巖——基本知識(shí)

1、頁巖基本知識(shí)頁巖是粘土巖的一種。頁巖成分復(fù)雜，除粘土礦物 （如高嶺石、蒙脫石、水云 母、莫來石等）外，還含有許多碎屑礦物（如石英、長(zhǎng)石、云母等）和自生礦物（如 鐵、鋁、鈕的氧化物與氫氧化物等）。頁巖具有頁狀或薄片狀層理，用硬物擊打易 裂成碎片。頁巖是由粘土物質(zhì)經(jīng)壓實(shí)作用、脫水作用、重結(jié)晶作用后形成的。1、頁巖的類型常見的頁巖有：黑色頁巖碳質(zhì)頁巖油頁巖硅質(zhì)頁巖鐵質(zhì)頁巖鈣質(zhì) 頁巖。1.1 黑色頁巖巖石中含有較多的有機(jī)質(zhì)或細(xì)分散狀的硫化鐵而呈黑色。外貌與炭質(zhì)頁巖相似，其區(qū)別在于不染手。黑色頁巖一般形成于缺氧、富含H2s的較閉塞海灣和湖泊的較深水地區(qū)。如我國(guó)北方白堊系中的黑色頁巖中含有豐富的有機(jī)質(zhì)和介

2、形蟲、抱 粉等微體古生物，是重要的生油巖系。1.2 炭質(zhì)頁巖這種頁巖中含有大量呈細(xì)分散狀均勻分布于巖石中的炭化有機(jī)質(zhì)，黑色、能染 手。但灰分30%, 一般很難作燃料。常含大量植物化石，是湖泊、沼澤環(huán)境下的 產(chǎn)物，出現(xiàn)于煤系中，常形成煤層的頂板與底板。1.3 油頁巖油頁巖是含有一定數(shù)量干酪根（10%）的頁巖。顏色有淺黃、黃褐、暗棕、棕黑、 黑色等。一般來說，含有機(jī)質(zhì)愈多，其顏色也愈深。其特點(diǎn)是比一般的頁巖輕， 而且有彈性，用小刀刮之，往往可成刨花狀的薄片。易燃，并發(fā)出瀝青味及流出 油珠。油頁巖屬于頁巖的范疇，但具有腐泥煤的特征，也有人把它叫做高灰分的腐泥煤油頁巖主要是在閉塞海灣或湖沼環(huán)境中由低等

3、植物如藻類及浮游生物的 遺體死亡后，在隔絕空氣的還原條件下形成的，常與生油巖系或含煤巖系共生。1.4 硅質(zhì)頁巖頁巖中SiO2平均值約58%,而硅質(zhì)巖中的SiO2,可達(dá)85%以上。在富含高嶺石 的硅質(zhì)泥巖、頁巖中，常保存有硅藻、海綿和放射蟲化石，所以一般認(rèn)為這種巖石中硅質(zhì)的來源與生物有關(guān)，有的也可能和海底噴發(fā)的火山灰有關(guān)。故硅質(zhì)頁巖 中含有較多的玉髓、蛋白質(zhì)等。1.5 鐵質(zhì)頁巖巖石中含有鐵礦物，鐵質(zhì)礦物作為色素使巖石帶色，多呈紅色或灰綠色。紅色 鐵質(zhì)泥巖和頁巖一般與砂巖共生，構(gòu)成所謂 紅層”，在我國(guó)中、新生代地層中分布 很廣。呈紅色主要足由于沉積物在陸相干旱、半干旱氣候條件的氧化環(huán)境下，被 三價(jià)

4、鐵渲染的結(jié)果。1.6 鈣質(zhì)頁巖巖石中含有碳酸鈣，分布很廣。常見于大陸和海陸過渡環(huán)境的紅色巖系中，淺 海和瀉湖沉積的鈣泥質(zhì)巖系中也很常見。如我國(guó)北方下寒武統(tǒng)饅頭組、南方三疊 系青龍群中的頁巖，大部分為鈣質(zhì)頁巖。大部分頁巖是生產(chǎn)燒結(jié)磚瓦的比較好的原料，但也有一部分頁巖不能用來生產(chǎn) 燒結(jié)磚。究其原因，就是這一部分原料的物理和化學(xué)性能不能滿足燒結(jié)磚對(duì)原料 的性能要求。2、頁巖的物理性能頁巖的硬度一般為普氏硬度系數(shù)1.53,結(jié)構(gòu)比較致密的，其普氏硬度系數(shù)可以 達(dá)到45,有的硬質(zhì)頁巖的硬度更高。頁巖的顆粒組成與它的自然顆粒級(jí)和成巖原因有關(guān)，顆粒組成變化的波動(dòng)幅度 較大，從而影響頁巖的其他性能。根據(jù)形成巖石

