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長沙陶粒

陶粒的原料分類及粉煤灰陶粒的介紹及其在水處理方面的應(yīng)用

陶粒填料的開發(fā)研究陶粒的概念陶粒是以粘土、頁巖、煤研石、粉煤灰等為主要原料，摻加少量粘結(jié)劑、附加劑等經(jīng)加工成?；蚍勰コ汕颍俳?jīng)燒脹等工藝制成的一種人造輕型骨料。頁巖陶粒外表堅(jiān)硬，里面遍布小孔。粒徑在2mm-20mm之間。一般而言，普通陶粒比表面積為300-1000m2/m3、堆積密度為200-1000kg/m3、孔隙率達(dá)到30%以上。早期的陶粒大多采用頁巖直接燒制而成，為不規(guī)則狀。近來出現(xiàn)的球形輕質(zhì)陶粒，大多采用粘土為主要原料，添加適當(dāng)?shù)幕ぴ献雠蛎泟?，?jīng)過高溫?zé)贫?。黏土陶粒因?yàn)槠錈圃鲜丘ね恋脑?，現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用與無土栽培和花卉種植方面。

粉煤灰陶?；炷潦禽p骨料混凝土的一種，粉煤灰陶粒是以粉煤灰為主要原料，摻加適量粘結(jié)劑，經(jīng)加工成球，燒結(jié)或膨脹而成的一種人造工業(yè)廢料輕骨料。粉煤灰陶粒中，粉煤灰摻量視粉煤灰和粘結(jié)劑的性能而定。燒結(jié)法一般可達(dá)80%～90%，回轉(zhuǎn)窯法多數(shù)為30%~40%，至多可達(dá)60%~80%。由于粉煤灰陶粒自身的性能因素，使其擁有以下三大效益：

一、粉煤灰陶粒的環(huán)境效益

1、防止環(huán)境污染：粉煤灰是火力發(fā)電廠排放的工業(yè)廢渣。隨火力發(fā)電的裝機(jī)容量迅速增加，排灰量也相應(yīng)急劇增多，對(duì)環(huán)境的污染更趨嚴(yán)重。因此，當(dāng)前除大量用于筑路和造地外，積極開發(fā)粉煤灰大用量的項(xiàng)目迫在眉睫。但這些舉措仍舊不能有效的抑制粉煤灰對(duì)環(huán)境的污染，而現(xiàn)在世界上陶粒的需求量急劇增加，開發(fā)一種使用粉煤灰為主要原料的制作陶粒的方法就對(duì)此有很大的幫助了。目前粉煤灰用作混凝土摻合料比較普遍，但是受到混凝土耐久性影響的限制，粉煤灰摻量都不大。為加大粉煤灰利用量，都在進(jìn)行大摻量粉煤灰混凝土的研究和應(yīng)用實(shí)踐。
如果用粉煤灰陶粒取代天然石子作為混凝土的輕骨料，以混凝土為產(chǎn)品來計(jì)算，則單方混凝土的用灰量可大大增多。采用粉煤灰陶粒混凝土同時(shí)采用大摻量粉煤灰技術(shù)，若再用粉煤灰陶砂取代普砂，則粉煤灰在混凝土中的利用量更將急劇增大。

2、保護(hù)生態(tài)平衡：普通混凝土所用骨料幾乎都取自自然資源。大量開掘?qū)?yán)重破壞自然界的生態(tài)平衡和山區(qū)的綠化植被，禍及子孫后代。若能利用粉煤灰生產(chǎn)陶粒，將工業(yè)廢渣粉煤灰轉(zhuǎn)化成為混凝土用的骨料，則不僅開辟了新的建筑材料資源，而且保護(hù)了自然資源。

