珍珠巖的聚渣作用與機理
珍珠巖砂是我國儲量極為豐富的天然礦物。它是火山爆發時噴發的酸性巖漿形成的玻璃質熔巖,各地化學成份組成基本相近,其中SiO2占主要部分,為67%~76%,Al2O3為9%~15%,還有少量Na2O、K2O、CaO、Fe2O3等堿性氧化物和水,珍珠巖中的水有兩種存在形態,一部分為珍珠裂隙中的吸附水,一部分為珍珠巖形成時巖漿急速冷卻阻留在玻璃及珍珠巖裂隙中的結合水。珍珠巖比重為2.2~2.4g/cm3,莫氏硬度為5.5~6.0,熔化溫度為1260~1380!,膨化溫度1100~1250℃,導熱系數0.041W/(m.k)。
珍珠巖砂以粒狀撒于金屬表面時,在高溫作用下變為膨化珍珠巖,熔化于爐渣中,使熔觸爐渣的SiO2含量增加,使爐渣的粘度增加,表面張力增長。酸性爐渣與珍珠巖中的SiO2含量均較高,化學成分相近,兩者是濕潤的,爐渣易粘附在膨化珍珠巖表面。同時,膨化珍珠巖表面的多孔性,會與爐渣產生毛細現象,進一步使爐渣附著在其表面,使得爐渣與珍珠巖覆蓋劑相對于鐵液而言,基本上合為一體,達到良好的聚渣目的。在澆注過程中可以不用擋渣,在扒渣時也易使爐渣與鐵液分離,獲得純凈的鐵液。爐渣與覆蓋珍珠巖聯結為一個整體后,沒有空隙與外界溝通,從而達到隔絕空氣的保溫覆蓋作用。
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稻草灰在聚渣、保溫效果上比珍珠巖差是因為加入稻草灰時,與爐渣接觸較近的爐渣粘度降低,與爐渣離得較遠的稻草灰,不能緊密聯結,呈松散狀態,聚渣原理是依靠爐渣層與稻草灰的機械連附,因此,聚渣效果不好,渣子扒不凈。輻射和對流兩種傳熱方式依然明顯存在,保溫效果亦不好。
2 珍珠巖在生產上的應用
珍珠巖在使用前,一般要經過預熱,預熱溫度200~300!,預熱時間15~30min,目的是去除珍珠巖的附著水珍珠巖的熔化溫度為一范圍,加熱到1260!,玻璃質才開始熔化,起到粘附爐渣的作用。但金屬液溫度也不能過高,否則珍珠巖只形成熔觸層,其上沒有軟化玻璃質和多孔的膨化層,覆蓋保溫效果變差。因此珍珠巖用于鐵液效果最好。珍珠巖一般以液面撒入法使用,即將珍珠巖均勻地撒在鐵液表面。
2.1 珍珠巖在灰鑄鐵生產中的應用
工藝流程是:出鐵、孕育處理后加入0.15%(占鐵液量)的珍珠巖膨化2min后充分攪拌、扒渣,加入0.2%的珍珠巖澆注。珍珠巖的撒入量是指一般情況而言。操作中以復蓋液面為限。
2.2 珍珠巖在球鐵生產上的應用
工藝流程:包底加入球化劑加入珍珠巖作覆蓋劑,出鐵2/3,球化處理補1/3鐵液并孕育處理,加入珍珠巖0.1%攪拌、扒渣,再加入0.2%珍珠巖覆蓋,然后澆注。在這里,珍珠巖的作用,一是延緩球化反應,二是聚渣,三是覆蓋保溫。
2.3珍珠巖在中頻感應爐熔煉上的應用
在中頻感應爐中熔煉鑄鐵時,由于自身的翻騰作用,不易造渣,這對凈化鐵液是不利的。為此,我們采用加碎玻璃和珍珠巖的方法,起到一定凈化作用。具體做法是:在爐料全部熔化后,加入0.2%(占鐵液量)的碎玻璃和0.2%的珍珠巖,攪拌造渣,出鐵前扒掉渣子。
3 鑄造過濾網在生產上的應用