5、時(shí)沉積情況的不同，頁巖的塑性指數(shù)范圍在523,有的頁巖的塑性指數(shù)甚至超出了這一范圍。故有的頁巖實(shí)際上是不能作為燒結(jié)磚的原料的。頁巖原料的干燥敏感性的高低，表現(xiàn)為多種多樣的形式。通常用干燥敏感性系數(shù) 來衡量，它的范圍一般在0.4-1.6之間，對(duì)于有些塑性非常高的頁巖來說，它的干 燥敏感性系數(shù)可能更高。頁巖的干燥線收縮率，根據(jù)其種類不同也有很大的變化，具變化范圍在2.5%-10%。3、頁巖的化學(xué)性能不同的頁巖，其化學(xué)成分指標(biāo)也是不一樣的，自然界存在的頁巖，其化學(xué)成分 含量變化也是比較大的。一般隋況下，頁巖的 SiO2,含量在45%80%之間波動(dòng)，AI2O3量在12%-25%之間波動(dòng)，F(xiàn)&O

6、3含量在2%-10%之間波動(dòng)，CaO含量在 0.2%-12%之間波動(dòng)，MgO含量在0.1%-5%之間波動(dòng)。4、生產(chǎn)燒結(jié)磚時(shí)對(duì)頁巖原料物理性能的要求生產(chǎn)頁巖燒結(jié)磚時(shí)，對(duì)頁巖的物 理陛能的要求是：頁巖的普氏硬度系數(shù)小于4,粉碎后粒度小于2mm。塑性指數(shù) 為7%-15%,干燥線收縮在3%-8%,燒成線收縮的變化范圍為2%-5%,干燥敏 感性系數(shù)要求的范圍是0%1.5%,燒成溫度范圍的要求50度。原料顆粒級(jí)配符 合原料成型后顆粒最緊密堆積原理。5、生產(chǎn)燒結(jié)磚時(shí)對(duì)頁巖原料化學(xué)性能的要求生產(chǎn)頁巖燒結(jié)磚時(shí)，要求制磚原料中SiO2的含量為55%70%, A1203的含量為 10%20%, Fe2O3 的含量為

7、 2%10%, GaO 含量15%, MgO 含量3%, SO3含 量越小越好，K+、Na+等低熔點(diǎn)含量要適量。特別應(yīng)該注意的是當(dāng)頁巖中石灰質(zhì) 礦物的粒度小于0.51mm時(shí)，其含量可以達(dá)到20%左右，而當(dāng)石灰質(zhì)礦物的粒度大 于0.5mm時(shí)，其含量應(yīng)小于 2%。用頁巖原料生產(chǎn)燒結(jié)磚時(shí)，如果主要成分在制磚要求含量的范圍以內(nèi)，則會(huì)使 生產(chǎn)較順利的進(jìn)，如果某種成分超出了原料的要求范圍，就要對(duì)燒成過程進(jìn)行相 應(yīng)的調(diào)整。如原料中大顆粒SiO2含量多時(shí)，一方面將增加制品的耐火度，提高制品的燒成 溫度，干燥收縮小、干燥敏感性低起到瘠化劑的作用。另一方面，由于SiO2在燒成過程中要進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)換，使其體積發(fā)生變化

8、，如果控制不好，會(huì)造成制品缺陷， 降低制品的力學(xué)強(qiáng)度，特別是抗折強(qiáng)度?？墒切☆w粒的SiO2易于熔融，使制品結(jié)構(gòu)均勻、密實(shí)，當(dāng)原料中SiO2含量大于75%時(shí)，對(duì)制品的燒成過程是不利的。如 果含量超過80%,燒成后制品的體積不但不收縮，反而發(fā)生膨脹，使抗折強(qiáng)度大 大降低。與此相反，當(dāng)原料中 SiO2含量小于于50%時(shí)，則制品抗凍性能很差。Al 2O3是耐火度很高的氧化物，它是磚瓦產(chǎn)品中必不可少的組分, 它賦予制品一 定的力學(xué)強(qiáng)度，當(dāng)原料中Al2O3的含量小于10%時(shí)，燒成制品的力學(xué)強(qiáng)度較低，提 高原料中Al2O3,的含量，可使制品的力學(xué)強(qiáng)度增加。但燒成溫度也將隨之升高， 燃料消耗量增大。Fe2O3

