一、 煤矸石制备陶粒项目
1、项目简介
陶粒是一种在回转窑中经发泡生产的轻骨料。它具有球状的外形，表面光滑而坚硬，内部呈蜂窝状。陶粒具有优异的性能，如密度低、筒压强度高、孔隙率高，软化系数高、抗冻性良好、抗碱集料反应性优异等。特别由于陶粒密度小（堆积密度一般为300～900kg/m3）、内部多孔，形态、成分较均一，且具一定强度和坚固性，因而具有质轻，耐腐蚀，抗冻，抗震和良好的隔绝性等多功能特点。以陶粒为骨料制作的混凝土密度为1100～1800kg/m3，抗压强度为30.5～40.0MPa，除此之外，陶粒还广泛应用于园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门，应用领域越来越广，还在继续扩大。
项目利用煤矸石粉煤灰作为原料，采用国际先进的专用生产线：动态烧结陶粒装备生产线，实现100%利用固废，通过科学配比、成核、成球、横辊筛分、烧结成型为陶粒，具有轻质、高强、比表面积大、耐火保温、吸水率低，化学稳定、抗渗防腐、吸声性好、热聚变性强等特点。
2、项目工艺原理及工艺路线图
生产线基本工艺：
采用动态烧结陶粒生产线，整体系统布置合理、经济，采用螺旋输送法经过准确的计量（采用静态计量法），即原料仓下面分别有计量仓进行计量，分别由螺旋输送机输入到仓式泵内进行均化，通过气力输送进入下一个混合料仓即缓冲料仓，再进入卧式搅拌机，也就是供料系统由开始供料到搅拌全部是封闭式给料。进入下一步成球工艺，成球后进入摆动皮带机、辊式筛分机到烧成系统，采用负压除尘、余热回收工艺，达到了高效节能、无污染、无粉尘、无废水排放的清洁生产。
核心技术：
（1）动态烧结陶粒生产线，100%利用固废物，国内首创；产能大，可连续化、稳定生产，生产规模达10～30万立方米/年；独特的成球、烧结技术和设备，成品率超过95%；节能，采用负压收尘、动态烧结、余热回收工艺，高效节能，节能可达50%。
（2）本工艺按配方及工艺参数调节，可生产1~20mm范围内，具有多种级配的陶粒产品（1－3mm；3－5mm；6－9mm；10－20mm）；按容重可分为轻质、普通、超强陶粒，按用途可分为建筑建材陶粒、生物陶粒滤料、园林绿化陶粒、无土栽培陶粒、蓄热球等。
（3）自动化设计技术先进。该陶粒生产线具有较高自动化控制水平，设置完善的过程检测控制项目，并应用国内先进、成熟的烧成控制软件，实现全厂生产过程自动控制。
产品性能指标：
建筑陶粒性能指标：
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建筑陶粒性能指标 |
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序号 |
项目 |
GB/T17431.1-2010 |
产品 |
结论 |
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1 |
颗粒级配mm |
5~25mm |
5~20mm |
合格 |
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2 |
堆积密度kg/m3 |
≤1200 |
1080 |
合格 |
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3 |
表观密度kg/m3 |
- |
1790 |
合格 |
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4 |
筒压强度MP |
≥6.5（堆＞900） |
12.7 |
合格 |
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5 |
强度标号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 |
软化系数% |
≥0.8 |
0.97 |
合格 |
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8 |
粒型系数 |
≤2.0 |
1.2 |
合格 |
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9 |
硫化物及硫酸盐含量 |
≤1.0 |
0.3 |
合格 |
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10 有害物质 |
含泥量% |
≤3.0（结构用混凝土≤2） |
0.8 |
合格 |
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粘土块含量% |
≤1.0（结构用混凝土≤0.5） |
0.4 |
合格 |
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|
沸煮质量损失% |
≤5.0 |
1.7 |
合格 |
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烧失量% |
≤5.0 |
0.38 |
合格 |
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硫化物及硫酸盐含量（以SO3计） |
≤1.0 |
0.3 |
合格 |
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有机物含量 |
不深于标准色 |
合格 |
合格 |
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氯化物含量（以氯离子含量计） |
≤0.02 |
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放射性 |
GB6566-2010的规定 镭-226、杜-232、钾-40放射性比活度满足≤1.0 |
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依据标准 |
