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加气混凝土用铝粉的应用与制备

济南微纳颗粒仪器股份有限公司2013年4月26日 10:57 点击:1351

            加气混凝土用铝粉的应用与制备

                             

 

1.哈尔滨东轻金属粉业有限责任公司,黑龙江哈尔滨 1500602.济南大学颗粒测试研究所山东济南 250022

摘要:用干式球磨法生产加气混凝土用铝粉。根据加气混凝土的生产工艺,确定其对铝粉的性能要求。在加气混凝土用铝粉的生产工艺中 ,通过实践及数据分析,确定最佳工艺参数:原料铝粉粒度 =630~280 μm;助磨剂加入量在 3.0%;铝粉磨内滞留时间为 16.6~19h

关键词:加气混凝土;铝粉;松装密度;粒度    

存;分散性差、粒度分布不均匀,生产出的加气混凝

中图分类号: TF123.7 文献标识码: B

文章编号: 1008-5548(2006)03-0045-03

Application  and  Preparation  of  Aluminum  PowderApplied  in  Lightweight  Concrete

            SONGXiao-hui1,RENZhong-jing2

 

(1.HarbinDongqingMetalPowderIndustryCo.Ltd,Harbin150060;2.InstitrteofParticleMeasurement,JinanUniversity,Jinan 250022, China)

Abstract:The aluminum  powder  applied  in  light  weight  concrete  was produced in mill by dry grinding.The aluminum  powder’s performance  was  decided  by  the  light  weight  concrete  technology.  The  aluminum  powder’s  performance  were controlled by  the  material’s  particle  size, grinding  aid’s  additions  and  grinding  time.The  practice  and  data  were  analyzed. The technical parameters were optimized,which was that material’s  particle  size  was =630~280 μm, adding 3.0% grinding  aid, grinding time was from 16.6h to 19h.

Key words: light weight  concretealuminum powderbulk  density particle size

 

为了顺应世界对资源保护的要求,我国加强了土地使用的监督,限制红砖的生产,加大对环保建材推广和应用。加气混凝土材料作为新型环保建材,得到了较快的发展。随着加气混凝土材料应用范围的扩大,其对铝粉性能的要求也越来越严格。

20世纪 90年代,我国从国外引进了亲水性铝粉的加工工艺。经过 10多年的改进,铝粉在加气混泥土材料中的使用已经很成熟。近年来,新的发气材料----亲水铝膏开始发展起来。由于铝膏生产用湿墨工艺,避免了粉尘飞扬,一部分厂家认为其安全性好,从而改用铝膏生产,但铝膏的稳定性差,无法长期保存;分散性差、粒度分布不均匀,生产出的假期混凝土砖气泡不均匀,易开裂,强度不高;固体份差别较大,配料不准确,导致发气高度不一,强度差异较大;由于铝膏的流动性差,无                                                       粉体工业用人工加料,无法达到工业化大生产的要求。

干法生产的铝粉,由于加工工艺连续,可保证质量稳定;粒度分布可控,可根据不同配方进行相应调整;流动性好,易于分散,可用于工业化大生产;安全性上,经十几年来不断改进,得到了很好的控制。

1铝粉在加气混凝土中的应用

1.1铝粉在加气混凝土中的作用机理

铝作为活泼的两性金属,能够与酸、碱反应放出氢气。铝粉能够作为加气混凝土的发气剂,就应用了铝在碱性溶液中反应的化学过程。其化学反应式如下:

Al+OH-+H2O=Al(OH)3+H2 ↑

混凝土的浇注料浆主要由水泥、砂子、石灰和水组成,属于碱性环境。在料浆中投入铝粉后与磨细生石灰或与水泥水化生成的氢氧化钙作用,结果在料浆中生成氢气泡,随着作用加剧,气泡压力上升,并传给具有一定塑粘性强度的料浆,当气体压力超过料浆的塑性极限时,料浆开始变形,也就是发气 [1]。在混凝土固化后,其内部形成蜂窝状结构,就形成了轻质的加气混凝土。加工成型后的加气混凝土密度通常小于 600kg/m3,可以浮在水面上。 1kg

铝粉可以制取 1.25m3的氢气。铝粉的性质决定加气节能混凝土的结构,它对混凝土的质量有决定性的影响 [1]。为了保证加气混凝土成型后的强度和密度,就必须要控制好铝粉的反应速度与混凝土料浆的固化速度协调统一,而且要通过调整铝粉的发气率来控制加气混凝土的孔隙率,即加气混凝土的密度。加气混凝土的密度是其主要性能指标,根据密度的不

同,加气混凝土分为:600级、 500级、 400级。目前国内大多数厂家生产的产品为 600级和 500级, 400级的产品仍处于试验阶段,未能批量生产。

1.2铝粉对加气混凝土的影响

根据多年的实践及加气混凝土厂家使用情况,铝粉的发气率、发气速度、粒度、松装密度对加气混凝土的性能有较大影响。

铝粉的发气率影响着加气混凝土对铝粉的消耗。以加气砖为例,铝粉发气率达到 90%时,单耗在 0.5 kg/m3;当铝粉发气率达到 84%时,单耗在0.53 kg/m3

