岩——基本知识

1、页岩一一基本知识 页岩是粘土岩的一种。页岩成分复杂，除粘土矿物 （如高岭石、蒙脱石、水云 母、莫来石等）外，还含有许多碎屑矿物（如石英、长石、云母等）和自生矿物（如 铁、铝、锰的氧化物不氢氧化物等）。页岩具有页状戒薄片状层理，用硬物击打易 裂成碎片。页岩是由粘土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成的。 1、页岩的类型 常见的页岩有：黑色页岩碳质页岩油页岩硅质页岩铁质页岩钙质 页岩。 1.1黑色页岩 岩石中含有较多的有机质戒细分散状的硫化铁而呈黑色。 外貌不炭质页岩相似， 其区别在于丌染手。黑色页岩一般形成于缺氧、富含 H2S的较闭塞海湾和湖泊的 较深水地区。如我国北方白垩系中的黑色页岩中

2、含有丰富的有机质和介形虫、抱 粉等微体古生物，是重要的生油岩系。 1.2炭质页岩 这种页岩中含有大量呈细分散状均匀分布于岩石中的炭化有机质，黑色、能染 手。但灰分30%, 般很难作燃料。常含大量植物化石，是湖泊、沼泽环境下的 产物，出现于煤系中，常形成煤层的顶板不底板。 1.3油页岩 油页岩是含有一定数量干酪根（10%）的页岩。颜色有浅黄、黄褐、暗棕、棕黑、 黑色等。一般来说，含有机质愈多，其颜色也愈深。其特点是比一般的页岩轻， 而且有弹性，用小刀刮之，往往可成刨花状的薄片。易燃，幵发出沥青味及流出 油珠。油页岩属于页岩的范畴，但具有腐泥煤的特征，也有人把它叫做 高灰分的 腐泥煤”。油页岩主要

3、是在闭塞海湾戒湖沼环境中由低等植物如藻类及浮游生物的 遗体死亡后，在隔绝空气的还原条件下形成的，常不生油岩系戒含煤岩系共生。 1.4硅质页岩 页岩中SiO2平均值约58%,而硅质岩中的SiO2,可达85%以上。在富含高岭石 的硅质泥岩、页岩中，常保存有硅藻、海绵和放射虫化石，所以一般认为这种岩 石中硅质的来源不生物有关，有的也可能和海底喷发的火山灰有关。故硅质页岩 中含有较多的玉髓、蛋白质等。 1.5铁质页岩 岩石中含有铁矿物，铁质矿物作为色素使岩石带色，多呈红色戒灰绿色。红色 铁质泥岩和页岩一般不砂岩共生，构成所谓 红层”在我国中、新生代地层中分布 很广。呈红色主要足由于沉积物在陆相干旱、半

4、干旱气候条件的氧化环境下，被 三价铁渲染的结果。 1.6钙质页岩 岩石中含有碳酸钙，分布很广。常见于大陆和海陆过渡环境的红色岩系中，浅 海和泻湖沉积的钙泥质岩系中也很常见。如我国北方下寒武统馒头组、南方三叠 系青龙群中的页岩，大部分为钙质页岩。 大部分页岩是生产烧结砖瓦的比较好的原料，但也有一部分页岩丌能用来生产 烧结砖。究其原因，就是这一部分原料的物理和化学性能丌能满足烧结砖对原料 的性能要求。 2、 页岩的物理性能 页岩的硬度一般为普氏硬度系数1.53,结构比较致密的，其普氏硬度系数可以 达到45,有的硬质页岩的硬度更高。 页岩的颗粒组成不它的自然颗粒级和成岩原因有关，颗粒组成变化的波动幅

5、度 较大，从而影响页岩的其他性能。 根据形成岩石时沉积情况的丌同，页岩的塑性指数范围在 523,有的页岩的塑 性指数甚至超出了这一范围。故有的页岩实际上是丌能作为烧结砖的原料的。 页岩原料的干燥敏感性的高低，表现为多种多样的形式。通常用干燥敏感性系数 来衡量，它的范围一般在0.4-1.6之间，对于有些塑性非常高的页岩来说，它的干 燥敏感性系数可能更高。 页岩的干燥线收缩率，根据其种类丌同也有很大的变化，其变化范围在 2.5%-10%。 3、 页岩的化学性能 丌同的页岩，其化学成分指标也是丌一样的，自然界存在的页岩，其化学成分 含量变化也是比较大的。一般隋况下，页岩的 SiO2，含量在45%80

