广东建材２０１２年第２期 材料研究与应用 国内外珍珠岩概述 及其在建筑领域的应用分析 张宪圆林克辉谢红波 （广东省建筑材料研究院） 摘 要：本文概述了国内外珍珠岩矿的分布与产量，分析了膨胀珍珠岩、膨胀玻化微珠的特性及应 用现状，着重探讨了膨胀珍珠岩、膨胀玻化微珠在建筑领域的应用，并指出当前存在的相关问题以及 今后的发展方向。 关键词：珍珠岩；膨胀玻化微珠；保温砂浆；建筑节能 １前言 近年来，随着建筑节能事业的不断发展，利用珍珠 岩的膨化特性所生产的膨胀珍珠岩和膨胀玻化微珠已 被广泛应用于建筑领域。特别是在南方地区，由于膨胀 珍珠岩及其制品在防火性及耐久性方面的优异表现，受 到了设计方、施工方及用户的青睐。目前，我国珍珠岩矿 岩石 沉积岩，喷出岩（言武岩’安山岩’流蚊岩） 厂火成岩ｔ懂入培 辉长五，阂长岩，花 岩 砂产销量已居世界首位Ｉ ｘ］，受建筑市场拉动，２０１１年产 量高达２５０万吨，其中，２０１１年膨胀珍珠岩产量达１０００ 万ｍ。，玻化微珠达１５００万ｍ。，珍珠岩保温板１０００万ｍ ， 珍珠岩防火门芯板２４００万ｍ 。 变质岩｛三三岩 （犬理者、石荚者，扳患等） 膨胀珍珠岩是由珍珠岩矿砂，在高温条件（通常为 珍珠岩９５％是玻璃相，其中６５％￣７５％为无定形石 ７００ １２００￣Ｃ ）下其体积迅速膨胀而成，具有质轻、多 英。碱金属氧化物含量较高，可达８％～９％，铁着色氧化 孑Ｌ、无毒、化学稳定性好等特性，在保温隔热、吸音隔音、 物含量较少。矿石中含有不等量的石英、透长石的斑晶、防火性等方面表现出色。膨胀玻化微珠是近年来出现的 微晶，并有针状、球状等各种形态的雏晶及隐晶质矿物 种新型绿色材料，是由珍珠岩矿砂表面经过高温熔融 如角闪石、黑云母、赤铁矿等。莫氏硬度５．５～６，折光率 一玻化后的闭孔膨胀珍珠岩，在一定程度上改善了传统膨 １．４９２ １．５０２。其化学成分依矿产地不同而不同，组成 －－－７５，Ａ１２０。：９～１４，Ｆｅ ０。： 胀珍珠岩存在的吸水率大、强度低等问题，为方便论述 范围（质量百分数）为ＳｉＯ２：６８－本文将其归为膨胀珍珠岩的一种，即闭孔膨胀珍珠岩。 小，产品质量波动大，以次充好现象严重，加之对其利用 不当以及膨胀珍珠岩本身存在的各种缺陷，致使其在应 ０．９～４．０，ＭｇＯ：０．４～１．０，Ｋ２Ｏ－１．５～４．５，Ｎａ２０：２．５～ Ｏ－３．Ｏ～６．５，属于高硅、高碱玻璃质［６］。 目前膨胀珍珠岩及其制品市场混乱，生产厂家规模 ５．０，Ｈ２２．２珍珠岩矿的分布与产量 国外珍珠岩的储量基础大约为７７亿吨，其中土耳 用过程中出现了各种问题。因此，有必要全面、深刻地认 其５７亿吨，希腊３亿吨，美国２亿吨，其它１５亿吨分布 识珍珠岩，从而实现珍珠岩资源的高效利用，使其在建 于日本、菲律宾、俄罗斯、匈牙利、墨西哥和意大利等国嘲。 筑领域发挥更大的作用。 美国是最早生产膨胀珍珠岩的国家，二次世界大战后即 开始生产和应用隅］，并且在产量方面一直位于世界前 列，粗矿砂年产量在５０￣６０万吨［９］。美国珍珠岩产量从 ２００３年被希腊超越，２００６年美国本土矿砂产销量降至 自１９８４年时４５．