一、 煤矸石制備陶粒項目
1、項目簡介
陶粒是一種在回轉窯中經發泡生產的輕骨料。它具有球狀的外形，表面光滑而堅硬，內部呈蜂窩狀。陶粒具有優異的性能，如密度低、筒壓強度高、孔隙率高，軟化系數高、抗凍性良好、抗堿集料反應性優異等。特別由于陶粒密度小（堆積密度一般為300～900kg/m3）、內部多孔，形態、成分較均一，且具一定強度和堅固性，因而具有質輕，耐腐蝕，抗凍，抗震和良好的隔絕性等多功能特點。以陶粒為骨料制作的混凝土密度為1100～1800kg/m3，抗壓強度為30.5～40.0MPa，除此之外，陶粒還廣泛應用于園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等部門，應用領域越來越廣，還在繼續擴大。
項目利用煤矸石粉煤灰作為原料，采用國際先進的專用生產線：動態燒結陶粒裝備生產線，實現100%利用固廢，通過科學配比、成核、成球、橫輥篩分、燒結成型為陶粒，具有輕質、高強、比表面積大、耐火保溫、吸水率低，化學穩定、抗滲防腐、吸聲性好、熱聚變性強等特點。
2、項目工藝原理及工藝路線圖
生產線基本工藝：
采用動態燒結陶粒生產線，整體系統布置合理、經濟，采用螺旋輸送法經過準確的計量（采用靜態計量法），即原料倉下面分別有計量倉進行計量，分別由螺旋輸送機輸入到倉式泵內進行均化，通過氣力輸送進入下一個混合料倉即緩沖料倉，再進入臥式攪拌機，也就是供料系統由開始供料到攪拌全部是封閉式給料。進入下一步成球工藝，成球后進入擺動皮帶機、輥式篩分機到燒成系統，采用負壓除塵、余熱回收工藝，達到了高效節能、無污染、無粉塵、無廢水排放的清潔生產。
核心技術：
（1）動態燒結陶粒生產線，100%利用固廢物，國內首創；產能大，可連續化、穩定生產，生產規模達10～30萬立方米/年；獨特的成球、燒結技術和設備，成品率超過95%；節能，采用負壓收塵、動態燒結、余熱回收工藝，高效節能，節能可達50%。
（2）本工藝按配方及工藝參數調節，可生產1~20mm范圍內，具有多種級配的陶粒產品（1－3mm；3－5mm；6－9mm；10－20mm）；按容重可分為輕質、普通、超強陶粒，按用途可分為建筑建材陶粒、生物陶粒濾料、園林綠化陶粒、無土栽培陶粒、蓄熱球等。
（3）自動化設計技術先進。該陶粒生產線具有較高自動化控制水平，設置完善的過程檢測控制項目，并應用國內先進、成熟的燒成控制軟件，實現全廠生產過程自動控制。
產品性能指標：
建筑陶粒性能指標：
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建筑陶粒性能指標 |
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序號 |
項目 |
GB/T17431.1-2010 |
產品 |
結論 |
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1 |
顆粒級配mm |
5~25mm |
5~20mm |
合格 |
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2 |
堆積密度kg/m3 |
≤1200 |
1080 |
合格 |
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3 |
表觀密度kg/m3 |
- |
1790 |
合格 |
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4 |
筒壓強度MP |
≥6.5（堆＞900） |
12.7 |
合格 |
|
5 |
強度標號MP |
- |
(7d)44 |
合格 |
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6 |
（1h）吸水率% |
≤10（堆600-1200） |
9.1 |
合格 |
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7 |
軟化系數% |
≥0.8 |
0.97 |
合格 |
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8 |
粒型系數 |
≤2.0 |
1.2 |
合格 |
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9 |
硫化物及硫酸鹽含量 |
≤1.0 |
0.3 |
合格 |
|
10 有害物質 |
含泥量% |
≤3.0（結構用混凝土≤2） |
0.8 |
合格 |
|
粘土塊含量% |
≤1.0（結構用混凝土≤0.5） |
0.4 |
合格 |
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沸煮質量損失% |
≤5.0 |
1.7 |
合格 |
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燒失量% |
≤5.0 |
0.38 |
合格 |
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硫化物及硫酸鹽含量（以SO3計） |
≤1.0 |
0.3 |
合格 |
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有機物含量 |
不深于標準色 |
合格 |
合格 |
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氯化物含量（以氯離子含量計） |
≤0.02 |
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放射性 |
GB6566-2010的規定 鐳-226、杜-232、鉀-40放射性比活度滿足≤1.0 |
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依據標準 |
GB/T17431.1-2010輕集料及其試驗方法 |
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結論 |
陶粒檢測項目均符合高強輕集料標準要求 |
