産品概述
陶粒砂，顧名思義，就是陶質的顆粒，較細的稱之為砂，又名石油壓裂支撐劑。外觀特征大部分呈圓形或橢圓形球體，但也有一些仿碎石陶粒呈不規則碎石狀。陶粒的外觀顔色因所采用的原料和工藝不同而各異。焙燒陶粒的顔色大多為暗紅色、赭紅色，也有一些特殊品種為灰黃色、灰黑色、灰白色、青灰色等。
分類
按原料分類
(1)鋁釩土陶粒砂
以優質鋁釩土、煤等多種原材料，經過破碎，細碎，粉磨、制粒和高溫燒結等多道工藝制作而成，具有耐高溫、高壓、強度高、導流能力強、及耐腐蝕等特點，主要用于油田井下支撐，以增加石油天然氣的産量，屬環保産品。是天然石英砂、玻璃球、金屬球等中低強度支撐劑的替代品，對增産石油天然氣有良好效果。也是目前需求量最大的陶粒砂品種之一，也叫石油壓裂支撐劑陶粒砂。
(2)粉煤灰陶粒砂
以固體廢棄物為主要原料，加入一定量的膠結料和水，經加工成球，燒結燒脹或自然養護而成，粒徑在5㎜以上的輕粗集料，簡稱粉煤灰陶粒。
(3)黏土陶粒砂
以黏土、亞黏土等為主要原料，經加工制粒，燒脹而成的，粒徑在5㎜以上的輕粗集料，稱為黏土陶粒。
(4)頁岩陶粒砂
又稱膨脹頁岩。以黏土質頁岩、闆岩等經破碎、篩分，或粉磨後成球，燒脹而成的粒徑在5㎜以上的輕粗集料為頁岩陶粒。頁岩陶粒按工藝方法分為:經破碎、篩分、燒脹而成的普通型頁岩陶粒;經粉磨、成球、燒脹而成的圓球形頁岩陶粒。
黏土陶粒、粉煤灰陶粒、頁岩陶粒适用于保溫用的、結構保溫用的輕集料混凝土，也可用于結構用的輕集料混凝土，頁岩陶粒的主要用途是生産輕集料混凝土小型空心砌塊和輕質隔牆闆。
(5)垃圾陶粒砂
随着城市不斷發展壯大，城市的垃圾越來越多，處理城市垃圾，成為一個日益突出的問題。垃圾陶粒是将城市生活垃圾處理後，經造粒、焙燒生産出燒結陶粒。或将垃圾燒渣加入水泥造粒，自然養護，生産出免燒垃圾陶粒。垃圾陶粒具有原料充足、成本低、能耗少、質輕高強等特點。垃圾陶粒除了可制成牆闆、砌塊、磚等新型牆體材料外，還可用作保溫隔熱、樓闆、輕質混凝土、水處理淨化等用途，具有廣闊的市場。
(6)煤矸石陶粒砂
煤矸石是采煤過程中排出的含碳量較少的黑色廢石，是我國排放量最大的固體廢棄物，其排放與堆積不僅占用大量耕地，同時對地表、大氣造成了很大污染。煤矸石的化學成分與黏土比較相似，煤矸石含有較高的碳及硫，燒失量較大。隻有在一定溫度範圍内才能産生足夠數量黏度适宜的熔融物質，具有膨脹性能。根據它的特點，我國已研制出煤矸石陶粒砂。
煤矸石陶粒砂是将符合燒脹要求的煤矸石經破碎、預熱、燒脹、冷卻、分級、包裝而生産出來的。得到的陶粒砂産品質量完全符合國家标準，部分技術指标超過國家标準，達到了國外同類産品質量，該産品具有創新性、先進行、屬環保類産品。
(7)生物污泥陶粒
污水處理廠處理完污水後所産生的、并含有大量的生物污泥，生物污泥有的制成農用肥，有的直接用于綠化，也有的排放到海裡或者焚燒，這樣會造成二次生态環境污染。以生物污泥為主要原材料，采用烘幹、磨碎、成球、燒結成的陶粒，稱為污水處理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土來燒制陶粒既節省黏土，又保護農田，也起到了一定的環保作用。
(8)河底泥陶粒
大量的江河湖水經過多年的沉積形成了很多泥沙。利用河底泥替代黏土，經挖泥、自然幹燥、生料成球、預熱、焙燒、冷卻制成的陶粒稱為河底泥陶粒。利用河底泥制造陶粒，不但會減少建材制造業與農業用地争土，而且還為河底泥找到了合理出路，解決了河底泥的二次污染問題，達到了廢棄物資源化的目的。
按強度分類
(1)高強陶粒