２万吨的最低水平，这主要是铁路运输 ２珍珠岩矿概述 ２．１珍珠岩矿及其成分 珍珠岩是玻璃质的酸性火山熔岩，其含水率为２％ ～６％，因具有珍珠裂隙结构而得名，在地质学上可以归 成本的增加，从而使进口希腊矿砂更具竞争力。图２为 ——１９—— 材料研究与应用 ６。 ５。 广东建材２０１２年第２期 （２）预热的目的主要是排除矿砂中的裂隙水，并将结 ■蹦雄 ｆ柏 合水含量控制在一定范围内，原因为高温焙烧时裂隙水 和过高的结合水易使颗粒烧炸。工业上常用烘干机、逆 流式回转预热炉等设备进行预热，主要控制参数为：预 ２０ ■■ ｌ。 ０ ■■－ ■■■■ －失。卅 希腊匈牙 鬟 哥 ＿耳 热温度４００￣４５０℃，预热时间６～８分钟。 （３）焙烧目的是在矿砂软化温度范围内，使玻璃体内 的结合水迅速汽化，产生气泡的使体积膨胀，然后迅速 冷却，使气泡保留而形成多孔结构；玻化微珠（闭孔膨胀 珍珠岩）的生产是在此基础上控制熔融温度和时间，使 图２国外各主要膨胀珍珠岩生产国 ２００５和２００６年的产量 国外各主要生产国２００５年和２００６年的产量［ 。 我国珍珠岩资源丰富，蕴藏省区达２０多个，矿产主 要分布于东部的火山岩地带，产于中生代的侏罗纪、白 垩纪酸性火山岩断陷盆地中，受燕山期岩浆活动控制； 我国西部也有少数珍珠岩矿产，产于白炭纪、泥盆纪地 层中，因质量差、储量少，不具有工业价值。已探明珍珠 岩矿产地２０处，保有储量为２．６亿吨，分布于河南、黑 龙江、内蒙古、吉林、辽宁、河北、山西、浙江、山东、福建、 湖北、安徽等地。已开发的较大矿床有河南信阳、河南罗 山、辽宁建平、浙江缙云、吉林九台、山西灵丘等处。其中 信阳上天梯矿床为亚洲第一大、世界第二大非金属矿 床，珍珠岩储量为１．２亿吨［加］，而且品质较高。 我国从１９６５年开始生产膨胀珍珠岩及制品瞳］。 １９９８年矿砂产量约为６Ｏ万吨，其中河南信阳地区大约 年产３０万吨，占全国生产总量的一半ｎ 。而２０１１年矿 砂产量已达２５０万吨，居世界首位，可见我国珍珠岩工 业发展之快。 ３膨胀珍珠岩的制备 膨胀珍珠岩的生产工艺流程大致可分为矿砂制备、 预热处理、高温焙烧膨化三个阶段： （１）矿砂的产品质量，决定着珍珠岩产品质量和企业 的经济效益，是珍珠岩工业发展的基础，其杂质含量、细 度含水率、颗粒均匀性及破碎方式等均对膨胀珍珠岩产 品产生重要影响［２３。据报道，矿砂粒度较粗的２０￣６０目 矿砂经电加热膨胀后，堆积密度最小，但成球率、闭孔率 均不理想，原因是矿砂粒度较大时，难以在短时间内通 过软化点温度控制颗粒外表面凹凸及棱角部分的消除［ 。 珍珠岩矿砂的生产工艺流程见图３。 图３矿砂生产工艺流程图 ２０ 表面气孔熔融封闭而成。工业生产中常用回转窑、卧式 窑、立窑进行焙烧，常用能源为燃煤、煤气和电能。 闭孔膨胀珍珠岩的生产多用电膨化炉，也有用煤气 膨化炉。电膨化炉特点有：各区间的温度易于控制，利于 玻化过程的进行；加热温度较低，因此生产出的玻化微 珠普遍膨化倍数低，堆积密度较大（大部分在ｌＯＯｋｇ／ｍ３ 以上）。图４为电膨胀炉生产工艺示意图。 图４电膨化工艺示意图 ４膨胀珍珠岩的应用 ４．