9、在磚瓦產(chǎn)品的燒成過程中起到幾方面的作用：它是一種著色劑，能使制品顏色發(fā)生變化，當(dāng)窯內(nèi)為氧化氣氛時(shí)，鐵是以高價(jià)形式存在，制品呈紅色，當(dāng) 窯內(nèi)為還原性氣氛時(shí)，鐵是以低價(jià)形式存在，制品呈黑色或青藍(lán)色；在還原性 氣氛中，以低價(jià)形式存在的鐵，是一種強(qiáng)有力的助熔劑，能降低原料的耐火度；大顆粒的鐵氧化物在制品燒成中會(huì)出現(xiàn)褐色或黑色斑點(diǎn)。CaO雖然是一種助熔劑，但它不利于制品燒成，表現(xiàn)在：含量過高時(shí)會(huì)縮 小原料的燒成溫度范圍，給燒成帶來困難；會(huì)與含鐵的礦物化合，使制品的紅 色得到漂白，而變?yōu)辄S色或者淺黃色；大顆粒的CaO存在于燒成后的制品中，會(huì)產(chǎn)生石灰 爆裂”，影響制品強(qiáng)度，甚至使制品失去使用功能。所以，原料

10、中CaO 含量越低越好，如果含量高，則應(yīng)將其破碎350.5mm以下，燒成時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高燒成溫度，讓CaO與其他組分充分結(jié)合，達(dá)到 死”燒的目的。MgO雖然起助熔作用，但如果它與 SO3結(jié)合。會(huì)產(chǎn)生MgSO4, MgSO4卻是 有害于制品的，會(huì)使制品泛白霜、體積膨脹，破壞其結(jié)構(gòu)，降低強(qiáng)度。Na+、K+化合物在燒成過程中主要起助熔作用，并能賦予制品強(qiáng)度。當(dāng)我們對(duì)自己生產(chǎn)所用的原料有了全面、準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)后，就可根據(jù)各組分含量的多少，對(duì)燒成過程進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，根據(jù)SiO2晶型轉(zhuǎn)化、發(fā)生體積膨脹的規(guī)律，控制燒成的升溫速度和冷卻的降溫速度。當(dāng)SiO2顆粒較大，含量較高時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高燒成溫度，當(dāng)SiO2顆粒較

11、小，含量較低時(shí)，可適當(dāng)降低燒成溫度。根據(jù) 原料中A12O3含量的高低，確定制品的燒成溫度，為 A12O3與其他組分的結(jié)合，提 供必要和充分的燒成條件。當(dāng) A12O3含量較高時(shí)，采用較高的燒成溫度，當(dāng) A12O3 含量較低時(shí)，采用適宜的燒成溫度，按照 GaO含量的多少，制定制品的燒成溫度 范圍。當(dāng)CaO含量高時(shí)，燒成溫度范圍要小一些，應(yīng)注意燒成溫度的波動(dòng)范圍不 要太大，否則會(huì)出現(xiàn)欠火磚，或者過火磚。6、哪些頁巖可以生產(chǎn)燒結(jié)磚到底什么樣的頁巖可以生產(chǎn)燒結(jié)磚？從上面的分析可以看出，只有符合物理 和化學(xué)兩種性能要求的原料，才能生產(chǎn)出合格的燒結(jié)磚。當(dāng)頁巖的物理性能符合塑性指數(shù)為 7%-15%,干燥線收縮

