頁巖-基本知識

頁巖——基本知識頁巖是粘土巖的一種。頁巖成分復雜，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、長石、云母等)和自生礦物（如鐵、鋁、錳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：①黑色頁巖②碳質(zhì)頁巖③油頁巖④硅質(zhì)頁巖⑤鐵質(zhì)頁巖⑥鈣質(zhì)頁巖。1.1黑色頁巖

巖石中含有較多的有機質(zhì)或細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)。如我國北方白堊系中的黑色頁巖中含有豐富的有機質(zhì)和介形蟲、孢粉等微體古生物，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分散狀均勻分布于巖石中的炭化有機質(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，含有機質(zhì)愈多，其顏色也愈深。其特點是比一般的頁巖輕，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，所以一般認為這種巖石中硅質(zhì)的來源與生物有關，有的也可能和海底噴發(fā)的火山灰有關。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性能不能滿足燒結(jié)磚對原料的性能要求。2、頁巖的物理性能

頁巖的硬度一般為普氏硬度系數(shù)1.5~3，結(jié)構(gòu)比較致密的，其普氏硬度系數(shù)可以達到4~5，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和成巖原因有關，顆粒組成變化的波動幅度較大，從而影響頁巖的其他性能。

根據(jù)形成巖石時沉積情況的不同，頁巖的塑性指數(shù)范圍在5~23，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，其變化范圍在2.5%-10%。3、頁巖的化學性能

不同的頁巖，其化學成分指標也是不一樣的，自然界存在的頁巖，其化學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，③大顆粒的鐵氧化物在制品燒成中會出現(xiàn)褐色或黑色斑點。

CaO雖然是一種助熔劑，但它不利于制品燒成，表現(xiàn)在：①含量過高時會縮小原料的燒成溫度范圍，給燒成帶來困難；②會與含鐵的礦物化合，使制品的紅色得到漂白，而變?yōu)辄S色或者淺黃色；③大顆粒的CaO存在于燒成后的制品中，會產(chǎn)生石灰“爆裂”，影響制品強度，甚至使制品失去使用功能。所以，原料中CaO含量越低越好，如果含量高，則應將其破碎350.5mm以下，燒成時，應適當提高燒成溫度，讓CaO與其他組分充分結(jié)合，達到“死”燒的目的。

MgO雖然起助熔作用，但如果它與SO3結(jié)合。會產(chǎn)生MgSO4，MgSO4卻是有害于制品的，會使制品泛白霜、體積膨脹，破壞其結(jié)構(gòu)，降低強度。

Na+、K+化合物在燒成過程中主要起助熔作用，并能賦予制品強度。

當我們對自己生產(chǎn)所用的原料有了全面、準確的認識后，就可根據(jù)各組分含量的多少，對燒成過程進行準確的控制，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SiO2顆粒較大，含量較高時，應適當提高燒成溫度，當SiO2顆粒較小，含量較低時，可適當降低燒成溫度。根據(jù)原料中Al2O3含量的高低，確定制品的燒成溫度，為Al2O3與其他組分的結(jié)合，提供必要和充分的燒成條件。當Al2O3含量較高時，采用較高的燒成溫度，當Al2O3含量較低時，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CaO含量高時，燒成溫度范圍要小一些，應注意燒成溫度的波動范圍不要太大，否則會出現(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兩種性能要求的原料，才能生產(chǎn)出合格的燒結(jié)磚。

當頁巖的物理性能符合塑性指數(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℃，普氏硬度系數(shù)小于4，就能滿足生產(chǎn)時對其物理陛能的要求。

當頁巖石的化學性能符合SiO2的含量為55%~70%，從Al2O3的含量為10%~20%，F(xiàn)e2O3的含量為2%~10%，CaO的含量<15%，MgO含量<3%，SO3含量越小越好，K+、Na+等低熔點含量要適量時，就能滿足生產(chǎn)時對其化學性能的要求。

所以，同時符合物理和化學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燒結(jié)磚原料有很多種，如現(xiàn)在較常用的原料有：頁巖、煤矸石、粉煤灰、尾礦、淤泥、粘土等，均作為新墻材燒結(jié)原料，那么要想深層次對原料的了解，掌握的技術重點，都要從它的物理性能、化學原理去認識它。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，人們對它的特性也最為了解，但隨著社會的發(fā)展必將退出燒結(jié)工業(yè)的歷史舞臺。我們談一下現(xiàn)在燒結(jié)行業(yè)的三大原料：煤矸石、粉煤杰、頁巖。1．煤矸石是煤礦的工業(yè)廢料，排量很大，一般為煤貯量的15～20%。例如一個年產(chǎn)100萬噸的煤礦，每年排出矸石量約為15～20萬噸，那么這種數(shù)量可供一個年產(chǎn)8000萬塊標磚使用量。用煤矸石做原料制磚，其發(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。在這是重點要提示我國各地矸石的物理化學性能差別很大。煤矸石的種類也很多，如碳質(zhì)矸石，泥質(zhì)矸石，砂巖質(zhì)矸石，又有多年風化的陳矸石和新矸石；從顏色上分白矸、灰矸、黑矸、紅矸和綠矸，它的硬度也不同，有的硬度（f）2～3，有的硬度為（f）4～5。發(fā)熱量也高低不一，少的每公斤有200多千卡，多的達1000～2500千卡，粉碎后塑性指數(shù)低的5～7，高的可達18左右，自然含水率低的4～5%，高的達20%。（煤矸石）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，嚴重影響環(huán)境衛(wèi)生，粉煤灰顆粒?。ㄒ话?0微米方孔篩篩余量小于8%），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200～300千卡／公斤。粉煤灰的顆?？煞譃榇?、中、細三類，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%；細灰經(jīng)4900孔篩余量為20%以下。粉煤灰的顆粒越細越可多摻配使用，如混合料能允許摻配50%的細灰時，改用中?；抑荒軗脚?5%左右，而改用粗灰時只能摻配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、煤矸石等粘結(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，粉碎后的顆粒盡可能細一些。除對其可塑性，顆粒度及發(fā)熱量等另有要求外，其它性能均應符合制磚的各項技術指標要求。（粉煤灰）3．頁巖是一