我們在使用珍珠巖的同時將鑄造過濾網置于澆注系統內,對金屬進行過濾凈化,有效地減輕了鑄件夾雜缺陷。使用結果表明,鑄造過濾網最適宜在中小鑄鐵件上應用。使用方法:將過濾網剪成任意規格,放在澆道分型面上合箱壓實。
4 應用效果
珍珠巖砂是一種比OFC-300高效集渣劑稍差但比稻草灰好得多的聚渣保溫材料,且價格低廉。應用珍珠巖和過濾網后,夾渣、氣孔、砂眼、冷隔缺陷大量減少,達到了良好的質量效果和經濟效果。
(1)粘結渣釉,聚集成塊,便于扒除,凈化鐵液。
(2)在澆注時不用擋渣。
(3)在澆包輸送及澆注過程中,覆蓋的融殼使鐵液晃動減輕,防止了外濺。
(4)保溫性能好,使鐵液降溫速度減慢,圖1是在2t鐵液包中用熱電偶測得的鐵液表面層的降溫曲線。
一、珍珠巖應用技術發展迅速
（一）建筑上的應用
先進工業國家，膨脹珍珠巖及其制品主要應用于建筑業，通過國外實踐證明，應用這些建材在建筑物上，可使房屋的重量降低30～40%建筑勞動力減少20%；運輸費用節省30～40%；建筑物造價降低10%。在國外作為建筑上應用的產品有：1、珍珠巖塑料混凝土；2、熱壓珍珠巖板材；3、木質珍珠巖板 （在珍珠巖中加人纖維素等工業廢渣組成綜合粘結劑制成）；4、珍珠巖纖維制品是用珍珠巖和廢幣為基料 （包括硬幣板，紙張和這類廢品的混合物），適量加入粘結劑、沉淀劑和防腐劑等制成，作為裝飾吸聲隔熱用：5、以各種樹脂為粘結劑的珍珠巖制品；6、加氣硅酸鹽制品是以石灰或磨細的凝灰巖殘渣作為鋁硅酸鹽粘結荊與珍珠巖制成作為建筑物及300℃以下設備表面隔熱；7、耐火的珍珠巖板材，是一種自熄耐火材料，還具有防蛀和耐水性能；8、玄武巖纖維珍珠巖板；9、蜂窩狀隔熱制品，這是以鋁硅酸鹽加入助溶劑。加氣荊等制成；10、珍珠巖木質膠臺板：11、鋪設特殊性的復合整體式樓板；12、門及內墻的輕質芯板；13，裝飾面磚及各種抹面材料等。
（二）珍珠巖作助濾劑和吸附劑
由于珍珠巖作為助濾劑，比硅藻土價格便宜1/3，可廣泛對飲料、糖漿、酒類、藥物、化工原料的溶液過濾外還大量利用其作為吸附材料如珍珠巖吸油劑、疏水珍珠巖干燥劑、溢油吸收劑、飲水凈化劑。有色陶吉林污水處理劑、工業廢水凈化荊等等。
（三）農業和園林中的應用
珍珠巖應用于農業和罔林主要用途是：用于無土栽培作為溶液培養作物的基床；由于珍珠巖中含有相當數量的微量元素能被生長的植物所吸收，促進作物早熟及防倒伏。創高產有一定的效果；在底上中加入膨脹珍珠巖，用于調整改良土壤；促進種子發芽用于繁殖種子，用于植樹造林，可以提高樹種成活及發芽率，促進返青期：由于膨脹珍珠巖的絕熱性能，可以防止根莖作物遺化以提高產量質量：利用珍珠巖吸水率強的特點，可作液體肥料的載俸達到減少損失，保持肥效的特點；利用城市污水灌溉農田可以把污水中的龜金屬污染物從土壤中分離出來，達到利用污水的目的；用于農藥填充劑，防止地下害蟲；用于移栽植物，既運輸方便，又提高成活率；
（四）家禽及畜牧業上的應用
在這個領域，國外已取得的成效主要是：作為家禽及畜牧的喂養生長加速劑，可使生長速度加快，內含量提高，脂肪比降低，并節約喂養成本；作家禽和畜牧的助消化劑，使飼料達到良好的吸收作用用于稀釋劑，珍珠巖，珍珠巖混入混合物料中，可以吸收家畜飼料中的農藥，減少家畜肌體內和奶品中污染物的含量，在奶牛飼料中，還可產出低脂肪牛奶和使奶中脂肪含量穩定；作為家禽或牲畜的褥草，從而造成適合家禽。家畜的生長環境以及作為家禽或牲畜的粗飼料補充劑等等。