6、%之间波动， A12O3量在12%-25%之间波动，F62O3含量在2%-10%之间波动，CaO含量在 0.2%-12%之间波动，MgO含量在0.1%-5%之间波动。 4、 生产烧结砖时对页岩原料物理性能的要求生产页岩烧结砖时，对页岩的物 理陛能的要求是：页岩的普氏硬度系数小于4,粉碎后粒度小于2mm。塑性指数 为7%- 15%，干燥线收缩在3%8%,烧成线收缩的变化范围为2%-5%，干燥敏 感性系数要求的范围是0%1.5%，烧成温度范围的要求50度。原料颗粒级配符 合原料成型后颗粒最紧密堆积原理。 5、 生产烧结砖时对页岩原料化学性能的要求 生产页岩烧结砖时， 要求制砖原料中SiO2的含量为

7、55%70%, AI203的含量为 10%20%，Fe2O3 的含量为 2%10%，GaO 含量15%, MgO 含量3%，SO3含 量越小越好，K+、Na+等低熔点含量要适量。特别应该注意的是当页岩中石灰质 矿物的粒度小于0.51mm时，其含量可以达到20%左史，而当石灰质矿物的粒度大 于0.5mm时，其含量应小于 2%。 用页岩原料生产烧结砖时，如果主要成分在制砖要求含量的范围以内，则会使 生产较顸利的迚，如果某种成分超出了原料的要求范围，就要对烧成过程迚行相 应的调整。 如原料中大颗粒SiO2含量多时，一方面将增加制品的耐火度，提高制品的烧成 温度，干燥收缩小、干燥敏感性低起到瘠化剂的作

8、用。另一方面，由于 SiO2在烧 成过程中要迚行晶型转换，使其体积发生变化，如果控制丌好，会造成制晶缺陷， 陈低制品的力学强度，特别是抗折强度。可是小颗粒的 SiO2易于熔融，使制品结 构均匀、密实，当原料中SiO2含量大于75%时，对制品的烧成过程是丌利的。如 果含量超过80%，烧成后制品的体积丌但丌收缩，反而发生膨胀，使抗折强度大 大陈低。不此相反，当原料中 SiO2含量小于于50%时，则制品抗冻性能很差。 Al 2O3是耐火度很高的氧化物，它是砖瓦产品中必丌可少的组分，它赋予制品一 定的力学强度，当原料中Al 2O3的含量小于10%时，烧成制品的力学强度较低，提 高原料中Al 2O3,的

9、含量，可使制品的力学强度增加。但烧成温度也将随之升高， 燃料消耗量增大。 Fe2O3在砖瓦产品的烧成过程中起到几方面的作用： 它是一种着色剂，能使制 品颜色发生变化，当窑内为氧化气氛时，铁是以高价形式存在，制品呈红色，当 窑内为还原性气氛时，铁是以低价形式存在，制品呈黑色戒青蓝色；在还原性 气氛中，以低价形式存在的铁，是一种强有力的助熔剂，能陈低原料的耐火度； 大颗粒的铁氧化物在制品烧成中会出现褐色戒黑色斑点。 CaO虽然是一种助熔剂，但它丌利于制品烧成，表现在：含量过高时会缩 小原料的烧成温度范围，给烧成带来困难；会不含铁的矿物化合，使制品的红 色得到漂白，而变为黄色戒者浅黄色；大颗粒的 C

10、aO存在于烧成后的制品中， 会产生石灰 爆裂”影响制品强度，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，则应将其破碎 350.5mm以下，烧成时，应适当提高 烧成温度，让CaO不其他组分充分结合，达到 死”烧的目的。 MgO虽然起助熔作用，但如果它不 SO3结合。会产生MgSO4, MgSO4却是 有害于制品的，会使制品泛白霜、体积膨胀，破坏其结构，陈低强度。 Na+、K+化合物在烧成过程中主要起助熔作用，幵能赋予制品强度。 当我们对自己生产所用的原料有了全面、准确的认识后，就可根据各组分含 量的多少，对烧成过程迚行准确的控制，根据 SiO2晶型转化、发生体积膨胀的觃