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該生產線生產的Φ5mm～Φ20mm陶粒產品，筒壓強度指標高于GB/T17431.1標準規定的6.5MPa，最高可達12MPa，可作為輕質混凝土粗骨料，可配制LC40～LC70混凝土，與普通混凝土相比，可減輕自重20%～40%，導熱系數可降低 50%，收縮及溫度變形系數降低 40%～60%，特別適用于中高層工業及民用建筑結構、橋梁結構等，超強保溫，減輕自重，明顯減少基礎載荷和鋼筋使用量，使工程造價降低6%～10%。
水處理陶粒濾料性能指標：
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陶粒濾料性能檢測 |
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序號 |
檢測項目 |
CJ/T229-2008 要求 |
結果 |
結論 |
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1 |
破碎率與磨損量之和% |
≤6 |
2.22 |
合格 |
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2 |
密度g/cm3 |
按需要 |
2.3 |
合格 |
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3 |
表觀密度g/cm3 |
按需要 |
1.93 |
合格 |
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4 |
堆積密度g/cm3 |
按需要 |
1.08 |
合格 |
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5 |
空隙率% |
≥40 |
44.04 |
合格 |
|
6 |
含泥量% |
≤1 |
0.36 |
合格 |
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7 |
鹽酸可溶率% |
≤2 |
1.8 |
合格 |
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8 |
比表面積×104cm2/g |
≥0.5 |
2.1671 |
合格 |
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9 |
粒徑小于3mm的含量% |
≤5 |
1.25 |
合格 |
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10 |
粒徑大于5mm的含量% |
≤5 |
1.64 |
合格 |
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11 |
有效粒徑（d10）mm |
- |
3.10 |
合格 |
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12 |
均勻系數（k60）mm |
- |
1.22 |
合格 |
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13 |
不均勻系數（k80) |
1.1~1.6 |
1.38 |
合格 |
陶粒濾料，一般粒徑為3～8mm，是一種新型的生物膜載體濾料，適用于各種形式的濾池濾罐。具有質輕，比表面積大、孔隙率高、機械強度高、耐沖耐磨損、耐低溫、化學穩定性好、堆積密度適中、吸附能力強等特點，在實際運用上具有截污能力強、過濾周期長、掛膜效率高，過濾水頭損失小等優點。由于陶粒近似球形，顆粒之間有架橋作用，中小、細微物質在此易絮凝，形成較大物質團易于沉淀過濾。與砂濾池比較，平均濾速高（20～25m/h），產水量大，過濾周期長，沖洗頻率小，沖洗強度低。該生物濾料已用于包頭萬水泉污水處理廠，為國內首創。
工藝流程圖：
圖1 煤矸石制備陶粒技術工藝流程圖
3、環境社會效益說明：
以一條20萬立方米動態燒結陶粒生產線為例，與國內同類型陶粒生產線（回轉窯）相比，可節省電耗67%，節省熱耗48%。以粉煤灰、煤矸石為原料，年可消納23萬噸固廢，減少粉塵污染和對地下水的污染，同時為電廠節約85畝以上的填埋土地和400萬元以上的堆場場地維護費用。生產的陶粒產品可替代砂石和粘土等不可再生資源充當建筑粗骨料，可減少近20萬立方米砂石的開采。該陶粒生產技術的開發和應用對生態和環境保護起到積極作用。
本項陶粒生產線技術和產品的推廣應用，在解決大宗固廢物污染的同時，充分利用煤矸石等固廢資源，生產綠色環保、能滿足多種市場需求的利廢產品，用于建筑節能、污水處理、改良土壤等領域。符合國家節能環保產業政策，可帶動地區環保產業的協同發展；減少粉塵污染，改善空氣質量，提高人民居住水平；可解決部分待業人員就業，減輕社會壓力。該項技術和產品的推廣應用對建設環境友好型、資源節約型社會具有積極的現實意義。
4、典型案例
該技術設備項目已于包頭市建成包頭東華20萬立方米固廢陶粒生產線，項目投資8209萬元，每年運行成本1513萬元，利稅1235萬元。2015年固廢利用量10萬m3,綜合利用產值1860萬元，產品應用于綠色建筑、污水處理及園林綠化中。
5、市場前景預測
原材料來源均為固體廢棄物，實現綠色設計、綠色生產、綠色產品的新興產業。生產線設計現場考察該地的固廢物種類，并根據物化指標和礦物組成，通過提前試驗，配制最合理工藝，以保證采用當地固廢物實現綜合利用。
此生產線所生產陶粒產品可作為混凝土的輕質粗骨料，廣泛應用在建筑、交通道路、碼頭、水下工程中，其中超強保溫陶粒產品，可用于輕質高性能結構混凝土和特殊需求混凝土中；可作為生物濾料用于城市污水治理，工業廢水回收，水源地初污染治理，濕地改造及空氣凈化和供水深度處理等；可用做無土栽培基質，用于農業、城市綠化、土壤改質、家庭養花等；可作為節能余熱回收的熱聚變、熱交換材料—蓄熱球，用于各類爐窯，余熱回收及耐火材料；可在海綿城市建設中替代石英砂、礫石、卵石等產品，真正實現固廢物（尾礦、粉煤灰、煤矸石、污泥、建筑垃圾等）綜合循環利用的產業化推廣。
