CN103570337A

CN103570337A - 一种用于制造页岩陶粒的组合物及页岩陶粒制造方法

Info

Publication number: CN103570337A
Application number: CN201210275408.0A
Authority: CN
Inventors: 钟正全
Original assignee: HENAN MEISAIKE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: HENAN MEISAIKE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-08-03
Filing date: 2012-08-03
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2032-08-03
Also published as: CN103570337B

Abstract

本发明是关于一种用于制造页岩陶粒的组合物及页岩陶粒制造方法,其是以75%～90%页岩和10%～25%蛭石为原料，该页岩含有粘土矿物成分总量大于40%，以伊利石、蒙脱石为主，高岭石、沸石为辅；经采集页岩和蛭石、进行粉碎、筛选页岩和蛭石粉料、配比混合、投入物料储料罐、回转窑烧结、卸料、冷却、筛选、检验、包装、出厂而得轻集料页岩陶粒，此方法利用页岩和蛭石为原料烧制陶粒，节省了粘土的用量，节约用地；而且无需添加加入量受到严格限制的工业废渣添加剂，而是添加蛭石，其加入量没有严格限制，不会影响到最终板材的强度。

Description

一种用于制造页岩陶粒的组合物及页岩陶粒制造方法

技术领域

本发明涉及房屋建筑新型轻质材料领域，特别是涉及一种以页岩、蛭石为原料烧制轻质墙体建筑材料轻集料页岩陶粒的制造方法。

背景技术

1913年人造轻集料页岩陶粒在美国问世以来，可以用轻集料取代普通公分砂石集料，以降低普通混凝土自重和改善一系列性能的方法，受到世界各国普遍关注。轻集料可分为:天然轻集料、工业废料轻集料和人造轻集料。人造轻集料是以粘土、页岩等为主要原料，经加工烧制而成的轻质高强陶粒，由于其原料来源广泛，产品性能可根据用途调节，因此自问世以来，其研究开发一直受到人们的重视，人造轻集料的发展已成为一个国家发展轻集料水平的主要标志。随着人造轻集料工业在全国范围内的蓬勃发展，然而，毁地制砖、毁田造粒、大量使用粘土，耗费土地资源，破坏生态平衡现象随之发生。

目前，我国建筑墙体材料多以泥沙或泥灰混合并经烧制的红砖为主，不仅浪费了大量的取土用地，也浪费了大量的能源。近年来相继开发出了一些轻体材料制成的墙体砌块，而这些砌块的生产原料大多数陶粒生产技术要求有严格繁杂的配料。发展中的人造轻集料工业应纠正传统陶粒制造需大量使用粘土，耗费人们赖以生存的土地资源现象。开拓新材料和相应的应用技术，制造陶粒新产品，势在必行。

陶粒是近几年我国发展最快的新型建筑材料之一。陶粒以其低导热系数及优良的保温隔热性能、良好的吸声隔声性能，耐高温、抗老化、耐酸碱、环保节能、抗震、耐久性好，以及活性高、多微孔、大比表面积和强吸附能力等一系列优点，被广泛应用在建筑领域。目前，现有技术中生产普通陶粒和高性能陶粒主要采用粘土类原料、膨胀珍珠岩或泥质岩石等几种原料作为生产原料，现有的生产普通陶粒和高性能陶粒的方法按照现有的方式生产普通陶粒和高性能陶粒，将会大量消耗粘土类物质，这会对环境造成一定的破坏。因此现有的生产普通陶粒和高性能陶粒的方式还是不够理想。

目前，陶粒已经广泛应用于房屋建造当中，但由于陶粒受原材料来源的限制，已有单一使用页岩制作陶粒产品的成功项目，近年来也有加入工业废渣做添加剂制作陶粒，但废渣的加入量受到严格限制，加入量的多少直接影响到板材的强度，因此制约了这类轻质墙体材料的生产与应用。

为了解决上述现有技术中的缺陷，本发明提供了一种可改变单一的页岩陶粒的产品配方、不消耗粘土类原料、及无需添加加入量受到严格限制的工业废渣添加剂的用于制造轻集料页岩陶粒的组合物。