１膨胀珍珠岩的应用分析 膨胀珍珠岩的多孔性结构，赋予了它质轻、良好的 吸附性和优异的保温、保冷、隔音性，又由于其不燃、抗 老化、耐腐、耐虫蛀、无毒等特性而被广泛应用于各个行 业领域：①大量用于建筑物墙体和屋面的保温隔热和热 力管道的保温；液化气深冷绝热保温、围护保冷结构、船 舶军舰及冷库、制氧机等的填充式保冷和吸声工程。② 用于园艺、无土栽培和盐碱化土壤改良。③作助滤剂：用 于食品、酒类、药品、油类等产品的过滤。④用作助磨剂、 炸药敏化剂、爆竹密度调节剂和冶金等领域。目前，膨胀 珍珠岩及其制品的应用范围仍在继续扩大，其用途已知 一建筑业 ●嘲芑 －螭料 ■ 媳 ■其它 图５美国膨胀珍珠岩应用情况 广东建材２０１２年第２期 材料研究与应用 的就有１６０多种 ］。图５为美国目前膨胀珍珠岩的应用 发布，这些必将对玻化微珠轻质砂浆的生产及应用起到 情况 。 规范和推动作用。 ４．２膨胀珍珠岩在建筑领域的应用 时至今日，膨胀珍珠岩虽然应用范围很广，但其产 品仍绝大部分应用在建筑业，其用量约占世界膨胀珍珠 岩总量的６０％以上。 ５结语 （１）国外珍珠岩矿开采及膨胀珍珠岩生产大多集中 于几家大型公司，如美国的哈鲍莱特和迪卡波尔公司， 希腊的银与重晶石采矿公司和奥他维海拉斯矿业公司， 土耳其的埃蒂邦可和埃奇珍珠岩公司等。而国内如信阳 ４．２．１国外膨胀珍珠岩在建筑领域的应用同 美国不仅是最早开始使用珍珠岩的国家，而且是膨 胀珍珠岩用量最大的国家之一，主要在高层建筑中作夹 层墙板、屋面板、楼板，也用作耐火保温层。以珍珠岩混 凝土作中间层、金属薄板作面层的经济夹层墙板在美国 获得了广泛的应用。珍珠岩混凝土还广泛用于屋面隔 热，如联合国大厦、美国国家银行大厦等建筑物的屋顶 结构中都采用了这种隔热材料。 德国在建筑业中，广泛采用膨胀珍珠岩作散铺隔 热、隔音层，作隔热和耐火抹灰砂浆的集料，并用于调制 快硬砌筑砂浆。此外，采用沥青珍珠岩板作屋面保温层， 可以与泡沫玻璃相媲美。 匈牙利生产的膨胀珍珠岩中有８０％－－￣９０％应用于建 筑业。在多层建筑中广泛采用面层为普通混凝土、中间 层为珍珠岩混凝土的夹层墙板和夹层屋面板。此外，也 生产沥青珍珠岩屋面隔热板、石膏珍珠岩隔墙板、珍珠 岩抹灰砂浆、用于管道和建筑构件保温隔热的以大颗粒 膨胀珍珠岩充填的泡沫聚氨酯，以及用大颗粒膨胀珍珠 岩作骨料的水泥混凝土构件。 ４．２．２国内膨胀珍珠岩在建筑领域的应用 我国膨胀珍珠岩在建材方面的应用可分为共四大 类：①膨胀散料，主要有一般膨胀珍珠岩、闭孔膨胀珍珠 岩、玻化微珠。②珍珠岩类保温砂浆。③膨胀珍珠岩板类 制品，主要有保温板、玻璃纤维增强水泥板（ＧＲＣ板）、钢 丝网架夹芯板、珍珠岩防火门芯板。④珍珠岩块类制品， 主要有轻集料小砌块、复合自保温砌块。 由于建筑节能及墙体改革的需要，各地纷纷推出政 策鼓励珍珠岩保温材料的应用，如２０１０年１０月１日起 施行的昭阳市建筑节能与发展应用新型墙体材料管理 规定》中，明确鼓励研制、开发和推广应用以珍珠岩为主 要原料的新型墙体材料和建筑节能产品。