利用页岩烧制陶粒的研究
摘要：本文主要介绍了利用页岩的烧胀性在实验室的测试方法及其影响因素，为半工业试验工艺流程提供依据，对页岩矿开发利用起到积极作用。
关键词：陶粒页岩；烧胀性能；影响因素
随着我国建筑行业的发展，墙改力度的加大，粘土实心砖由于其体积小重量大，保湿性能欠佳，已经难以适应当前建筑材料发展需求，终将被新型材料而取代，页岩陶粒及其混凝土制品不仅用途广泛，性能优良，还能节约能源，针对市场对页岩陶粒制成的新型材料需求与日俱增的现状，本文主要介绍页岩烧制陶粒的试验方法及其影响因素，为生产工艺流程设计提供参考依据。
一、试烧
页岩陶粒的膨胀性特征主要表现在：烧出陶粒的表壳厚度；颜色；孔径大小；形态；均匀程度及表观密度。通常烧胀性多用表观密度来表述，表观密度小，膨胀性好，反之则差。要测其膨胀性就需要通过对样品的试烧、小试方法来实现。
1.制样
将野外送来的页岩样品经颚式破碎机或手工锤破碎，用5mm和20mm孔径筛经行筛分，>20mm重新破碎，<5mm弃去，取5mm～20mm粒级的样，用四分法缩分，待用，取一部分样做为小试样，其余留下作为副样。
2.副样的试烧
从矿样的副样中抽取3-5件，在设计预热温度550-700℃下预热8-12分钟，立即从预热炉中取出，随即放入已达到设计焙烧温度1130-1160℃的高温炉中，焙烧6-9分钟取出，有膨胀性的样品，才能进行陶粒样品小试。
3.陶粒原料的小试
小试是对样品采用不同焙烧制度下试烧，测其试烧陶粒的表观密度，以寻求最佳的焙烧制度参数
（1）最佳焙烧制度参数的优选
焙烧制度中关键参数是预热温度及时间、焙烧温度及时间，分别对这四个参数进行交叉试验，采用参数间隔变化小，测试件数多的原则，测得最佳热工参数，进一步观察最佳膨胀性变化过程。通过对乌市某页岩矿大量实验数据的分析得出，该页岩矿最佳热工参数，预热温度为 650℃，预热时间为 12 分钟，焙烧温度1160℃，焙烧时间6分钟。
（2）页岩小试样在不同温度下的烧胀曲线
结合交叉实验得出的最佳热工参数，在控制预热温度为650℃，预热时间为12分钟，焙烧时间6分钟，不变的前提下，以不同的焙烧温度进行焙烧，并测其不同焙烧温度下表观密度，绘制小试样的焙烧温度曲线。
从图中可以看出该矿样在1100-1120℃失水软化，1120℃后膨胀逐渐增大，从 1140℃-1170℃急剧膨胀，1170℃后虽然还在膨胀，但陶粒表壳发生粘结，内部断裂塌陷，开始焦化，故最佳膨胀温度范围是1140-1170℃。
二、页岩膨胀性能的影响因素的探讨
经过长期的实验分析得出，影响页岩膨胀性能的因素很多有：矿物的化学成分、矿物成分、及其物理性能（粒度、塑形）、焙烧制度等。
1.化学成分对烧胀性能的影响
实际上陶粒页岩经高温烧胀成陶粒是一种复杂的物化反应过程，矿石中不同的化学成分起不同的作用。SiO2,Al2O3是成陶主要的成分，含量过多不具膨胀性，过低影响陶粒的强度。K2O、Na2O、CaO 成助溶作用，质量分数过大易粘连，熔融。FeO、Fe2O3、C是产生气体使岩石发泡膨胀的主要成分，在烧胀成陶粒的过程中，起到了关键作用。经过大量的试验发现SiO2的含量在48-68%,Al2O3的含量在 12-18%，Fe2O3的含量在 5-10%，K2O、Na2O的含量在2.5-7.0%范围内具有良好的膨胀性。
2.矿物成分对烧胀性能的影响
岩石中粘土矿物总量应大于40%，其中以伊利石、蒙脱石、绿泥石、绢云母为主最好，其次是高岭土、沸石、黄铁矿、赤铁矿、芒硝、方解石等
3.物理性能对烧胀性能的影响
颗粒越细越好，含沙量越少越好，可塑性指数应大于8。
总结
页岩膨胀性是各个因素的集中体现，以上因素均不能单独评价样品的优劣，只能做为定性分析的参考，定量分析还应该以试烧和样品小试为主，测试其表观密度。通过多年来，实验室对新疆不同地区页岩矿膨胀性能的测试，发现我区膨胀性页岩品质优良，资源丰富，希望通过此文能对陶粒页岩矿的开发利用起到积极的作用。
参考文献：
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