由此可见，上述现有的轻集料陶粒在制造方法上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般制造方法又没有适切的方法能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新的轻集料陶粒的制造方法，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有技术中的缺陷，而提供一种可改变单一的页岩陶粒的产品配方、不消耗粘土类原料、及无需添加加入量受到严格限制的工业废渣添加剂的用于制造轻集料页岩陶粒的组合物。

本发明的另一目的，在于提供一种轻集料页岩陶粒的制造方法，该方法可改变单一的页岩陶粒的产品配方，且不消耗粘土类原料、及无需添加加入量受到严格限制的工业废渣添加剂。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的用于制造轻集料页岩陶粒的组合物，其原料组分及其重量百分含量为：75%～90%页岩和10%～25%蛭石，该页岩为含有粘土矿物成分总重量大于40%的以伊利石、蒙托石为主，高岭石和沸石为辅组成的泥状页岩。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的组合物，其中该蛭中包含以下重量百分含量的组分：45~55%SiO₂，15~20%Al₂O₃，7~10%Fe₂O₃，1~3%MgO，1~5%CaO和1~3%(Na₂O+K₂O)。

前述的组合物，其中该页岩中包含以下重量百分含量的组分：58.1%SiO₂，15.7%Al₂O₃，7.8%Fe₂O₃，3.1%MgO，3.4%CaO,0.9%Na₂O和1.5%K₂O。

前述的组合物，其中该蛭石中包含以下重量百分含量的组分：48.9%SiO₂，16.0%Al₂O₃，8.0%Fe₂O₃，1.1%MgO，4.1%CaO,1.9%（Na₂O+K₂O）。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的以前述的组合物为原料的轻集料页岩陶粒的制造方法，其包括以下步骤：

（1）选择优质原料页岩和蛭石；

用常规的粗粉、细粉粉碎机机械进行粉碎；

筛选粉碎后的2~20mm该页岩和蛭石物料；

（2）按前述组合物中页岩和蛭石的比例混合经步骤（1）筛选的该页岩和蛭石物料，放入搅拌机进行充分搅拌，搅拌成混合料；将已搅拌均匀的该混合料送入储料罐以备预热烧制陶粒使用;

（3）将步骤（2）卸出的该混合料送入一级传动变径回转窖经预热带和烧成带进行烧制，预热带温度从120℃开始逐渐升高至270℃，预热40~45min后进入烧成带，烧成带温度1200~1220℃，烧成时间2~5min，烧结成轻集料页岩陶粒块；

（4）将步骤（3）烧结成型的该轻集料页岩陶粒块送入冷却机冷却，使页岩蛭石陶粒的温度降至l00℃以下，再经筛选，筛选粒径3~5mm为陶砂作为建筑保温砂浆使用，5~20mm的为陶粒，20~30mm为陶块作为建筑材料使用，也可以作为吸附材料使用，检验即可入库。

前述的轻集料页岩陶粒的制造方法，其中所述的回转窑总长45米，直径2.1米，预热带40米，其余为烧成带。

前述的轻集料页岩陶粒的制造方法，其中所述的回转窑转速为1.5转/分。

前述的轻集料页岩陶粒的制造方法，其中所述的一级传动变径回转窑由2个不同直径的窑炉相互连接而构成。

前述的轻集料页岩陶粒的制造方法，其中该回转窑通过煤气发生炉制得的煤化气燃烧为页岩陶粒的烧制提供热源。

借由上述技术方案，本发明用于制造页岩陶粒的组合物及页岩陶粒制造方法其至少具有下列优点及有益效果：

（1）利用页岩和蛭石为原料烧制陶粒，不仅节省了粘土的用量，节约用地，还开辟了一条页岩和蛭石资源利用的的新途径。

（2）本发明的页岩陶粒的制造方法中无需添加加入量受到严格限制的工业废渣添加剂，而是添加蛭石，其加入量没有严格限制，不会影响到最终板材的强度。

（3）本发明的焙烧温度（1200~1220℃）更高，焙烧出来的陶块表面会形成一层釉状物质，能够使陶块的强度更大。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明以页岩和蛭石为原料烧制页岩陶粒的方法流程图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的用于制造页岩陶粒的组合物及页岩陶粒制造方法其具体实施方式、制造方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。

