陶粒膨胀原理是什么

    陶粒是一种质轻且有一定强度的集料，主要是采用高温烧成的。高温时由于粘土矿物熔化形成具有塑性又有一定粘性的玻璃化矿物，同时陶粒中一些组分会产生一定的气体，这部分气体如能包含在陶粒之中，就能产生比较大膨胀，温度降低后陶粒外部形成一层薄的致密的釉化硬壳，因此陶粒是一种质轻又具有较高强度的球形颗粒，本文将对陶粒的膨胀原理做一个理论性梳理。

1.膨胀条件

    国内外学者至今对陶粒膨胀原理尚无统一认识，但对膨胀条件取得了共识：(1)料球(或料块)在膨胀温度下形成具有合适软化粘度和表面张力的半熔性软化体；(2)与此同时，料球内产生足够数量的气体。这两个条件只有同时出现，才能获得料球内具封闭型多孔、表层为玻陶体的膨胀良好的人造轻骨料一陶粒。

2.软化黏度和表面张力

    达到膨胀温度时，若料球(或料块)内的软化黏度和表面张力合适，在气体作用下可获得良好的膨胀；若料球内的软化粘度和表面张力太小，易使膨胀的气孔破裂；若料球内的软化黏度和表面张力太大，则料球内难以形成膨胀，或产生的气体沿裂缝逸出，将料球炸裂。

    料球外表层的软化黏度和表面张力应比内部高一些，这样一方面可防止内部产生的气体外逸，也可减少料球之间和料球与窑衬之间粘结而产生结块、结圈现象。

    研究证明，正常生产并膨胀较好的陶粒，内部是FeO，外表层是Fe2O3。Fe0是一种较强的熔剂，黏度比较低； Fe2O3的熔性相对较低，黏度较高，这符合料球外表层的软化黏度和表面张力适当高于内部的要求。因此，实际生产中要求料球内部应含有足够数量的有机质，焙烧时使料球内部保持还原气氛，使氧化铁还原成 FeO ；回转窑内保持适当的空气过剩系数，使料球外表层的氧化铁在氧化气氛中形成FeO。

3.气体反应

    料球内产生的气体及原因，国内外学者意见不一，但多数学者的研究证明，产生的气体主要是CO和CO2，还有少量的 SO2和O2。CO和CO2是由FeO、Fe2O3被C、CO还原而生成，反应式为:

2Fe2O3+ C→4Fe0+ CO2↑

Fe3O4+ C→3FeO+CO↑

3Fe2O3+C0→2 Fe3O4+ CO2↑

    上述反应都在1100℃以下进行，低于一般黏土质原料软化温度(1100℃-1160℃)。如果料球升温很快，达到软化温度时上述反应还未结束，所产生的气体就能使料球产生膨胀。

     SO2是黏土质原料中的黄铁矿、石膏等分解而生成。另外，燃料和原料中的有机质也含有少量硫(S)，在一定条件下也可生成S02。

    02主要是由氧化铁的高温分解而形成:6Fe203⇋4Fe3O4+O2↑.这是一个可逆反应，在＞1100℃时很活跃。但是，在达到膨胀温度而氧化铁还原反应还未终止时这一反应很微弱。

    研究和生产实践证明，膨胀性能良好的黏土质材料，缓慢地加热到膨胀温度时几乎不膨胀，若快速升温则可获得良好膨胀。因此.焙烧陶粒的基本原则是:料球在干燥预热窑(或段)内适度慢速升温，以防止料球开裂；焙烧窑(或段)内须快速升温，才能达到理想的膨胀效果。