輕質節能泡沫陶瓷墻體材料生產工藝及成套設備介紹

鐘路生

(廣東摩德娜科技股份有限公司 廣東 佛山 528222)

1 輕質墻體材料發展概況

1.1 國家政策要求

據資料顯示，2013年全國房地產開發投資86 013億元，比上年增長19.8%，房地產開發企業房屋施工面積665 572萬m2，比上年增長16.1%。由此可見，城鄉建設的發展有力地帶動了房地產的發展，而與之配套的墻體材料需求與日俱增。其中新型墻體材料主要有：燒結多孔磚和空心磚、蒸壓(養)磚(蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚)、墻用砌塊(粉煤灰砌塊、蒸壓加氣混凝土砌塊、混凝土小型空心砌塊、輕骨料混凝土小型空心砌塊)等。

國家工信部發布的《新材料產業“十二五”發展規劃》預測，在“十二五”期間，我國新型墻體材料需求將超過230億m2/年，保溫材料產值將達1 200億元/年，到2015年底，新型墻體材料比例可達到80%。主要推廣高效阻燃安全保溫隔熱材料、新型墻體材料、超薄型陶瓷板(磚)等建筑節能材料，提高建筑材料抗震防火和隔音隔熱性能。

1.2 市場狀況

在實際應用中，墻體材料使用非常廣泛，新型墻體材料占比還是偏少。在我國幾千年的歷史中從城墻到秦磚漢瓦，實心粘土材料已深入人心，固有的看法根深蒂固。據了解，我國每年生產實心粘土磚近6 000億塊，耗用土地約66萬畝。若按照0.40元/塊計算，產值將高達2 400億元/年，是“十二五”期間新型墻體材料預計用量的2倍之多。在國家政策和環保需求的雙層壓力下，實心粘土磚正日益退出市場，市場將被新型墻體材料填補。除了上述砌塊材料外，還有一些新型輕質墻板材料如：彩鋼夾芯板、發泡水泥復合板、輕骨料混凝土條板、GRC輕質隔墻板、纖維增強硅酸鈣板、氧化鎂板材、泡沫混凝土板材等。

2 輕質墻體材料的研究

陶瓷產品在生產過程中需要消耗大量的粘土和砂石等礦產資源，原料處理、成形、干燥和燒成等工序又需要消耗大量的能源，并產生大量的工業固體廢渣，是一個典型的高能耗、高污染和資源消耗型行業，給整個社會的資源和能源消費帶來了很大的壓力。

廣東摩德娜公司首先利用陶瓷廠的工業廢渣結合頁巖、低質原料和微量的添加劑，研制出拋光廢料生產節能泡沫陶瓷，應用于建筑保溫[1]和做輕質板材[2]，產品性能優異。公司繼而又利用珍珠巖、煤矸石、粉煤灰、稀土尾礦[3]、鐵礦渣、花崗巖尾礦等低質無機材料生產輕質節能墻材方面也取得了長足的進展，并且在部分配方結構中的廢料占比高達96%，真正實現了循環經濟，變廢為寶(見圖1、圖2)。圖1為輕質墻體材料樣品。圖2為泡沫陶瓷，其中圖2(a)為容重小于200 kg/m3的泡沫陶瓷，該產品不是任意材料和工藝都能實現的，對原料的選擇有特殊的要求。 圖2(b)為用冶煉鋼鐵的爐渣、機械廠廢棄的金屬研磨粉末研制的泡沫陶瓷，廢料占比超過40%，不僅變廢為寶，而且材料的抗壓強度大。 圖2(c)為用焦化廠的爐渣、粉煤灰、煤矸石研制的泡沫陶瓷，廢料占比超過40%，發泡比例達3倍。 圖2(d)為稀土尾礦研制的泡沫陶瓷，廢料占比超過60%，不僅研制的泡沫陶瓷強度較高，而且有效地為解決環保問題提供了新的途徑。