根據(輕集料及其試驗方法)GB/T17431.1-1998新标準，高強陶粒是指強度标号不小于25MPa的結構用輕粗集料。其技術要求除密度等級、筒壓強度、強度标号、吸水率有特定指标外，其他指标(顆粒級配、軟化系數、粒型系數、有害物質含量等)與超輕、普通陶粒相同。生産高強陶粒時産量較低，耗能較大，附加值高，銷售價格比超輕陶粒、普通陶粒高50%左右。用高強陶粒配制高标号及預應力輕骨料混凝土必須均質。
(2)普通陶粒
根據《輕集料及其試驗方法》GB/T17431.1-1998新标準，普通陶粒是指強度标号小于25MPa的結構用輕粗集料。普通陶粒應用較廣，市場潛力大。
按密度分類
(1)一般密度陶粒
一般密度陶粒是指密度大于500kg/m3的陶粒。它的強度一般相對較高，多用于結構保溫混凝土或高強混凝土。
(2)超輕密度陶粒
超輕密度陶粒一般是指300~500kg/m3的陶粒。這種陶粒一般用于保溫隔熱混凝土及其制品。
(3)特輕密度陶粒
特輕密度陶粒是指小于300kg/m3的陶粒。它的保溫隔熱性能非常優異，但強度較差。一般用于生産特輕保溫隔熱混凝土及其制品。
按形狀分類
(1)碎石形陶粒
碎石型陶粒一般用天然礦石生産，先将石塊粉碎、焙燒，然後進行篩粉;也可用天然及人工輕質原料如浮石、火山渣、煤渣、自然或煅燒煤矸石等，直接破碎篩分而得。
(2)圓球形陶粒
圓球形陶粒是采用圓盤造粒機生産。先将原料磨粉，然後加水造粒，制成圓球再進行焙燒或養護而成。目前我國的陶粒大部分是這種品種。
(3)圓柱形陶粒
圓柱型陶粒一般采用塑性擠出成型。先制成泥條，再切割成圓柱形狀。這種陶粒适合于塑性較高的等黏土原料，産量相對較低。圓柱料坯若采用回磚窯焙燒，圓柱體在窯内滾動成橢圓形。
按性能分類
(1)高性能陶粒
高性能陶粒是指強度較高、吸水率較低、密度較小的焙燒或免燒陶粒。輕集料的資源豐富，品種繁多。它有天然輕集料、固體廢棄物輕集料和人造輕集料之分。根據它們的生成條件及性能看來，可以用來配制高性能混凝土的隻有經特殊加工的高性能陶粒。國外一般稱它為高性能輕集料，在我國也可稱它為高強陶粒。
高性能陶粒是采用合适的原材料，經特殊加工工藝，所制造出的不同密度等級、高強度、低孔隙率、低吸水率的人造輕集料。這種輕集料的某些性能與普通密實集料相似，與普通輕集料相比性能更為優越。
(2)普通性能陶粒
普通性能陶粒是相對于高性能陶粒而言。即它的強度比高性能陶粒略低。孔隙率略高、吸水率也高。但它的綜合性能仍優于普通集料。
性能特點
1、密度小、質輕
陶粒自身的堆積密度小于1100kg/m3，一般為300~900kg/m3。以陶粒為骨料制作的混凝土密度為1100~1800kg/m3，相應的混凝土抗壓強度為30.5~40.0Mpa。陶粒的最大特點是外表堅硬，而内部有許許多多的微孔。這些微孔賦予陶粒質輕的特性。200号粉煤灰陶粒混凝土的密度為1600kg/m3左右，而相同标号的普通混凝土的密度卻高達2600kg/m3，二者相差1000kg/m3。
2、保溫、隔熱
陶粒由于内部多孔，故具有良好的保溫隔熱性，用它配制的混凝土熱導率一般為0.3~0.8W/(mok)，比普通混凝土低1~2倍。所以，陶粒建築都有良好的熱環境。
3、耐火性優異
普通粉煤灰陶粒混凝土或粉煤灰陶粒砌塊集保溫、抗震、抗凍、耐火等性能于一體，特别是耐火性是普通混凝土的4倍多。對相同的耐火周期，陶粒混凝土的闆材厚度比普通混凝土薄20%。此外，粉煤灰陶粒還可以配制耐火度1200℃以下的耐火混凝土。在650℃的高溫下，陶粒混凝土能維持常溫下強度的85%。而普通混凝土隻能維持常溫下強度的35%~75%。
4、抗震性能好
陶粒混凝土由于質量輕，彈性模量低，抗變形性能好，故具有較好的抗震性能。在1976年唐山大地震中，天津建造的4棟陶粒混凝土大闆建築均基本完好，并能照常使用。而其周圍相當數量的磚混建築都不同程度地受到震害。這雖然與建築結構體系有關，但是陶粒混凝土具有優良的抗震性能也是一個重要原因。1976年意大利費留利地區發生9級的強烈地震，統計資料表明，磚混建築物損壞率達40%~60%，框架結構黏土空心磚建築損壞率為33%，而陶粒混凝土建築損壞率隻有5%。陶粒的抗震性能由此可見。
