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福建的陶粒页岩

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福建 陶粒 页岩
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110 福建地质建的陶粒页岩 :柏松 . . ai 闽西地质大队) (of 擅 薹 页岩胄越再质轻青蕾可佧轻骨科面适用予膏屠建筑 并且具有嗳音.保.正隔热特性而甩予事功能的现代化熏 筑.遣 生产侮齄的页岩(})也是在5戋诲抽辅还 环境.F{省:叠春下毵文笔山酉岩是 寻拽此类.旷产的主要对鲁巳,责j 胀帆理王要受有机穰和轶蔑化特的氧化一连幂厦直时发气袋蛊制约,商岩陶粒 接制作工艺舟 普通型和晤球型两种. i S a be ed i n t s es of on s i e he i;be in he in be he e sm of e be to of of c of be by i s ed i s ed 维普资讯 :福建的啕牡更岩 1 一 …————一 随着我国建筑工程的高层、多功能化发展需要,建筑材料的更新势在必行。具有轻质、 高强、吸音以及保温隔热的轻质骨料——页岩陶粒,巳在国内、外建筑行业得到应用推广。 由于陶粒具有特殊用途和较好的经济效益,其需求量将会不断增长,为此,发展轻骨料原料 的找矿、科研工作有着深远的地质经济意义。 我队经过一年多的地质普查,在永安虾蛤一带找到规模较大的陶粒页岩矿床,为我省增 添了一个新的矿种,同时还对陶粒页岩的开发利用方面作了初步探索。 一、陶粒页岩的成矿条件 虾蛤陶粒页岩产于二叠系下统文笔山组下段(P. ‘),厚度达100米。 岩性较单一,以 深灰,灰黑色薄层状陶粒页(泥)岩为主,局部夹少量泥质粉砂岩,底部含较多钙、硅质和 黄铁矿结核。风化后呈紫红,灰紫等杂色。泥质粉砂岩呈似层状、透镜状产出。岩层具水平 直线状层理,见有少量头足、腕足类化石碎片。 二叠纪文笔山期之初,福建西南部开始海退,虾蛤一带位于南平一上抗海湾中心凹陷 区。从闽北古陆和戴云半岛剥蚀区搬运到海湾的陆源碎屑,经长距离重力分异,达到本区, 碎屑物以泥质为主,在弱还原偏碱性环境中,沉积了厚大均一的陶粒页岩矿床。 、. 二,陶粒页岩膨胀 理 (一)陶粒页岩的物质组成 l、矿物成份 经显微镜下鉴定,粒页岩矿主要由水云母(伊 利石)(85 ),绿泥石(10%),石英(2 )及碳质(1~3%)组成(见图l、2)。 水云母片径0.0l~0.02毫米,石英粒度为0.1毫米。矿石具泥状结构,块状构造,质细致 密,呈贝壳状断口,浅部页理较发育,击之成碎片状剥裂。 2、化学成份 矿石化学成份列于(表1),将矿石成份投入里列三姐份图(95])上,正好落 在膨胀良好的粘土化学组成范围内(图3)。说明矿石中硅、铝等制陶成份适宜,铁、碳也 满足造气需量比例,其它助熔剂基本达到要求。 (二)陶粒形态及烧胀性能 l、陶粒形态 在实验室,将页岩切成粒径为10~15毫米的方形、长方形小试块,经高温(1000~1300℃, 其间接50℃间隔分七级)焙烧8~10分钟,即可烧成近圆形的普通陶粒。陶粒外表壳层为玻 璃质,呈氧化铁之红褐色,厚0.5~部呈铅灰色蜂巢状构造(照片1)。页理发 育的试块,常沿垂直页理方向膨伸,呈手风琴式外形。 2、烧胀性能 维普资讯 。