GB/T17431.1-2010轻集料及其试验方法 |
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结论 |
陶粒检测项目均符合高强轻集料标准要求 |
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该生产线生产的Φ5mm～Φ20mm陶粒产品，筒压强度指标高于GB/T17431.1标准规定的6.5MPa，最高可达12MPa，可作为轻质混凝土粗骨料，可配制LC40～LC70混凝土，与普通混凝土相比，可减轻自重20%～40%，导热系数可降低 50%，收缩及温度变形系数降低 40%～60%，特别适用于中高层工业及民用建筑结构、桥梁结构等，超强保温，减轻自重，明显减少基础载荷和钢筋使用量，使工程造价降低6%～10%。
水处理陶粒滤料性能指标：
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陶粒滤料性能检测 |
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序号 |
检测项目 |
CJ/T229-2008 要求 |
结果 |
结论 |
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1 |
破碎率与磨损量之和% |
≤6 |
2.22 |
合格 |
|
2 |
密度g/cm3 |
按需要 |
2.3 |
合格 |
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3 |
表观密度g/cm3 |
按需要 |
1.93 |
合格 |
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4 |
堆积密度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 |
|
7 |
盐酸可溶率% |
≤2 |
1.8 |
合格 |
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8 |
比表面积×104cm2/g |
≥0.5 |
2.1671 |
合格 |
|
9 |
粒径小于3mm的含量% |
≤5 |
1.25 |
合格 |
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10 |
粒径大于5mm的含量% |
≤5 |
1.64 |
合格 |
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11 |
有效粒径（d10）mm |
- |
3.10 |
合格 |
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12 |
均匀系数（k60）mm |
- |
1.22 |
合格 |
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13 |
不均匀系数（k80) |
1.1~1.6 |
1.38 |
合格 |
陶粒滤料，一般粒径为3～8mm，是一种新型的生物膜载体滤料，适用于各种形式的滤池滤罐。具有质轻，比表面积大、孔隙率高、机械强度高、耐冲耐磨损、耐低温、化学稳定性好、堆积密度适中、吸附能力强等特点，在实际运用上具有截污能力强、过滤周期长、挂膜效率高，过滤水头损失小等优点。由于陶粒近似球形，颗粒之间有架桥作用，中小、细微物质在此易絮凝，形成较大物质团易于沉淀过滤。与砂滤池比较，平均滤速高（20～25m/h），产水量大，过滤周期长，冲洗频率小，冲洗强度低。该生物滤料已用于包头万水泉污水处理厂，为国内首创。
工艺流程图：
图1 煤矸石制备陶粒技术工艺流程图
3、环境社会效益说明：
以一条20万立方米动态烧结陶粒生产线为例，与国内同类型陶粒生产线（回转窑）相比，可节省电耗67%，节省热耗48%。以粉煤灰、煤矸石为原料，年可消纳23万吨固废，减少粉尘污染和对地下水的污染，同时为电厂节约85亩以上的填埋土地和400万元以上的堆场场地维护费用。生产的陶粒产品可替代砂石和粘土等不可再生资源充当建筑粗骨料，可减少近20万立方米砂石的开采。该陶粒生产技术的开发和应用对生态和环境保护起到积极作用。
本项陶粒生产线技术和产品的推广应用，在解决大宗固废物污染的同时，充分利用煤矸石等固废资源，生产绿色环保、能满足多种市场需求的利废产品，用于建筑节能、污水处理、改良土壤等领域。符合国家节能环保产业政策，可带动地区环保产业的协同发展；减少粉尘污染，改善空气质量，提高人民居住水平；可解决部分待业人员就业，减轻社会压力。该项技术和产品的推广应用对建设环境友好型、资源节约型社会具有积极的现实意义。
4、典型案例
该技术设备项目已于包头市建成包头东华20万立方米固废陶粒生产线，项目投资8209万元，每年运行成本1513万元，利税1235万元。2015年固废利用量10万m3,综合利用产值1860万元，产品应用于绿色建筑、污水处理及园林绿化中。
5、市场前景预测
原材料来源均为固体废弃物，实现绿色设计、绿色生产、绿色产品的新兴产业。生产线设计现场考察该地的固废物种类，并根据物化指标和矿物组成，通过提前试验，配制最合理工艺，以保证采用当地固废物实现综合利用。
此生产线所生产陶粒产品可作为混凝土的轻质粗骨料，广泛应用在建筑、交通道路、码头、水下工程中，其中超强保温陶粒产品，可用于轻质高性能结构混凝土和特殊需求混凝土中；可作为生物滤料用于城市污水治理，工业废水回收，水源地初污染治理，湿地改造及空气净化和供水深度处理等；可用做无土栽培基质，用于农业、城市绿化、土壤改质、家庭养花等；可作为节能余热回收的热聚变、热交换材料—蓄热球，用于各类炉窑，余热回收及耐火材料；可在海绵城市建设中替代石英砂、砾石、卵石等产品，真正实现固废物（尾矿、粉煤灰、煤矸石、污泥、建筑垃圾等）综合循环利用的产业化推广。