ＪＣ／Ｔ ２８３—２０１０《膨胀玻化微珠轻质砂浆》已于２０１ １年１月ｌ 目起正式实施，该标准将玻化微珠砂浆分为保温隔热性 （Ｂｗ）、抹灰型（ＭＨ）、砌筑型（Ｑｚ），同时在施工方面的技术 规程一《玻化微珠保温隔热砂浆应用技术规程》，也即将 地区，膨胀珍珠岩生产企业数量众多，规模普遍较小，相 互之问恶性竞争，不利于新技术的采用和产品。 （２）由于珍珠岩资源过于集中，导致膨胀珍珠岩的运 输成本较高，加之近年来需求量的增加，使得膨胀珍珠 岩价格一路攀升，对其在建筑领域的推广应用造成不利 影响。 （３）当前及今后一段时间，应着重考虑提高膨胀珍珠 岩的利用效率及附加值，如生产憎水型轻质高强制品、 高档装饰吸声板、保温隔热板、高性能防火门芯板等；在 生产砂浆等制品时，可考虑与发泡等其他手段联用，使 制品在达到同等性能的同时，降低膨胀珍珠岩的掺量。 通过以上途径，实现膨胀珍珠岩在建筑领域高效和高附 加值利用。● 【参考文献】 ［１］蒙华．王耀：规范市场秩序，实现行业跃升［Ｎ］．中国建材报， ２０１２－１—１ １（３） ［２］姜继圣，罗玉萍，兰翔．新型建筑绝热、吸声材料［Ｍ］．北京： 化学工业出版社，２００２．９３，９４－９５ ［３］Ｓｅｍｉｈａ ＹｉＩｍａｚｅｒ，Ｍｅｓｕｔ Ｂ．Ｏｚｄｅｎｉｚ．Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｍｏｉｓ— ｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｓｏｕｎｄ ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｅｘｐａｎｄｅｄ ｐｅｒｌ ｉｔｅ ｐｌａｔｅｓ［Ｊ］．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｊ．２００５，４０：３１１ ［４］ ｌｋｅｌｒ Ｂｅｋｒ Ｔｏｐｃ ｕ，Ｂｕｒａｋ Ｉ Ｓ ｌｋｄａ垂．Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ｈｅａｔ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｃｌａｙ ｂｒｉｃｋｓ ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ ｐｅｒｌｉｔｅ［Ｊ］．Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｊ．２００７，４２：３５４０ ［５］王德滋．火山岩岩石学 ［Ｍ］．北京：科学出版社：１９８２： １５—１６ ［６］耿谦．珍珠岩成矿及在陶瓷中的应用与成瓷机理［Ｊ］．陶瓷， ２００４，（３）：２８—２９ ［７］Ｗａｌｌａｃｅ Ｐ．Ｂｏｌｅｎ，Ｐｅｒｌｉｔｅ ［Ｊ］．Ｕ．Ｓ．Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ Ｓｕｒ— ｖｅｙ，Ｍｉｎｅｒａｌ Ｃｏｍｍｏｄｉｔｙ Ｓｕｍｍａｒｉｅｓ Ｊ．２００７，２：１１８—１１９ 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