f 3八卷 ———— ■——]写 舾 55 (. x)1 1:’- 页毒 南射由谱 di ng th e x—of .2.e 3.qⅡ rt z. 圈2 虾蛤冉粒页岩差热分析曲线(伊 石) (据:福建省地科所资料) Th e di a1 si s th of e i n (er e of 维普资讯 [n of e 1 、~ 项 目 样号 。。 1 O。%F e O 3 K:O 2.70 18. 2.88 0.58 0.18 1.62 . r 9.27 20.66 7.64 .3.15 0,54 0.14 1.1 3 303— 58.27- 20.2 . “ ; S 0、.54— 0.25 1.82 - 60.3k 7. 0,.54 0.25 1.62 2.70 18.06 尊 93 0.21 1.60 9.9§ 妻20~..2 2- 7‘0 3,40 . .52 0.29 1.8l _ 2/4.76 16.~.9 6.62 2.50 0.42 0.3O 1.73 0 5O 1 .尊蠢 2 6 一 —— 0.56 0.06 2.00 ———— — 2.8.43 7.6 2.44 0.55 0.12 1.98 —— 9.54 17.77 10.00 2.05 0.56 0.60 2.03 ———— b—1.12 18.81 7.62 2.51 0.57 0.1 7 2.00 5.43 21.99 6.3l 3.98 0.86 0.15 0.93 ● —— 平 均 60.56 19.26 7.44 2.90 0.56 0.23 .1.69 L 。 维普资讯 .3 福蔓地 ll s n 质^t ng f of ed e i n Xi I.s 0f 2.on of 4■ 麓 一北京陶牲 4 2.te 试样从1 000~I 300~C,按5O℃分为七级进行焙烧,其中1 150~C.1 180~00~C 三级的膨胀系数大于2.50克/立方匿米,最佳够胀温度为1 200℃,最佳 膨胀温度范围5O℃,外观膨胀均匀至基本均匀,达到良级陶粒标准。 (三)膨胀机理分析 一般认为,页岩够胀是固、液、气三相平衡的结果,三相平衡应具备二个必要条件· 1、矿物组份和化学组份应能使物料在高温下产生足够牯稠的熔融物,其粘度足以包裹 物科内部所产生的气体。 , 2,原料中应占有这样的物质,在达到上述热塑性状态咐同时,产生足够的气体· 虾蛤陶粒页岩矿主要由水云母(伊利石)组成。当温度达到900~料中水云 母开始熔融为放相,在表面张力作用卞,颗粒质点问距逐渐缩小,互相牵拉,担尚有许多空 隙,继续升温,熔体表面张力和粘度不断释低,当温度达弼1 000~体封闭了物科表 面和空隙,被封于空隙内的气体,随温度升高而聚集,致使物辩开始膨胀。 物料内发气作用可能是多方面引起的.但主要是铁氧化物与有机碳之间的还原反应.·即 2 C+O 一2 t 陶粒外壳呈红色而核心为铅灰色 , 壳和梭心§环葡色调正是谊两种不同价态铁的氧化 · 王枫元.机质和氧化栽的氧化一噩厚_览盅对牯土岩戚岩诈用和桔士加藕蘑量崎事呐. 维普资讯 。{ 115 物色泽的特征反映,外壳占高价铁氧化物故呈红褐色,核心含二价铁氧化物而呈铅灰色。这 是在少量有机质的参加起还原作用的结果。由于氧化还原反应产生的二氧化碳气体,就是造 成陶粒内部存在大量气孔的原因。 据有关研究资料,物料中%,有机碳1~3 ,即C/F e:O。比值 为0.2左右是较为理想的·虾蛤页岩基本迭到这一比例条件,是天然的陶粒原料。 