12、在3%-8%,燒成線收 縮的變化范圍為2%-5%,干燥敏感性系數(shù)要求的范圍是 0%-1.5%,燒成溫度范圍 的要求50C,普氏硬度系數(shù)小于4,就能滿足生產(chǎn)時(shí)對(duì)其物理陛能的要求。當(dāng)頁巖石的化學(xué)性能符合SiO2的含量為55%70%,從Al2O3的含量為10%20%, Fe2O3的含量為2%10%, CaO的含量15%, MgO含量3%, SO3含 量越小越好，K+、Na+等低熔點(diǎn)含量要適量時(shí)，就能滿足生產(chǎn)時(shí)對(duì)其化學(xué)性能的 要求。所以，同時(shí)符合物理和化學(xué)兩種性能要求的頁巖，就可以生產(chǎn)燒結(jié)磚。燒結(jié)磚的幾大主要原料基本知識(shí)燒結(jié)磚原料有很多種，如現(xiàn)在較常用的原料有：頁巖、煤什石、粉煤灰、尾 礦、淤泥、粘土

13、等，均作為新墻材燒結(jié)原料，那么要想深層次對(duì)原料的了解，掌 握的技術(shù)重點(diǎn)，都要從它的物理性能、化學(xué)原理去認(rèn)識(shí)它。粘土作為一種最原始 的燒結(jié)原料雖然在歷史上起了非常大的作用，人們對(duì)它的特性也最為了解，但隨 著社會(huì)的發(fā)展必將退出燒結(jié)工業(yè)的歷史舞臺(tái)。我們談一下現(xiàn)在燒結(jié)行業(yè)的三大原料：煤什石、粉煤杰、頁巖。1 .煤什石是煤礦的工業(yè)廢料，排量很大，一般為煤貯量的1520%。例如一個(gè)年產(chǎn)100萬噸的煤礦，每年排出肝石量約為 1520萬噸，那么這種數(shù)量可供一個(gè)年 產(chǎn)8000萬塊標(biāo)磚使用量。用煤什石做原料制磚，具發(fā)熱量除能滿足本身燒結(jié)的需 要外，一般可利用其余熱干燥磚坯及加熱鍋爐使用等，大大節(jié)約熱原用煤。在這

14、是重點(diǎn)要提示我國(guó)各地什石的物理化學(xué)性能差別很大。煤什石的種類也很多，如 碳質(zhì)什石，泥質(zhì)肝石，砂巖質(zhì)肝石，又有多年風(fēng)化的陳什石和新什石；從顏色上分白石干、灰石干、黑石干、紅石干和綠石干，它的硬度也不同，有的硬度（ f） 23,有的 硬度為（f） 45。發(fā)熱量也高低不一，少的每公斤有 200多千卡，多的達(dá)1000 2500千卡，粉碎后塑性指數(shù)低的57,高的可達(dá)18左右，自然含水率低的45%, 高的達(dá)20%。（煤什石）2 .什么叫粉煤灰，從煤粉爐煙氣中收集的灰分稱為粉煤灰。它是火力電廠等燃煤 粉爐排的廢料，堆放這些工業(yè)廢料，需要占地，嚴(yán)重影響環(huán)境衛(wèi)生，粉煤灰顆粒 小（一般80微米方孔篩篩余量小于8%

15、）,利用它摻和制磚可以減少破碎工序，節(jié) 省勞力，是制磚的一種好原料。粉煤灰的化學(xué)成份，基本上接近制磚的粘土成份， 它含的氧化鋁和氧化鎂的含量略高，它的具體成分隨原煤種類有很大關(guān)系，變化 較大。粉煤灰有不同的排出方式，一般分為濕排和干排兩種。濕排的粉煤灰必須 經(jīng)過脫水處理，將水份降低到25%以下，然后才能使用，各地粉煤灰的發(fā)熱量很 不一樣，一般在1000千卡/公斤以下，較差的只有 200300千卡/公斤。粉煤 灰的顆粒可分為粗、中、細(xì)三類，粗灰經(jīng) 4900孔篩余量在40%以上；中灰經(jīng)4900 孔篩余量在20%40%;細(xì)灰經(jīng)4900孔篩余量為20%以下。粉煤灰的顆粒越細(xì)越 可多摻配使用，如混合料能允許摻配 50%的細(xì)灰時(shí)，改用中粒灰只能摻配 45%左 右，而改用粗灰時(shí)只能摻配40%左右。粉煤灰基本上無塑性，所以一般都要與參 合料如粘土、頁巖、煤什石等粘結(jié)料摻和使用，才能生產(chǎn)燒結(jié)磚。經(jīng)摻配后的粉 煤灰混合料，為了使粉煤灰有較高的摻配量，要求混合料中粘結(jié)劑的可塑性盡可 能要高一些，粉碎后的顆粒盡