燒結(jié)保溫磚
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(shí)作用、脫水作用、重結(jié)晶作用后形成的。

頁巖的種類及性能生產(chǎn)燒結(jié)耐火磚應(yīng)達(dá)到的幾種要求

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(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)。如我國北方白堊系中的黑色頁巖中含有豐富的有機(jī)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(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Si02平均值約58%，而硅質(zhì)巖中的Si02，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(xué)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(dá)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(guān)，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(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(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Si02，含量在45%~80%之間波動，A12O3量在12%-25%之間波動，F(xiàn)e2O3含量在2%-10%之間波動，CaO含量在0.2%-12%之間波動，MGO含量在0.1%-5%之間波動。

4、生產(chǎn)燒結(jié)磚時對頁巖原料物理性能的要求

生產(chǎn)頁巖燒結(jié)磚時，對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。原料顆粒級配符合原料成型后顆粒緊密堆積原理。

5、生產(chǎn)燒結(jié)磚時對頁巖原料化學(xué)性能的要求

生產(chǎn)頁巖燒結(jié)磚時，要求制磚原料中Si02的含量為55%~70%，Al203的含量為10%~20%，F(xiàn)e2O3的含量為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，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，其含量應(yīng)小于2%。

用頁巖原料生產(chǎn)燒結(jié)磚時，如果主要成分在制磚要求含量的范圍以內(nèi)，則會使生產(chǎn)較順利的進(jìn)，如果某種成分超出了原料的要求范圍，就要對燒成過程進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

如原料中大顆粒Si02含量多時，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Si02在燒成過程中要進(jìn)行晶型轉(zhuǎn)換，使其體積發(fā)生變化，如果控制不好，會造成制晶缺陷，降低制品的力學(xué)強(qiáng)度，特別是抗折強(qiáng)度。可是小顆粒的Si02易于熔融，使制品結(jié)構(gòu)均勻、密實(shí)，當(dāng)原料中Si02含量大于75%時，對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Si02含量小于于50%時，則制品抗凍性能很差。

Al2O3是耐火度很高的氧化物，它是磚瓦產(chǎn)品中要不可少的組分，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，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在磚瓦產(chǎn)品的燒成過程中起到幾方面的作用：①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，鐵是以高價形式存在，制品呈紅色，當(dāng)窯內(nèi)為還原性氣氛時，鐵是以低價形式存在，制品呈黑色或青藍(lán)色；②在還原性氣氛中，以低價形式存在的鐵，是一種強(qiáng)有力的助熔劑，能降低原料的耐火度；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(diǎn)。

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(qiáng)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(yīng)將其破碎350.5mm以下，燒成時，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(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)我們對自己生產(chǎn)所用的原料有了全面、準(zhǔn)確的認(rèn)識后，就可根據(jù)各組分含量的多少，對燒成過程進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，根據(jù)Si02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)Si02顆粒較大，含量較高時，應(yīng)適當(dāng)提高燒成溫度，當(dāng)Si02顆粒較小，含量較低時，可適當(dāng)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，提供要和充分的燒成條件。當(dāng)Al2O3含量較高時，采用較高的燒成溫度，當(dāng)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(dāng)CaO含量高時，燒成溫度范圍要小一些，應(yīng)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(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(dāng)頁巖石的化學(xué)性能符合Si02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%，MSO含量<3%，SO3含量越小越好，K+、Na+等低熔點(diǎn)含量要適量時，就能滿足生產(chǎn)時對其化學(xué)性能的要求。

所以，同時符合物理和化學(xué)兩種性能要求的頁巖，就可以生產(chǎn)燒結(jié)磚。