利用頁巖燒制陶粒的研究

牛玲(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊實驗室 新疆 烏魯木齊830000)

隨著我國建筑行業(yè)的發(fā)展，墻改力度的加大，粘土實心磚由于其體積小重量大，保濕性能欠佳，已經(jīng)難以適應(yīng)當(dāng)前建筑材料發(fā)展需求，終將被新型材料而取代，頁巖陶粒及其混凝土制品不僅用途廣泛，性能優(yōu)良，還能節(jié)約能源，針對市場對頁巖陶粒制成的新型材料需求與日俱增的現(xiàn)狀，本文主要介紹頁巖燒制陶粒的試驗方法及其影響因素，為生產(chǎn)工藝流程設(shè)計提供參考依據(jù)。

一、試燒

頁巖陶粒的膨脹性特征主要表現(xiàn)在：燒出陶粒的表殼厚度；顏色；孔徑大小；形態(tài)；均勻程度及表觀密度。通常燒脹性多用表觀密度來表述，表觀密度小，膨脹性好，反之則差。要測其膨脹性就需要通過對樣品的試燒、小試方法來實現(xiàn)。

1.制樣

將野外送來的頁巖樣品經(jīng)顎式破碎機或手工錘破碎，用5mm和20mm孔徑篩經(jīng)行篩分，>20mm重新破碎，<5mm棄去，取5mm～20mm粒級的樣，用四分法縮分，待用，取一部分樣做為小試樣，其余留下作為副樣。

2.副樣的試燒

從礦樣的副樣中抽取3-5件，在設(shè)計預(yù)熱溫度550-700℃下預(yù)熱8-12分鐘，立即從預(yù)熱爐中取出，隨即放入已達(dá)到設(shè)計焙燒溫度1130-1160℃的高溫爐中，焙燒6-9分鐘取出，有膨脹性的樣品，才能進(jìn)行陶粒樣品小試。

3.陶粒原料的小試

小試是對樣品采用不同焙燒制度下試燒，測其試燒陶粒的表觀密度，以尋求最佳的焙燒制度參數(shù)

(1)最佳焙燒制度參數(shù)的優(yōu)選

焙燒制度中關(guān)鍵參數(shù)是預(yù)熱溫度及時間、焙燒溫度及時間，分別對這四個參數(shù)進(jìn)行交叉試驗，采用參數(shù)間隔變化小，測試件數(shù)多的原則，測得最佳熱工參數(shù)，進(jìn)一步觀察最佳膨脹性變化過程。通過對烏市某頁巖礦大量實驗數(shù)據(jù)的分析得出，該頁巖礦最佳熱工參數(shù)，預(yù)熱溫度為650℃，預(yù)熱時間為12分鐘，焙燒溫度1160℃，焙燒時間6分鐘。

(2)頁巖小試樣在不同溫度下的燒脹曲線

結(jié)合交叉實驗得出的最佳熱工參數(shù)，在控制預(yù)熱溫度為650℃，預(yù)熱時間為12分鐘，焙燒時間6分鐘，不變的前提下，以不同的焙燒溫度進(jìn)行焙燒，并測其不同焙燒溫度下表觀密度，繪制小試樣的焙燒溫度曲線。

從圖中可以看出該礦樣在1100-1120℃失水軟化，1120℃后膨脹逐漸增大，從1140℃-1170℃急劇膨脹，1170℃后雖然還在膨脹，但陶粒表殼發(fā)生粘結(jié)，內(nèi)部斷裂塌陷，開始焦化，故最佳膨脹溫度范圍是1140-1170℃。

二、頁巖膨脹性能的影響因素的探討

經(jīng)過長期的實驗分析得出，影響頁巖膨脹性能的因素很多有：礦物的化學(xué)成分、礦物成分、及其物理性能(粒度、塑形)、焙燒制度等。

1.化學(xué)成分對燒脹性能的影響

實際上陶粒頁巖經(jīng)高溫?zé)洺商樟Ｊ且环N復(fù)雜的物化反應(yīng)過程，礦石中不同的化學(xué)成分起不同的作用。SiO2,Al2O3是成陶主要的成分，含量過多不具膨脹性，過低影響陶粒的強度。K2O、Na2O、CaO成助溶作用，質(zhì)量分?jǐn)?shù)過大易粘連，熔融。FeO、Fe2O3、C是產(chǎn)生氣體使巖石發(fā)泡膨脹的主要成分，在燒脹成陶粒的過程中，起到了關(guān)鍵作用。經(jīng)過大量的試驗發(fā)現(xiàn)SiO2的含量在48-68%,Al2O3的含量在12-18%，F(xiàn)e2O3的含量在5-10%，K2O、Na2O的含量在2.5-7.0%范圍內(nèi)具有良好的膨脹性。

2.礦物成分對燒脹性能的影響

巖石中粘土礦物總量應(yīng)大于40%，其中以伊利石、蒙脫石、綠泥石、絹云母為主最好，其次是高嶺土、沸石、黃鐵礦、赤鐵礦、芒硝、方解石等

3.物理性能對燒脹性能的影響

顆粒越細(xì)越好，含沙量越少越好，可塑性指數(shù)應(yīng)大于8。

總結(jié)

頁巖膨脹性是各個因素的集中體現(xiàn)，以上因素均不能單獨評價樣品的優(yōu)劣，只能做為定性分析的參考，定量分析還應(yīng)該以試燒和樣品小試為主，測試其表觀密度。通過多年來，實驗室對新疆不同地區(qū)頁巖礦膨脹性能的測試，發(fā)現(xiàn)我區(qū)膨脹性頁巖品質(zhì)優(yōu)良，資源豐富，希望通過此文能對陶粒頁巖礦的開發(fā)利用起到積極的作用。

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