本区矿石必须是新鲜之灰黑色页岩才具有较好的膨胀性能,而紫红,灰紫色半风化页岩 膨胀性极差,这显然是由于谈质被氧化掉而缺少还原剂,致使三价铁难于还原成二价铁,没 有放气效应的缘故。 较致密的物料,膨胀则均匀,陶粒近圆球形,而页理发育的物料成手风琴式膨胀,陶粒 强度较低,其原因主要是焙烧时页理裂隙受热较快,上下页理挥发气体聚集胀裂造成的。 三、页岩陶粒的一般生产工艺 根据虾蛤页岩的物质组成和实验结果,该矿可生产普通型和圆球型两种陶粒。 普通型陶粒生产工艺简单,采用千法生产。即将原矿破碎成0~4后喂入 旋转窑,焙烧度1 100~1 250℃),再通过冷却,筛分工序即可获得陶粒产品。但 由于矿石页理较为发育,破碎时易成薄片状,粒度不均,不利于焙烧,产品稳定性较差,故 采用生产圆球型陶粒更为台适。 圆球型生产工艺流程相对较复杂,采用半干法生产流程,即将原矿粉磨(4 900孔/平方 厘米,筛余小于,加水搅拌(旮水量10~20%)制成可从不同直径(5,10,30毫米) 的多孔扳挤出的料浆,将挤出的科条切成短柱状颗粒,经过烘干,预热(400℃,2分钟), 喂入旋转窑内煅烧(最高温度1 250~C,为保证辩球内气体没有时间走失,在温度 700~1 之间要达到急增。为防止陶粒出窑时内外温压悬殊而炸裂,须经回转式冷却机 缓慢冷却。工艺流程如图5所示 井莱 船扛瓣 \ \\羹舟 —,—^ ‘矗I| ■5 半千涪生产页誊■普资讯 ‘ 5 A P n fo r e ce e 四、工业利用方向及市场前景 页岩陶粒具有轻质、保温 隔热、吸音、耐冻、防腐等性能,目前国内已用于广房、住 宅、桥面、炉衬、保温管遭、音响建筑物、工业用水过滤装置等方面,利用范围较为广泛o 页岩陶粒一般生产成本20~30元/立方米,市场销售价格40~60元/立方米,对高层建 筑较少,且砂、石丰富地区,由于砂石价格低廉,故目前陶粒混凝±尚难于替代之而作为普 通建材使用。 目前,国内已有27家陶粒厂,年设计能力共计迭200多万立方米,但实际年生产量仅20多 万立方米,*占设计产量十分之一,说明陶粒销售情况吠佳,一方面因为我国高层建筑刖刚 起步,需求量有限,对特殊用途的陶粒推广不够,其社会经济效益尚未得到建筑行业的充分 重视,有待今后进一步宣传、试验和推广应用。 五、结 语 本文就我省新发现矿种陶粒页岩成矿机理、矿石膨胀机理、生产工艺和工业利用方而作 了初步探讨。 . 页岩陶粒县质轻高强可供作轻骨科而适用于高层建筑,并且有吸音、馋温隔热特性而用 于多功能性的现代化建筑。 适合于生产陶粒的页岩(泥岩),应是在浅海相弱还原环境下沉积的砂、泥质碎屑岩, 我省二叠系下统文笔山页岩是寻找此类矿产的主要对象。 由于页岩膨胀机理主要受有栅碳和铁氧化物的氧化一还原反应的发气效应制约,故风化 岩石因有机碳大量氧化 睁失,而膨胀效果差,高碳泥岩因沉积环境还原电位低 而少高价铁 存在,不利于焙烧时还原作用的进行 当然,有机碳和高价铁氧化物可以通过人工调酣,只 是工艺较为复杂,生产成本较高而已。 页岩陶粒按制作工艺不同分为普通型和圆球垫两种。普通型陶粒一般采用破碎筛分直接 入窑的生产工艺,而圆球型陶粒则需采用粉磨掺水成球生产工艺,后者生产工艺较复杂,但 其产品质量稳定而具较高的使用价值, 虾蛤陶粒页岩可 掺外加剂而直接生产普通型和圆球 型陶粒,具有一定的开发利用价值。 , ..、 ’孪 ·” , 乎芍勘 多专 ‘每 维普资讯
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