圖1 輕質墻體材料樣品

(a)容重小于200 kg/m3的泡沫陶瓷

(b)冶煉鋼鐵廢爐渣、廢棄金屬研磨粉末研制的泡沫陶瓷

(c)焦化廢渣、粉煤灰、煤矸石研制的泡沫陶瓷

(d)稀土尾礦研制的泡沫陶瓷

2.1 輕質墻體材料的主要性能

1)阻燃等級：A1級;

2)容重：140～900 kg/m3;

3)導熱系數：0.06～1.00 W/m2·K;

4)抗拉強度：0.5～3.0 MPa;

5)抗折強度：1.0～9.5 MPa;

6)抗壓強度：3.0～10.0 MPa。

2.2 材料的應用

1)框架結構的砌體(見圖3)。

圖3為非主體承重墻，它可起到減輕墻體質量，同時又具有保溫、隔熱、隔音的作用。

圖3 非主體承重墻

2)外墻保溫磚(見圖4)。

圖4為外墻保溫磚，它具有阻止室內溫度散失和室外冷風侵入的作用。

圖4 外墻保溫磚

3)俄羅斯方塊：砌體+保溫+裝飾(見圖5)。

圖5的中間層容重小于200 kg/m3,外層裝飾面的容重為500～900 kg/m3，內層為水泥預制塊。

圖5 墻體切面構成(俄羅斯方塊)

圖6 臨時板房

圖7 高級隔斷

4)快捷隔斷材料。快捷隔斷材料主要用于臨時板房和高級隔斷層。臨時板房主要具有快捷輕便，冬暖夏涼的作用(見圖6)。高級隔斷的邊框采用鋁合金材料，表面做裝飾處理(見圖7)。

5)隔音+吸音+降噪(見圖8、圖9)。主要用于高速公路、鐵路、隧道、卡啦OK廳等。

圖8 用于鐵路

圖9 用于高速公路

3 輕質墻體材料的裝備及產業化

廣東摩德娜公司依托強大的窯爐和機械裝備技術實力，近年來注重于輕質墻體材料的裝備研發，并于2011年在江蘇一方科技發展有限公司籌建日產140 m3，長228 m、寬4.6 m雙子星隧道窯；2013年在廣西碳歌環保新材料股份有限公司籌建3層裝載長239 m、寬3.1 m，日產220 m3的隧道窯；并協助廣西北流柏利新材科技發展有限公司籌建長280 m，寬4.6 m、日產180 m3的雙子星隧道窯。

據生產數據統計，一般泡沫陶瓷隧道窯每立方米產品耗氣量為100～130 m3，而雙子星隧道窯(見圖10)和3層裝載隧道窯(見圖11)每立方米產品耗氣量是45～60 m3，節能降耗效果非常明顯。

2014年11月，全球最大的泡沫陶瓷生產線在山東蒙陰正式啟動，該生產線采用摩德娜全新設計的MTK隧道窯，內寬為4.38 m，長為380 m，采用水煤氣燃料，日產320 m3泡沫陶瓷保溫材料，該項目建成投產后，將會使建筑陶瓷行業的發展水平達到一個新的高度。

圖10 雙子星隧道窯

圖11 3層裝載隧道窯

泡沫陶瓷作為新型墻體保溫材料正在成為一種趨勢，將會有力的促進輕質節能泡沫陶瓷墻體材料生產工藝技術和成套裝備研發及產業化的發展。

4 輕質墻體材料的市場前景

隨著全球環境的變差，極端天氣的增多，寒冷地區冷至-40～-50 ℃，極度嚴寒，一般的墻體材料幾乎無法抵御，加厚墻體既增加了生產成本，也增加了施工難度；而熱帶地區又是溫度居高不下，室外溫度超過40 ℃，室內溫度也超過30℃，長期使用空調導致能耗巨增。輕質墻體材料的保溫隔熱性能具有獨特的優勢，兼具高寒地區和炎熱地區所需。利用固體工業廢渣、頁巖、低質砂石等無機材料制備的輕質墻體材料更具A1級防火功能，在國家政策和政府扶持下，具有廣闊的市場空間，輕質墻體材料未來的發展前景較好。輕質墻體材料的應用及其產業化推廣，也必將為社會節能降耗做出巨大貢獻。