5、吸水率低，抗凍性能和耐久性能好
陶粒混凝土耐酸、堿腐蝕和抗凍性能優于普通混凝土。250号粉煤灰陶粒混凝土，15次凍融循環的強度損失不大于2%。1976年有關部門對全國自1985年以來所建的陶粒混凝土工程進行了實測，結果表明，無論是預制的還是現澆的，室内的與室外的，所含鋼筋均未鏽蝕，測的碳化深度一般不大于30㎜，後期強度還可以繼續增長。由此可見，陶粒混凝土是一種優良的建築材料，應大力推廣使用。
6、石油壓裂支撐效果極好
石油支撐劑又叫石油壓裂支撐劑。在石油天然氣深井開采時，高閉合壓力低滲透性礦床經壓裂處理後，使含油氣岩層裂開，油氣從裂縫形成的通道中彙集而出，此時需要流體注入岩石基層，以超過地層破裂強度的壓力，使井筒周圍岩層産生裂縫，形成一個具有高層流能力的通道，為保持壓裂後形成的裂縫開啟，油氣産物能順暢通過。用石油支撐劑随同高壓溶液進入地層充填在岩層裂隙中，起到支撐裂隙不因應力釋放而閉合的作用，從而保持高導流能力，使油氣暢通，增加産量。
7、淨水效果好
通常做均質濾料用于水處理效果最好，它表面光滑、過濾阻力小、耐磨損、不破碎、不結塊、易再生、一般不更換。
8、抗滲性優異
據多次測試，陶粒混凝土的抗滲性能優于普通混凝土。以20MPa陶粒混凝土與普通混凝土為例，經多次測試進行比較，普通混凝土的抗滲指數為B6，而陶粒混凝土則可達到B18至B25。1970年天津用20MPa的陶粒混凝土建造的防空通道(深3m，地下水位0.9m)，至1980年檢查時沒有發現滲漏現象。甯波建造的兩條20MPa陶粒混凝土囤船(載重量80t)，水上作業13年，從未出現滲漏現象。因此陶粒混凝土是制作水壩，地下工程的優良建築材料之一。
9、抗堿集料反應能力優異
陶粒混凝土不但耐腐蝕(酸、堿)性能優于普通混凝土。而且具有優異的抗堿集料反應能力。
混凝土的主要成分是水泥和集料。集料包括碎石和砂子，如果石子和砂子這些集料是白雲石、石灰石或其他含有SiO2的岩石，如蛋白石、火山岩等，水泥中的堿就會和這些集料發生堿集料反應，引起岩石礦物解體或造成膨脹使混凝土開裂而崩潰，造成建築破壞。這就是堿集料反應。每年國内國外都有大量的建築物因混凝土的堿集料反應而損毀。美國20世紀80年代，統計全國50萬座公路橋梁，其中有20萬座因堿集料反應造成不同程度的毀壞。全世界每年因堿集料反應造成的損失可以達上千億美元。
由于陶粒不含有這些火性岩石成分，堿含量也非常低，所以它在使用過程中不會與水泥發生堿集料反應。至今為止，國内外的陶粒混凝土建築，還沒有發現一起堿集料反應的事例。事實已經表明，陶粒具有優異的抗堿集料反應能力，可在一定程度上增加安全性，延長建築物的使用壽命。
10、适應性強
經國内外幾十年生産實踐證明，根據各地資源條件不同，可分别采用黏土、頁岩、粉煤灰或其他固體廢棄物生産陶粒。根據用途不同和市場需要，可以生産不同堆積密度和粒度的陶粒産品(超輕陶粒、結構保溫用陶粒、結構用陶粒)，也可生産有特殊用途的陶粒，如耐高溫陶粒、耐酸陶粒和花卉陶粒等。
在使用陶粒時，可按實際需要采用不同類型的陶粒配制不同密度和強度等級的無砂大孔、全輕、超輕鋼筋或預應力混凝土;可以預制成各種類型的牆體制品和建築構件，也可用于填充，現澆，滑模等施工作業。對于各種建築體系，如框架填充或自承重砌塊建築、一模三闆、全裝配大闆、内澆外挂、全線澆滑模建築等都能适用。任何建築物中的牆體(砌塊、外牆闆、内隔牆條闆)，樓闆、屋面闆、梁柱和部分基礎等，都可用陶粒混凝土來制作，這是其它任何一種新型牆體無法比拟的。
11、觀賞效果好
