低温用憎水膨胀珍珠岩生产工艺 【技术领域】
本发明属低温材料技术领域，具体涉及一种低温用憎水膨胀珍珠岩生产工艺。
背景技术
火山玻璃质焙岩经冷却凝结的产物称珍珠岩；珍珠岩经破碎、分级、预热高温焙烧瞬间体积膨胀10-25倍称膨胀珍珠岩。颗粒内部呈多孔状，具有密度小、导热系数低、防火、吸音等多功能特性，除被广泛应用于建筑业、冶金、电力、化工、空分、液化天然气等领域作为绝热材料外，还可应用于农业、园林作为无土栽培基材、土壤改良剂、农药载体、动物饲料添加剂、食品工业助滤剂等等。但由于膨胀珍珠岩细微多孔结构，比表面积达10m2/g，质量吸水率根据膨胀珍珠岩不同的密度可达自身的4～9倍，而水的导热系数比空气大24倍，严重影响保温隔热的效果。为此，国内外研究了多种途径以提高膨胀珍珠岩的憎水性能。如美国专利4,889,747，曾采用乳化硅油、低聚合物碳酸氢盐、聚环氧乙烯烷碳酸氢钠、聚二甲基硅氧烷等等以不同的比例加入到膨胀珍珠岩中进行搅拌，再干燥脱水获得憎水膨胀珍珠岩；美国专利4,525,388其生产工艺：利用珍珠岩在高温焙烧膨胀过程中带出的预热，喷涂二甲基硅氧烷水溶液态乳剂，珍珠岩膨胀、喷涂憎水剂、干燥脱水一次完成，燃料采用天然气，每小时用珍珠岩矿砂454Kg，生产膨胀珍珠岩4.5m3左右。成品采用一条线输送管道一条线涂敷液态乳剂，产品粒径为150微米；韩国在珍珠岩焙烧输送产品生产线上通过分离器多点同时喷涂乳化剂，以增加乳液喷涂量达到膨胀珍珠岩颗粒表面均布喷涂憎水剂的目的；匈牙利针对膨胀珍珠岩生产过程中，流速快、成品流量大的特点，为了均布喷涂憎水剂，同时为了避免高温影响产品的憎水效果，在生产线上设置三台干燥设备，使产品焙烧膨胀、喷涂、干燥脱水一次完成获得憎水膨胀珍珠岩。北京建材研究院也曾采用在膨胀珍珠岩生产工艺上设计一台特别的气料分离装置喷涂憎水剂。以上这些生产工艺各有特点，但也有其不足，其设备比较复杂，产量也比较低。
【发明内容】
本发明目的在于提出一种设备简单、生产量高、控制方便的低温用憎水膨胀珍珠岩生产工艺。
本发明提出的低温用憎水膨胀珍珠岩生产工艺，具体步骤如下：
(1)矿砂预热。将珍珠岩矿砂放在预热炉内预热，预热温度为400-600℃，去除矿砂中附着的水份及多余的结晶水，使矿砂结晶水符合立窑高温瞬间焙烧膨胀所需的结晶水，一般控制预热后的矿砂中结晶水重量含量为2-4％。珍珠岩矿砂粒径一般可为0.15mm-5.0mm；
(2)高温焙烧。将经过预热脱水的矿砂通过负压气运或提升机送到珍珠岩窑炉，进行高温焙烧、膨胀。焙烧温度为800-900℃，焙烧时间为1-3秒，使珍珠岩的密度从1200kg/m2左右下降到40-110kg/m2，得到膨胀珍珠岩；
(3)憎水处理。在珍珠岩窑炉的出口的成品输送管线内，对膨胀珍珠岩进行憎水处理，具体是将憎水剂水溶液通过压力喷嘴均匀喷涂于膨胀珍珠岩上；
(4)烘干脱水。
本生产工艺中，憎水剂可采用碱性水溶性硅醇钠或乳化硅油。一般憎水剂与水的重量比为1∶5-1.15。
对于碱性硅醇钠，可以直接用水稀释后喷涂。对于乳化硅油，其中乳化剂的掺入量为硅油重量地1-5％，乳用剂通常使用明胶或吐温-80等非离子型表面活性剂。
本生产工艺中，憎水剂水溶液与膨胀珍珠岩的重量比为0.1∶1-1∶1，这时，憎水剂能得到均匀涂布，憎水效果也能达到所需技术指标。