二、粉煤灰陶粒的工程效益

近年來，高強(qiáng)度高性能混凝土的研究和開發(fā)已成為混凝土行業(yè)中主要發(fā)展趨向。粉煤灰陶粒用于配制混凝土，不僅在于降低混凝土的表觀密度，而且可以使混凝土的保溫、耐火以及抗?jié)B、抗凍、抗侵蝕等耐久性能獲得顯著改善。天津市的研究和工程實(shí)踐表明，鋼筋粉煤灰陶?；炷恋目拐鹦阅軆?yōu)于普通混凝土，其基本原因：建筑物自重小，減少了地震力；粉煤灰陶?；炷恋膹椥阅Ａ康?，加長了建筑物的自震周期，從而也使地震力減小。1919年，美國建造的一艘7500t陶?；炷劣痛癝elma”號(hào)，于1922年部分沉沒在Galveston 海灣中，距今已近80年，遭受極其嚴(yán)酷的耐久性考驗(yàn)，該船體仍完好無損。陶?；炷敛牧显谒碌膰?yán)苛環(huán)境中80年沒有大的改變，這就說明了陶?；炷恋膬?yōu)異性能，抗反應(yīng)能力出眾。我國一些單位也已開始對(duì)高性能輕骨料混凝土進(jìn)行研究，永定新河高速公路兩側(cè)的引橋，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，決定引橋的上部結(jié)構(gòu)采用LC40陶?；炷链嬖O(shè)計(jì)的普通混凝土。優(yōu)化方案比原設(shè)計(jì)方案可節(jié)省混凝土13509m2，普通鋼筋254.4t和預(yù)應(yīng)力鋼筋165.4t詞。雖然使用陶粒作為骨料的成本是大于雍石子作為骨料的，但是使用陶?；炷量梢源蟠鬁p少混凝土中其他材料的使用，綜合來看是更加節(jié)省的做法。

三、粉煤灰陶粒的能源效益

粉煤灰陶粒是屬于人造輕骨料，其加工生產(chǎn)過程中必須消耗一定的能源。一般情況下，每立方米高強(qiáng)粉煤灰陶粒的電耗為40~50kWh，熱耗90~110kg標(biāo)煤。與天然石子相比，陶粒的能耗大。但是，粉煤灰陶?；炷恋谋碛^密度顯著小于普通混凝土，所以其導(dǎo)熱系數(shù)大大降低。以密度等級(jí)為1900的陶粒混凝土為例，其導(dǎo)熱系數(shù)為1.01W/m·k，而普通混凝土則高達(dá)1.80W/m.k。因此，陶粒混凝土的應(yīng)用可以大大降低建筑物的使用能耗（采暖、空調(diào)），滿足建筑節(jié)能的要求。從這點(diǎn)上講，美國曾將陶粒稱為“節(jié)能產(chǎn)品”。80年代初，上海市在嵐皋路試點(diǎn)建造了20層陶?；炷粮邔咏ㄖ?。該建筑的墻體采用鋼筋陶?；炷?，并進(jìn)行了熱工測試。對(duì)于建筑物的能耗分析認(rèn)為，由于陶粒生產(chǎn)的能耗高，建造總能耗要比采用普通混凝土增加7.15%。但由于陶?；炷恋谋匦阅芎?，每年每㎡建筑面積可節(jié)省1.1kg標(biāo)煤。這樣，11.5年即可收回所增加的一次性建造能耗。粉煤灰陶粒的其他優(yōu)異性能也等待著我們?nèi)グl(fā)掘。

再說陶粒在生物膜的應(yīng)用方面的分析：

生物膜在填料上形成的關(guān)鍵是微生物在載體表面的固定情況。

微生物在載體表面附著并實(shí)現(xiàn)固定化是微生物表面與載體表面之間的相互作用。這種相互作用的過程與微生物自身特性有關(guān)，同時(shí)也與固定載體的物理化學(xué)特性及環(huán)境因素（如pH值、離子強(qiáng)度、水力剪切力、溫度等）密切相關(guān)。微生物向載體表面的輸送有主動(dòng)運(yùn)輸和被動(dòng)運(yùn)輸兩種方式，其中主動(dòng)運(yùn)輸起著主導(dǎo)的作用。微生物轉(zhuǎn)移到載體表面后，首先形成的是可逆附著?？赡娓街鴮?shí)際上是一個(gè)附著與解析的雙向動(dòng)態(tài)過程。不可逆附著是指微生物在可逆附著過程中分泌的粘性代謝產(chǎn)物牢牢地粘封在載體表面，使得附著過程成為不可逆。不可逆附著是微生物膜群落的基礎(chǔ)。這個(gè)特性就決定了陶粒在水處理和作為濾料方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢，而陶粒的更多的使用方法正在被逐步發(fā)現(xiàn)。

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