铝粉的发气速度受到铝粉质量和混凝土碱度两个方面的影响,由于混凝土碱度过大,会降低加气混凝土材料的强度,因此,一般通过控制混凝土碱度、调整铝粉质量来确保加气混凝土材料的内在质量。铝粉发气速度过快,导致发气的利用率降低、加气混凝土材料的孔隙不均匀或后期混凝土膨胀高度不够;发气速度过慢,导致塌模或尾气开裂。铝粉的发气速度应与混凝土的凝结速度匹配,根据多数厂家使用情况,在使用普通 425#硅酸盐水泥时,一般应控制铝粉发气在 1620min内结束。

粒度是铝粉的重要物理指标,直接影响发气速度,进而影响加气混凝土的内在质量。随着铝粉粒度的增大,发气率增大,发气时间延长,会产生后期尾气开裂现象;铝粉粒度过细,则发气速度很快,发气时间缩短,发出气体的利用率降低,单耗提高。

松装密度是铝粉径厚比的表观表示形式,它和粒度一起控制着铝粉的粒度形状,这一指标影响着铝粉的发气速度曲线,进而影响加气混凝土材料的内在质量。松装密度越高,铝粉的粒度越接近球形,发气速度曲线越平缓,发气时间越长,严重时可导

致塌模或尾气开裂;松装密度越低,铝粉的粒度形状越表现为鳞片状,发气曲线越陡,发气时间越短,严重时导致气块高度不足。多数厂家接受了松装密度在 0.140.2g/cm3的铝粉。

经多年的探讨和实践,可以确定加气混凝土用铝粉的性能应满足如下的指标:

发气率 ≥85%

 

发气时间 620min之内,发气量 73~76mL

松装密度控制在 0.140.2g/cm3

粒度控制在 d50=2555 μm

2铝粉的工艺控制

2.1铝粉的加工工艺

干法铝粉和湿法铝膏的加工工艺流程分别如图 1、图 2所示。干法球磨工艺生产的产品为片状铝粉,湿法球磨工艺生产的产品为铝膏。这里主要对干法生产的片状铝粉加以阐述。

 

1 干法铝粉的加工工艺

 

2湿法铝膏的加工工艺

2.2铝粉的工艺控制

铝粉工艺指标通过喷铝粉的粒度、油脂(助磨剂)加入量、铝粉在球磨机内的滞留时间来控制。

2.2.1喷铝粉的粒度分布

喷铝粉即为磨制加气混凝土用铝粉的原料,喷铝粉的粒度分布影响到铝粉在球磨机内的滞留时间,也影响到铝粉的松装密度,进而影响发气率和发气速度。

在其他条件不变的前提下,随着喷铝粉粒度的增大,铝粉在球磨机内滞留时间变长,铝粉松装密度变小,发气率降低,发气速度增加。如图 3、图 4所示。

2.2.2铝粉粒度、松装密度的控制

铝粉粒度的控制主要通过调节主循环系统风量及油脂加入量来完成。

 

3铝粉发气率与喷铝粉粒度关系图

 

4铝粉发气时间与喷铝粉粒度关系图

随着主循环系统风量的加大,铝粉在球磨机内滞留时间变短,产品粒度变大;随油脂加入量的减少,产品粒度也变大,松装密度变大。如果油脂加入量太大,铝粉在球磨机内滞留时间太长,就会出现过粉碎。产品粒度很细,颜色变黑,这是十分危险的。这种产品极易氧化并燃烧,在生产、运输、使用过程中应特别加以注意,防止其自燃。

铝粉粒度、松装密度与油脂加入量的关系如图 5、图 6所示。

2.2.3铝粉在球磨机内的滞留时间

铝粉在球磨机内的滞留时间,表现为单班产量的变化。出料越快,则班产(8h)越高。出料的快慢可以通过调整毛料粒度、油脂加入量以及系统主风量来控制。出料越快,产品的粒度越粗,松装密度越高,发气率越高,发气时间越长,如图 7、图 8所示。

5铝粉粒度与油脂加入量关系图

 

6铝粉松装密度与油脂加入量的关系图

根据上图的规律,在铝粉的生产中,班产应控制在 420~480kg之间。这时铝粉在球磨机内的滞留时间可按下式[2]计算

t =1/m

式中,t ————滞留时间,hm————小时产量,t

从而可以计算出铝粉在球磨机内的滞留时间约为 16.619h,这与投毛料生产时首次的出料时间是相符的。

 

7班产与发气率关系曲线

 

8班产与发气率关系曲线

 3结论

根据上面的分析,发气铝粉在生产过程中应主要控制以下参数:

毛料粒度(d97) 630280μm之间;

油脂加入量:3.0%

铝粉在球磨机内滞留时间:16.619h

随加气混凝土材料对容重要求的不断降低,其所用铝粉的各项指标也会有更加严格的要求。在这种情况下,精确的控制毛料粒度、油脂加入量以及铝粉在球磨机内滞留时间,才能合理调整铝粉粒度、松装密度,相应的保证铝粉的发气速度和发气率,从而保证加气混凝土质量的提高。

 

 

(来源: 济南微纳颗粒仪器股份有限公司


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