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利用页岩烧制陶粒的研究

作者:牛玲 日期:2014-07-08 09:33 来源:化工管理
(中国建筑材料工业地质勘查中心新疆总队实验室新疆乌鲁木齐830000)
摘要:本文主要介绍了利用页岩的烧胀性在实验室的测试方
法及其影响因素,为半工业试验工艺流程提供依据,对页岩矿开
发利用起到积极作用。
关键词:陶粒页岩;烧胀性能;影响因素
随着我国建筑行业的发展,墙改力度的加大,粘土实心砖由
于其体积小重量大,保湿性能欠佳,已经难以适应当前建筑材料
发展需求,终将被新型材料而取代,页岩陶粒及其混凝土制品不
仅用途广泛,性能优良,还能节约能源,针对市场对页岩陶粒制成
的新型材料需求与日俱增的现状,本文主要介绍页岩烧制陶粒的
试验方法及其影响因素,为生产工艺流程设计提供参考依据。
一、试烧
页岩陶粒的膨胀性特征主要表现在:烧出陶粒的表壳厚度;
颜色;孔径大小;形态;均匀程度及表观密度。通常烧胀性多用表
观密度来表述,表观密度小,膨胀性好,反之则差。要测其膨胀性
就需要通过对样品的试烧、小试方法来实现。
1.制样
将野外送来的页岩样品经颚式破碎机或手工锤破碎,用
5mm 和20mm 孔径筛经行筛分,>20mm 重新破碎,<5mm 弃去,
取5mm~20mm 粒级的样,用四分法缩分,待用,取一部分样做为
小试样,其余留下作为副样。
2.副样的试烧
从矿样的副样中抽取3-5 件,在设计预热温度550-700℃下
预热8-12 分钟,立即从预热炉中取出,随即放入已达到设计焙烧
温度1130-1160℃的高温炉中,焙烧6-9 分钟取出,有膨胀性的
样品,才能进行陶粒样品小试。
3.陶粒原料的小试
小试是对样品采用不同焙烧制度下试烧,测其试烧陶粒的表
观密度,以寻求最佳的焙烧制度参数
(1)最佳焙烧制度参数的优选
焙烧制度中关键参数是预热温度及时间、焙烧温度及时间,
分别对这四个参数进行交叉试验,采用参数间隔变化小,测试件
数多的原则,测得最佳热工参数,进一步观察最佳膨胀性变化过
程。通过对乌市某页岩矿大量实验数据的分析得出,该页岩矿最
佳热工参数,预热温度为650℃,预热时间为12 分钟,焙烧温度
1160℃,焙烧时间6分钟。
(2)页岩小试样在不同温度下的烧胀曲线
结合交叉实验得出的最佳热工参数,在控制预热温度为
650℃,预热时间为12 分钟,焙烧时间6 分钟,不变的前提下,以不
同的焙烧温度进行焙烧,并测其不同焙烧温度下表观密度,绘制
小试样的焙烧温度曲线。
从图中可以看出该矿样在1100-1120℃失水软化,1120℃后
膨胀逐渐增大,从1140℃-1170℃急剧膨胀,1170℃后虽然还在
膨胀,但陶粒表壳发生粘结,内部断裂塌陷,开始焦化,故最佳膨
胀温度范围是1140-1170℃。
二、页岩膨胀性能的影响因素的探讨
经过长期的实验分析得出,影响页岩膨胀性能的因素很多
有:矿物的化学成分、矿物成分、及其物理性能(粒度、塑形)、焙烧
制度等。
1.化学成分对烧胀性能的影响
实际上陶粒页岩经高温烧胀成陶粒是一种复杂的物化反应
过程,矿石中不同的化学成分起不同的作用。SiO2,Al2O3是成陶
主要的成分,含量过多不具膨胀性,过低影响陶粒的强度。K2O、
Na2O、CaO 成助溶作用,质量分数过大易粘连,熔融。FeO、
Fe2O3、C 是产生气体使岩石发泡膨胀的主要成分,在烧胀成陶粒
的过程中,起到了关键作用。经过大量的试验发现SiO2的含量在
48-68%,Al2O3 的含量在12-18%,Fe2O3 的含量在5-10%,K2O、
Na2O 的含量在2.5-7.0%范围内具有良好的膨胀性。
2.矿物成分对烧胀性能的影响
岩石中粘土矿物总量应大于40%,其中以伊利石、蒙脱石、绿
泥石、绢云母为主最好,其次是高岭土、沸石、黄铁矿、赤铁矿、芒
硝、方解石等
3.物理性能对烧胀性能的影响
颗粒越细越好,含沙量越少越好,可塑性指数应大于8。
总结
页岩膨胀性是各个因素的集中体现,以上因素均不能单独评
价样品的优劣,只能做为定性分析的参考,定量分析还应该以试
烧和样品小试为主,测试其表观密度。通过多年来,实验室对新
疆不同地区页岩矿膨胀性能的测试,发现我区膨胀性页岩品质优
良,资源丰富,希望通过此文能对陶粒页岩矿的开发利用起到积
极的作用。
参考文献:
[1]李卫东,等.影响陶粒页岩烧胀性能因素的探讨.吉林地
质.2005,12.
[2]于氵乾,等.烧胀页岩生产页岩陶粒的研究.房材与应
用.2000,10.
[3]杨雷,等.利用城市污泥烧制页岩陶粒.环境工程学报.2010,
5.

 


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