由于膨胀珍珠岩呈维细颗粒，其比表面积10m2/g左右。当膨胀珍珠岩密度小于60Kg/m3时，其饱和吸水率可达到自身重量的9倍。如果直接将憎水剂和膨胀珍珠岩拌和烘干脱水，憎水剂的用量提高到膨胀珍珠岩质量的30％也达不到憎水要求，生产成本大大提高，试验证明，当憎水剂与水的比例为1∶5~15，憎水剂的用量即可下降到膨胀珍珠岩质量的5％以下。
本生产工艺中，经稀释后的憎水剂水溶液，可由泵加压，通过管道送入喷雾装置的喷嘴，使溶液形成雾状直接喷射到膨胀珍珠岩成品输送管道里，与产品接触，达到均布喷涂的目的。溶液流量由流量计控制，溶液雾化粒子的大小由喷雾装置的压力控制。溶液流量大小根据输送管道里成品流量大小而调节。
本生产工艺中，烘干脱水在成品输送管道里完成，烘干温度为230-280℃，时间为2-5秒。
本生产工艺中，珍珠岩窑炉采用双曲线立窑，在立窑出口处设置了三条成品输送管线，与此相应，憎水剂喷涂工艺也设置于三条线上。这3条输送管线分别设在1号成品沉降仓、2号成品沉降仓和旋风分离器处。
相应于本发明的生产工艺，其生产线设备主要包括预热炉、提升机、引风机、立窑、第一、第二产品沉降仓、旋风分离器、除尘器以及憎水剂溶液喷涂装置，其生产线如图1所示。
本发明生产工艺的优点是：
1、憎水膨胀珍珠岩产量高，每小时为20m3，而美国专利4525388的每小时产量为5.5m3。而且，产品憎水性能好，憎水率达90％以上。
2、窑炉适应性强，在同一窑炉内，可任意调换生产矿砂粒径为0.15mm～5.0mm的各种规格的产品。而现有的一些技术，一只窑炉仅能生产某种规格的产品。
3、珍珠岩矿砂从预热脱水、焙烧膨胀、憎水剂喷涂、烘干脱水一次性连续进行。
4、本发明的工艺参数，包括预热炉温度、立窑温度、空气流量、成品输送管流量等都可采用电脑集中控制调节，从而可确保产品质量稳定。
【附图说明】
图1为本发明工艺的生产线示意图。
图中标号：1为矿砂，2为预热炉，3为提升机，4为立窑，5为第一沉降仓，6为第二沉降仓，7为旋风分离器，8为除尘器，9为废气排放口，10为引风机。
【具体实施方式】
下面通过实施例进一步描述本发明。
实施例1，原料珍珠岩矿砂粒径为0.15～0.4mm，预热炉温度控制在400～600℃，预热脱水后的结晶水含量为2.0～3.0％，立窑温度控制在800～850℃。经高温焙烧1～3秒得到膨胀珍珠岩成品。憎水剂采用碱性硅醇钠，憎水剂与水按1∶10的重量比例配制成憎水剂水溶液，每立方米膨胀珍珠岩喷涂憎水剂3.5kg。憎水剂流量由流量计和雾化喷嘴控制。在成品管道里烘干脱水，脱水温度为250℃左右，脱水时间为2-3秒。所得到的膨胀珍珠岩的憎水率为95％以上。
实施例2，原料珍珠岩矿砂粒径为1～5mm，预热炉温度控制在400～600℃，预热脱水后的结晶水含量为2.0～3.0％，立窑温度控制在850～900℃。经高温焙烧1～3秒得到膨胀珍珠岩成品。憎水剂采用中性乳化硅油，乳化剂采用吐温-80，其憎水剂的各组份用量比例如下：
水：1.3～1.6千克，
吐温-80：12～15克，
甲基含氢硅油：0.6～0.8千克。
将上述憎水剂乳液与水按1∶10的重量比例稀释，得到憎水剂水溶液。每立方米膨胀珍珠岩喷涂憎水剂2.5kg。憎水剂流量由流量计和雾化喷嘴控制。在成品管道里烘干脱水，脱水温度为250℃左右，脱水时间为2～3秒。所得到的膨胀珍珠岩的憎水率为92％以上。