由于陶粒色彩豐富，形态美觀，又具有良好透氣透水特性，因此在園藝、水族上應用範圍廣泛。
用途
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。特别由于陶粒密度小，内部多孔，形态、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。利用陶粒這些優異的性能，可以将它廣泛應用與石油壓裂支撐劑、建材、耐火、保溫材料、淨水、園藝、食品飲料、化工等部門，應用領域越來越廣，還在繼續擴大。
在陶粒發明和生産之初，它主要用于建材領域，由于技術的不斷發展和人們對陶粒性能的認識更加深入，陶粒的應用早已超過建材這一傳統範圍，不斷擴大它的應用新領域。陶粒在建材方面的應用，已經由100%下降到80%，在其他方面的應用，已占20%。随着陶粒新用途的不斷開發，它在其他方面的比例将會逐漸增大。
生産設備
生産陶粒的主體設備主要包括：原料貯存倉、降塵室、引風機、主窯體、噴煤系統、控制櫃等。其中原料倉下部的喂料器、窯體轉速和拱煤量均為無級調速，以便調整其工藝參數，在保證産品質量的前提下獲得最大的産量。
生産頁岩陶粒的輔助設備有：破碎機、篩選機、皮帶輸送機、上料機、出料機等。
生産粉煤灰及黏土陶粒的輔助設備有：輪碾機、雙軸攪拌機、制粒機、篩選機、上料皮帶機等。
生産工藝
1、破碎：
開采的鋁礬土，塊度一般為300~500mm左右，含有少量的水分。一般采用颚式破碎機和錘式破碎機組成的二級破碎系統，将其粒度控制在≤8mm。
進廠後的鋁礬土，可以根據品位的不同，分開堆放。使用時根據指标搭配使用。
在生産陶粒砂的過程中通常加入錳（Mn）元素以降低燒結溫度并将産品染成深色。目前國内大多廠家采用低品位(含量~50%)的錳礦或錳灰作為錳元素的來源。
2、配料：
鋁礬土、錳粉、回料等幾種物料，分别被輸送到各自的料庫，庫下設置調速皮帶秤實現物料自動配料計量。
3、粉磨：
一般采用烘幹兼粉磨的球磨機，配套高效選粉機，組成閉路系統。這樣粉磨的效率高。
烘幹物料的熱風可以來自于回轉窯的廢氣，做到餘熱利用；也可以設置專門的熱風爐。
4、制球：
出磨的生料粉在生料庫内儲存。一般設置2~3個庫，可以單獨出料，也可以多庫搭配出料。
生料粉被送入一個小料倉，料倉下設置螺旋計量裝置或者調速皮帶秤裝置，計量生料量。該生料進入盤式制球機。同時，采用流量計可以計量水的多少，由管道泵把水噴入盤式制球機裡面。制球機旋轉過程中，可以制成各種粒徑的料球。
料球出盤後，由皮帶機送入篩分裝置，合格的進入回轉窯，過大的返回到原料粉磨流程。
可以根據不同窯的産量，配備不同數量的盤式制球機。
該制球系統自動化程度高，工藝連續，配套袋式收塵器後，可以實現崗位粉塵達标，淨化崗位作業環境。
5、煅燒：
料球進入帶有一定斜度的回轉窯進行煅燒，随着回轉窯的旋轉，料球向窯頭滾動，同時煤粉從窯頭噴入窯内燃燒，料球在回轉窯内被煅燒成強度很高的陶粒砂。
煤粉燃燒器可以采用單風道噴煤管，簡單可靠，一次風量高；也可以采用多風道燃燒器，一次風量可以降低為煤粉燃燒所需風量的8%，提高了入窯二次風量，節能效果顯着。多風道燃燒器分為外軸流風、煤風、内軸流風等，火焰形狀非常容易調節。
煤粉的計量可以采用轉子式計量秤或者科氏力秤，精确控制下煤量，穩定窯内熱工制度。
6、煤粉制備：
煤粉的制備可以采用球磨或者立磨，可以從窯頭罩抽取熱風烘幹煤粉。采用動态選粉機可以任意調節煤粉細度，為煤粉的充分燃燒提供了條件。
7、成品冷卻：
陶粒砂的冷卻一般采用回轉式冷卻機，工作簡單可靠，冷卻機的二次風完全入窯，配合多通道燃燒器的使用，更可以節約大量的能耗。出冷卻機的陶粒砂溫度很低，可以用手抓起來。
8、篩分：
出冷卻機的陶粒砂，可以直接輸送到多級振動篩，按要求分為多個粒徑品級。