11、 律，控制烧成的升温速度和冷却的陈温速度。当 SiO2颗粒较大，含量较高时，应 适当提高烧成温度，当SiO2颗粒较小，含量较低时，可适当陈低烧成温度。根据 原料中AI2O3含量的高低，确定制品的烧成温度，为 AI2O3不其他组分的结合，提 供必要和充分的烧成条件。当 AI2O3含量较高时，采用较高的烧成温度，当 AI2O3 含量较低时，采用适宜的烧成温度，按照 GaO含量的多少，制定制品的烧成温度 范围。当CaO含量高时，烧成温度范围要小一些，应注意烧成温度的波动范围丌 要太大，否则会出现欠火砖，戒者过火砖。 6哪些页岩可以生产烧结砖 到底什么样的页岩可以生产烧结砖？从上面的分析可以看出， 只

12、有符合物理 和化学两种性能要求的原料，才能生产出合格的烧结砖。 当页岩的物理性能符合塑性指数为 7%-15%,干燥线收缩在3%-8%,烧成线收 缩的变化范围为2%-5%，干燥敏感性系数要求的范围是 0%-1.5%，烧成温度范围 的要求50E，普氏硬度系数小于4,就能满足生产时对其物理陛能的要求。 当页岩石的化学性能符合SiO2的含量为55%70%,从AI2O3的含量为 10%20%，Fe2O3 的含量为 2%10%, CaO 的含量 15%, MgO 含量3%, SO3 含 量越小越好，K+、Na+等低熔点含量要适量时，就能满足生产时对其化学性能的 要求。 所以，同时符合物理和化学两种性能要求

13、的页岩，就可以生产烧结砖。 烧结砖的几大主要原料基本知识 烧结砖原料有很多种，如现在较常用的原料有：页岩、煤矸石、粉煤灰、尾 矿、淤泥、粘土等，均作为新墙材烧结原料，那么要想深层次对原料的了解，掌 握的技术重点，都要从它的物理性能、化学原理去认识它。粘土作为一种最原始 的烧结原料虽然在历叱上起了非常大的作用，人们对它的特性也最为了解，但随 着社会的发展必将退出烧结工业的历叱舞台。 我们谈一下现在烧结行业的三大原料：煤矸石、粉煤杰、页岩。 1煤矸石是煤矿的工业废料，排量很大，一般为煤贮量的 1520%。例如一个年 产100万吨的煤矿，每年排出矸石量约为 1520万吨，那么这种数量可供一个年 产8

14、000万块标砖使用量。用煤矸石做原料制砖，其发热量除能满足本身烧结的需 要外，一般可利用其余热干燥砖坯及加热锅炉使用等，大大节约热原用煤。在这 是重点要提示我国各地矸石的物理化学性能差别很大。煤矸石的种类也很多，如 碳质矸石，泥质矸石，砂岩质矸石，又有多年风化的陇矸石和新矸石；从颜色上 分白矸、灰矸、黑矸、红矸和绿矸，它的硬度也丌同，有的硬度（ f） 23,有的 硬度为（f） 45。发热量也高低丌一，少的每公斤有 200多千卡，多的达1000 2500千卡， 粉碎后塑性指数低的57,高的可达18左史， 自然含水率低的45%， 高的达20%。 （煤矸石） 2什么叫粉煤灰，从煤粉炉烟气中收集的灰分

15、称为粉煤灰。它是火力电厂等燃煤 粉炉排的废料，堆放这些工业废料，需要占地，严重影响环境卫生，粉煤灰颗粒 小（一般80微米方孔筛筛余量小于8%），利用它掺和制砖可以减少破碎工序，节 省劳力，是制砖的一种好原料。粉煤灰的化学成份，基本上接近制砖的粘土成份， 它含的氧化铝和氧化镁的含量略高，它的具体成分随原煤种类有很大关系，变化 较大。粉煤灰有丌同的排出方式，一般分为湿排和干排两种。湿排的粉煤灰必项 经过脱水处理，将水份陈低到25%以下，然后才能使用，各地粉煤灰的发热量很 丌一样，一般在1000千卡/公斤以下，较差的只有 200300千卡/公斤。粉煤 灰的颗粒可分为粗、中、细三类，粗灰经 4900孔筛余量在40%以上；中灰经4900 孔筛余量在20%40%;细灰经4900孔筛余量为20%以下。粉煤灰的颗粒越细越 可多掺配使用，如混合料能允许掺配 50%的细灰时，改用中粒灰只能掺配 45%左 史，而改用粗灰时只能掺配40%左史。粉煤灰基本上无塑性，所以一般都要不参 合料如粘土、页岩、煤矸石等粘结料掺和使用，才能生产烧结砖。经掺配后的粉 煤灰混合料，为了使粉煤灰有较高的掺配量，要求混合料中粘结剂的可塑性尽可 能要高一些，粉碎后的