如图1所示，以页岩和蛭石为原料烧制滤料陶粒的方法步骤如下:采集页岩、蛭石进行粉碎→筛选页岩、蛭石粉料→配比混合→投入物料储料罐→回转窑烧结→卸料→冷却→筛选→检验→包装、出厂。具体操作步骤如下所述。

（1）选择优质原料:开采含有粘土矿物成分总量大于40%的泥状页岩，以伊利石、蒙脱石为主，高岭石、沸石为辅；及开采蛭石。

该页岩的成份包括SiO₂,A1₂O₃,Fe₂O₃,MgO,CaO,Na₂O+K₂O，它们的重量百分含量分别为55~60%，15~20%，7~10%，2~5%，2~4%和1~3%。

矿物蛭石(Vermiculite)是指一组含水的云母(通常是黑云母或金云母)经热水溶液蚀变作用和风化产生，为含镁、铁质硅酸盐的次生变质矿物。由于蛭石层间含有可交换阳离子及其结合水，受热超过150℃时，即沿着与解理面成直角的方向迅速膨胀，并呈挠曲状。蛭石属化学成分复杂的三八面体和二八面体铝硅酸盐，化学式为(Mg,Ca)_0.7(Mg,Fe,Al)_6.0[(Al,Si)_8.0O₂₀](OH₄.H₂O)。膨胀蛭石具有体轻、隔热、耐冻、抗菌、防火、吸水、吸音等性能，成为一种有用的矿物材料，已经较大规模地用作保温、隔热和耐热材料。高膨胀率蛭石微粉对于某些放射性和重金属元素、大分子有机质有很强的吸附功能，可以用于处理含有害金属的废水和造纸工业污水等。蛭石在我国产地分布广、储量丰，是一种优势矿产资源，其中河南洛阳汝阳蛭石矿储量多且品质优良。

优选该蛭中包含以下重量百分含量的组分：45~55%SiO₂，15~20%Al₂O₃，7~10%Fe₂O₃，1~3%MgO，1~3%CaO和1~3%(Na₂O+K₂O)。

优选该页岩中包含以下重量百分含量的组分：58.1%SiO₂，15.7%Al₂O₃，7.8%Fe₂O₃，3.1%MgO，3.4%CaO,0.9%Na₂O和1.5%K₂O；及更优选该蛭石中包含以下重量百分含量的组分：48.9%SiO₂，16.0%Al₂O₃，8.0%Fe₂O₃，1.1%MgO，4.1%CaO,1.9%（Na₂O+K₂O）。

用常规的粗粉、细粉粉碎机机械进行粉碎；

筛选粉碎后的2~20mm该页岩和蛭石物料；直径大于20mm的经输送带返回原料混合重新粉碎使用；

（2）将筛选后的该页岩物料与该蛭石物料按一定比例混合，选择其混合比例为75%～90%：10%～25%，在搅拌机进行充分搅拌混合，得混合料，将该混合料送入储料罐以备预热烧制陶粒使用；

（3）将步骤（2）卸出的该混合料送入一级传动变径回转窖经预热带和烧成带进行烧制，这种回转窑操作更容易，便于维护，窑体的温度比较稳定，因此焙烧的产品性能也稳定。另外，该一级传动变径回转窑可选择由2个不同直径的窑炉相互连接而构成；优选回转窑总长45米，直径2.1米，预热带40米，其余为烧成带；优选回转窑转速为1.5转/分。预热带温度从120℃开始逐渐升高至270℃，预热40~45min后进入烧成带，烧成带温度1200~1220℃，烧成时间2~5min，烧结成轻集料页岩陶粒块；在一实施例中，该回转窑通过煤气发生炉制得的煤化气燃烧为页岩陶粒的烧制提供热源。

