5-4和表3-5-5,产品主要用于以下几个方面。

表3-5-4 我国膨胀珍珠岩产品技术指标

表3-5-5 我国膨胀珍珠岩绝热制品技术指标

(一)珍珠岩助滤剂的推广

珍珠岩助滤剂是把膨胀珍珠岩研磨到400目左右的细粉(但不能破坏其蜂窝状结构),然后放到一定压力的过滤器中对液体溶液进行过滤。它不会沉淀,吸附能力强,过滤的纯度强,并能除掉有害物质,因此是一种优质的过滤材料,适于对各种酒、饮料、糖、味精、药物、污水等的过滤。美国每年用珍珠岩助滤剂约20万t,用珍珠岩助滤剂对自来水进行过滤,除掉有害物质和杂质后,可直接饮用。我国1989年生产的助滤剂,由于没有用户,产品积压,企业亏损。在面临破产,极度困难的情况下,这些企业做了大量艰苦的推广工作,使产品打开了市场。近几年,由于市场的拓宽,已有八家企业利用国内生产技术建设了生产线。目前我国珍珠岩助滤剂年产量可达3.6万t。如果我国的啤酒厂和污水处理厂以及其他使用珍珠岩助滤剂的厂家,不再从国外进口助滤剂,那么国内珍珠岩助滤剂生产企业的年产量将需增加一倍以上。

(二)珍珠岩复合肥的研制

膨胀珍珠岩用于农田、园艺、植树,可以起到保水、保墒、松散土壤的良好效果,并可提高农作物的产量。如果利用它制成复合肥,可使肥效延长。

1989年中国珍珠岩协会农用技术开发部和天津农科院一起在河北省试验成功我国自行研制的“珍珠岩膨化肥”,1991年经过了省级鉴定。该产品适用于玉米、小麦、棉花、大豆、水稻等不同的农作物,可提高产量15 %以上。但是,由于此项技术涉及面广,项目投资较大,所以目前我国只有上海强威实业公司投资600万元建了一条年产3万t的生产线,并于1994年投产打入市场。

(三)膨胀珍珠岩在建筑工程上的应用

我国膨胀珍珠岩在建筑上应用较早,应用量较大。据初步统计,我国每年在建筑上的用量大约是400万m 3 ,占总产量的70 %左右。

如利用膨胀珍珠岩砂浆做内墙抹灰,北京、天津、上海等市都做了大量的科研工作,并大面积的使用。由于珍珠岩具有保温、隔热、吸声等功能,240墙抹珍珠岩砂浆5cm与370墙热绝缘系数值相当,可减少墙体厚度,提高居室的使用面积。该材料与水泥砂浆相比,每平方米降低造价0.36元,并可减轻工程总重量,减少高层建筑基础造价。据统计,上海从1987~1989年墙膨胀珍珠岩砂浆抹灰500万m 2 以上,收到了良好的社会效益和经济效益,为此,1989年中国珍珠岩协会在上海召开了现场推广会,在全行业影响很大。

中国建筑科学研究院建筑所研制的珍珠岩芯板,膨胀珍珠岩不加任何粘结剂,外加双层塑料薄膜压制成一定尺寸和厚度的有棱有角的板材。该产品保持了膨胀导热系数低的良好性能,而且产品有了强度,便于搬运和施工。目前我国已建成此生产线二十几条,生产厂家遍及十几个省市。我国主要绝热材料的性能、价格见表3-5-6。

表3-5-6 我国主要绝热材料性能、价格 qO0J8ylCtSGbZntvjtrrZ5Bu8I4oghr4A+RZXZ2/w5QLsmItpnM+vWw9zYkp5B6y

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