（五）在水產養殖業中的應用
作為生物網，可以用來消除水中的浮游漂浮物，從而避免魚類的病害，過到矬康成長作為清除養殖中的毒素。作為長期供養劑，以減少魚的死亡，在長距離運送活魚或魚苗時，由于珍珠巖具有解除水中有害微生物可以提高活魚率和魚苗運輸量等等
（六）其他領域的應用珍珠巖還可以用作公路材料過到耐磨、防裂，并能吸收汽車在路面上行駛時的低頻噪音：輕工、化工的應用領域更廣如：硬泡沫料中的氣泡發生體：梭技術工作模耐火的聚乙稀薄膜：用于提取氨基酸原料；硅氧烷涂料；瓷體增白劑；泡沫滅火劑等其它還可用于環保、日用品、冶金工業、制造合成沸石等等總之，珍珠巖在國外，推廣應用范圍很廣，利用潛力也很大。
二、生產技術進步概況
（一）窯爐工藝改造有了突破性的進展一個珍珠巖企業，工藝設備以及技術經濟指標的先進落后，珍珠巖焙燒窯爐的焙燒工藝是否合理，將起決定性的作用。這方面同樣經歷了三個發展階段：1967年到1975年，立窯的班產量停留在50m3以下，南于班產量低。因此，單耗、成本都比較高1976年到1984年。窯爐班產量徘徊在100m3左右平均突破120m3。1986年后。通過對珍珠巖立窯工藝的大膽改革創新，創建了雙曲線窯型從而使珍珠巖立窯的年平均班產量達到200m3左右比國際上先進窯爐的產量提高20%以上每立方膨脹珍珠巖的生產能耗，由15萬大卡，下降到10萬大卡以下，個別達到八萬大卡。這種窯型全同已有四家，小步廠家，正在引進這項技術，進行珍珠巖焙燒工藝的根本改革。個別廠已采用微機等控制措施進一步穩定提高產量質量
（二）改革能源結構降低生產成本
我國能源供應仍然緊張液體燃料更為緊張，隨著油價的提高，珍珠巖的生產成本也上去了，因此，如何改變能源結構，推廣煤粉膨脹珍珠巖工藝技術，是珍珠巖行業的緊迫任務。吉林省教化市珍珠巖廠，原以油為燃料，三年虧本12萬元，通過對立窯的燒油工藝。改燒煤粉后，煤粉單耗已降到20kg/m以，單能耗成本比燒油降低12倍以上，當年投產的煤粉工藝，人均創利2500元/年，產品質量，基本都是一類料多年虧本的企業。經過一年多的努力，可以全部15還清債務，隨著珍珠巖生產煤粉工藝的推廣，不但可以大大降低膨脹珍珠巖的生產成本。同時還可以為國家節約大量液體燃料。
（三）發展新品種提高珍珠巖制品的絕熱性能擴大珍珠巖的應用范圍
1膨脹珍珠巖保溫芯板在我國膨脹珍珠巖在建筑上應用較少的原因之一。主要是高效能的膨脹珍珠者加上粘結劑后。提高了制品的密度和導熱系數。加上施工應用技術等問題沒很好雕決，因此影響了膨脹珍珠巖高效保溫材料的特性。中國建筑科學研究院建筑工程材料及制品研究所，研制成功的膨脹珍珠巖溫芯板，打破了傳統的做法不用膠結料而是直接用膨脹珍珠巖和料薄膜為土要原材料。采用專門工藝復合而戰的一種高效能保溫隔熱夾芯材料這種板的主要特性是：
（1）外型尺寸規整與”袋裝珍珠巖和”珍珠巖被相比，外形尺寸規整。是一種定型產品可根據設計要求，加工成小圊厚度的板材，在屋面和墻體保溫工程中使用鋪裝十分方便。
（2）密度小，保溫性能好膨脹珍珠巖保溫芯板。與其他高效自保溫材料的主要性能，見表1：