（4）将步骤（3）烧结成型的该轻集料页岩陶粒块送入冷却机冷却，冷却时间可为5～8分钟，使页岩蛭石陶粒的温度降至100℃以下，再经筛选，筛选粒径3~5mm为陶砂作为建筑保温砂浆使用，5~20mm的为陶粒，20~30mm为陶块作为建筑材料使用，也可以作为吸附材料使用，检验即可入库。

由于轻集料页岩陶粒其结构是“蜂窝状核体”，其堆积密度小于800kg/m³。轻集料:包括页岩陶粒及陶砂制成的混凝土比重为900～1100kg/m³，而普通砂石混凝土比重为2,450kg/m³～2,500kg/m³，

本发明生产的轻集料页岩蛭石陶粒，可取代砂、石，做混凝土骨料；在一定地质负荷条件下，可以增加楼层，抗震性能好；因其自重轻，弹性模量低，在地震荷载作用下，承受的地震力减小及自振周期长，对冲击波能量的吸收快，减震效果好。

轻集料页岩陶粒在生产过程中经过“一级传动变径回转窑”1200℃～1220℃高温工艺灼烧成型的产品，其页岩陶粒膨胀系数更大，可以达到1.5，产品的质量也更稳定，陶砂和蛭石可以形成更好的建筑保温砂浆；用它加工成的砌块及墙板已经改变了原来的属性，具有耐老化、耐腐蚀、防冻、无放射物、无有害物质的性能。而普通废渣压制的砌块没有改变原来的属性。

该轻集料页岩陶粒烧成后的粒子结构特征，可以鉴定出它是保温型材料。因为它的导热系数低。陶粒混凝土导热系数为0.8～1.01w/m.k，而普通砂石混凝土的导热系数则达到1.9w/m.k以上，轻集料页岩陶粒的导热系数为0.6w/m.k。用这种轻集料页岩陶粒加工成的建筑材料，建筑的住宅，具有“自动调节室内温度”的功能，可节约室内空调用电及取暖设施的耗能，节能效果显著。

又因其是“蜂窝状核体”的粒子结构，决定它具有吸音与隔音的性能。国家建筑结构住宅隔音标准要求，听音率40分贝；隔音率35分贝。唯一这种墙体及楼层板材料，在不增加任何隔音附助设施前提下，完全达到或超过国家建筑隔音吸音标准。它是防止“噪音”袭击，有助于人们身心健康的绿色建材。

本发明的页岩陶粒用途广泛，可代替砂子石子做混凝土骨料、可预制、可现浇、可泵送；也可广泛应用于轻集料页岩陶粒空心砌块、空心墙板、隔层楼板混凝土骨料、梁、柱混凝土骨料；还可应用于轻质保温板材、防冻结构及其它类型建筑材料，是一种节能、绿色、环保型建筑材料。

本发明的轻集料页岩陶粒的性能检测符合国家标准:轻集料GB/T17431·1-1998;轻集料的试验方法符合国家标准:轻集料试验方法GB/T17431.2-1998。

实施例1

用常规方法采集粘土质页岩以及蛭石原料，通过常规的粗粉、细粉粉碎机机械进行粉碎，粉碎2～5分钟后，继续下列步骤:

（1）筛选出粒度为2～20mm的页岩和蛭石原料;

（2）取步骤（1）筛选后的页岩料75份、蛭石25份混合投入搅拌机内，搅拌成混合料；其搅拌时间为3～5分钟;

（3）将步骤（2）所述的混合料由其搅拌机中送入储料罐以备预热烧制使用;

（4）将步骤（3）卸出的该混合料直接投入一级传动变径回转窑的窑头投料口送入，经不同温度的回转窑炉向窑头方向滚动干燥；其干燥温度由120℃的预热温度升至270℃；然后进入膨胀带烧结温度1200~1220℃，烧结成该轻集料页岩陶粒。

（5）将步骤（4）烧结成型的页岩蛭石陶粒块送入冷却机冷却，冷却时间可为5～8分钟，使页岩陶粒的温度降至100℃以下，然后由筛分机进行二次分级筛选，其筛下物筛选粒径为3~5mm为陶砂作为建筑保温砂浆使用，5~20mm的为陶粒，20~30mm为陶块作为建筑材料使用，也可以作为吸附材料使用。

实施例2

用常规方法采集粘土质页岩和蛭石，通过常规的粗粉、细粉粉碎机机械进行粉碎，粉碎2～5分钟后，进行下列步骤:

（1）筛选出粒度为2～20mm的页岩、蛭石物料;

（2）取步骤（1）筛选后的页岩物料85份，蛭石15份投入搅拌机内混合均匀，搅拌成混合料;其搅拌时间为3～5分钟;

（4）将步骤（3）卸出的该混合料直接投入一级传动变径回转窑的窑头投料口送入，该一级传动变径回转窑由2个不同直径的窑炉相互连接而构成；回转窑总长45米，直径2.1米，预热带40米，其余为烧成带；回转窑转速为1.5转/分；经不同温度的回转窑炉向窑头方向滚动干燥；其干燥温度由120℃的预热温度升至270℃；然后进入膨胀带烧结温度1200~1220℃，烧结成该轻集料页岩陶粒。

实施例3

（1）筛选出粒度为2～20mm的页岩、蛭石物料;

（2）取步骤（1）筛选后的页岩物料90份，蛭石10份投入搅拌机内混合均匀，搅拌成混合料;其搅拌时间为3～5分钟;

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种用于制造轻集料页岩陶粒的组合物，其特征在于其原料组分及其重量百分含量为：75%～90%页岩和10%～25%蛭石，

该页岩为含有粘土矿物成分总重量大于40%的以伊利石、蒙托石为主，高岭石和沸石为辅组成的泥状页岩。

2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于该蛭中包含以下重量百分含量的组分：45~55%SiO₂，15~20%Al₂O₃，7~10%Fe₂O₃，1~3%MgO，1~5%CaO和1~3%(Na₂O+K₂O)。

3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于该页岩中包含以下重量百分含量的组分：58.1%SiO₂，15.7%Al₂O₃，7.8%Fe₂O₃，3.1%MgO，3.4%CaO,0.9%Na₂O和1.5%K₂O。

4.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于该蛭石中包含以下重量百分含量的组分：48.9%SiO₂，16.0%Al₂O₃，8.0%Fe₂O₃，1.1%MgO，4.1%CaO,和1.9%（Na₂O+K₂O）。

5.一种以权利要求1至4任一权利要求所述的组合物为原料的轻集料页岩陶粒的制造方法，其特征在于其包括以下步骤：

（1）选择优质原料页岩和蛭石；

用常规的粗粉、细粉粉碎机机械进行粉碎；

筛选粉碎后的2~20mm该页岩和蛭石物料；

（2）按权利要求1所述组合物中页岩和蛭石的比例混合经步骤（1）筛选的该页岩和蛭石物料，放入搅拌机进行充分搅拌，搅拌成混合料；将已搅拌均匀的该混合料送入储料罐以备预热烧制陶粒使用;

（4）将步骤（3）烧结成型的该轻集料页岩陶粒块送入冷却机冷却，使页岩蛭石陶粒的温度降至100℃以下，再经筛选，筛选粒径3~5mm为陶砂作为建筑保温砂浆使用，5~20mm的为陶粒，20~30mm为陶块作为建筑材料使用，也可以作为吸附材料使用，检验即可入库。

6.根据权利要求5所述的轻集料页岩陶粒的制造方法，其特征在于所述的回转窑总长45米，直径2.1米，预热带40米，其余为烧成带。

7.根据权利要求5或6所述的轻集料页岩陶粒的制造方法，其特征在于所述的回转窑转速为1.5转/分。

8.根据权利要求5所述的轻集料页岩陶粒的制造方法，其特征在于所述的一级传动变径回转窑由2个不同直径的窑炉相互连接而构成。

9.根据权利要求5所述的轻集料页岩陶粒的制造方法，其特征在于该回转窑通过煤气发生炉制得的煤化气燃烧为页岩陶粒的烧制提供热源。