（3）投資少，價格低。芯板具有與巖棉保溫板、聚苯保溫板相當的性能。坦由于其生產工藝比較簡單，一次性投資少，年產3000～5000m的生產線投資僅15萬元左右，因而價格也較低。北京地區每立方米為180元，是廉價的高效能保溫材料。
（4）不污染環境。施工方便。由于芯板由塑料薄膜包裹，處于密封狀態，在運輸和施工中不朽染環境，不刺人。深受施工人員的歡迎。
2 膨脹珍珠巖軟板由南京玻璃纖維研究設計院研制成功的膨脹珍珠巖軟板。是以膨脹珍珠巖為原料配以化工原料，經機械固化等生產工藝制戚。該板柔軟無塵、無刺癢、隨意彎曲、裁剪加工、折、修復方便，該板密度：3s～60kg/m，導熱系數0。04～0。049Ｗ/m。k，使用溫度小平500℃，系阻燃材料。由于具有纖維保溫材料的特性。因此，可以用于異型設備以及法蘭。凡爾等零部件保溫，施工方便，已申報專利。并有個別廠已組織生產。
3 微孔憎水膨脹珍珠巖絕熱制品保溫材料的密度和孔徑，是提高保溫材料保溫隔熱效果的重要指標。目前市場上廣泛采用的水泥瀝青水玻璃等珍珠巖制品。由于密度大。一般在300kg/m3以上。孔徑大，一般在30左右，而微孔硅酸鈣、纖維保溫材料的孔徑一般小于s，因此珍珠巖制品的絕熱性能，就不如礦棉、巖棉、玻璃棉和微孔硅酸鈣制品。為了提高珍珠巖保溫制品舶性能。趕超國際珍珠巖制品的先進水平，上海市科委于1985年下達《高性能膨脹珍珠巖隔熱制品研制》課題。由上海市建筑科學研究所負責與上海市金衛新型保溫材料聯營廠協作，經過多年的探索實踐研制成功了高性能憎水珍珠巖絕熱制品。其性能接近微孔硅酸鈣�；具_到日本80年代JISA珍珠巖保溫材料的水平。
4 珍珠巖助濾器作為啤酒等飲料傳統用的過濾材料硅藻土，1913年開始生產使用。美國1946年就開始研制生產珍珠巖助濾劑。經過20多年的推廣應用。先進國家珍珠巖應用于助濾劑的占珍珠巖總產量20%以上。我國北京豆店磚瓦廠、錦州珍珠巖廠，先后從美國引進珍珠巖助濾劑全套工藝設備均已先后投產推廣應用。產品規格可分快速和慢速幾種。此外，用膨脹珍珠巖還可研制復合肥料和除草劑等農用產品。
三、珍珠巖工業前景展望
我國珍珠巖資源豐富質量好，分布面廣。如：福建、浙江湖北安徽、黑龍江、新疆、內蒙等地均已大量開采推廣應用。珍珠巖加工工藝比較簡單、投資省、見效快，全國已有廠礦企業千余家年產膨脹珍珠巖及制品500m3，占我國保溫材料年銷售量50%以上。且由于珍珠巖的特殊功能�？蓮V泛用于工業、農業、交通運輸等領域。并正在向廣度、深度開拓更多的應用領工業的發展歷史來看。這方面的潛力和后勁還是很太的。尤其是珍珠巖生產能耗、成本、市場價格與其它保溫材料相比，都比較低，使其更具有潛在的競爭能力。如以能耗為例。礦棉、玻棉能耗為75kg/m3標煤。膨脹珍珠巖為20kg/m3。惜水珍珠巖制品200kg/m3，微孔硅酸鈣為500kg/m3。主域，開發更多的新品種。從國外珍珠巖工業的發展歷史來看。這方面的潛力和后勁還是很太的。尤其是珍珠巖生產能耗、成本、市場價格與其它保溫材料相比，都比較低，使其更具有潛在的競爭能力。如以能耗為例。礦棉、玻棉能耗為75kg/m3標煤。膨脹珍珠巖為20kg/m3。惜水珍珠巖制品200kg/m3，微孔硅酸鈣為500kg/m3。主域，開發更多的新品種。