专利名称：用碳质泥板岩生产碎石型高强和超轻陶粒的方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑材料，尤其是涉及一种混凝轻集料的生产方法。
轻质、高强是建筑材料研究的永恒课题。城市建筑物向高层发展，以节约占地面积；城市交通向立体交通方向发展，以改善交通路口拥挤状况。国内外大量土木建筑工程实践证明，采用轻质高强轻集料和工程优化设计两项措施，可使桥梁及高层建筑物的造价降低10％～20％，从而节约大量基础设施建设资金。国外近半个世纪来，高强混凝土轻集料工业发展迅速，我国近几年来也进入快速发展期。云南省为地震多发区，建筑物抗震性能应受到足够重视。未来的10年，云南省将投入3000亿元资金，建成立体交通网络体系。因此，提供大量轻质高强混凝土轻集料是市场经济发展的迫切需要。
具有60余年开采历史的云南省一平浪煤矿，煤层覆盖区内蕴藏着大量碳质泥板岩。到目前为止，含碳量低的矸石仍然作为废料堆积，并已堆积为矸石山，未能得到任何利用。
本发明是基于这样一种发现而完成的，即上述作为废料排放的矸石，当采用合适的烧制条件，可出人意料地生产出优质的高强陶粒和超轻陶粒。本发明人深入细致的试验工作证实，一平浪煤矿整个矿区排放的矸石是烧制陶粒的极优原料，是大自然赋予人类的珍贵资源。
因此，本发明的目的在于提供一种用碳质泥板岩生产高强和超轻陶粒的方法，变“废”为宝。同时，本发明的实施也将有助于煤层的暴露，有助于煤炭的开采，进而对该地区的经济发展产生积极影响。
本发明提供了一种用碳质泥板岩生产碎石型高强和超轻陶粒的方法，该方法包括下述顺序的步骤(1)以一平浪煤矿的煤矸石为原料，经破碎、筛分，碎石颗粒的粒径为5mm～10mm，备好料入窑烧制；
(2)在450℃～550℃下预热40～50分钟，在1260℃～1340℃下焙烧15～20分钟，冷却至室温，即可制得堆积密度等级为400～500级的碎石型超轻陶粒。
(3)在550℃～650℃下预热50分钟，在1180℃～1250℃下焙烧30分钟，再进行慢速冷却后，即可制得堆积密度等级为700～800级的高强陶粒。
所述的预热，焙烧是在氧化气氛下进行，以保证产品的质量。
所述的矸石还可经粉磨与水云母类或蒙脱石类粘土质原料配合，用于制造圆球型或卵石型轻质或高强陶粒。
与现有技术相比，本发明具有以下突出的优点1、本发明选择以云南省一平浪煤矿(国营煤矿及周边延绵近十公里的个体小煤窑采煤排放的煤矸石——碳质泥板岩为原料，生产优质陶粒，赋于几十年来一直被废置的排放物新的生命，变“废”为宝，既有利于资源的开发利用，也有利于环境保护，一举多得，具有重大的经济效益、社会效益和环境效益。
2、本发明只需矸石作为原料，不添加其它辅料，原料丰富，成本低廉。
3、本发明工艺流程简单，工艺条件合理，而且烧制的陶粒的外壳有较多的膨胀后产生的裂口，当与水泥砂浆拌合配制混凝土时，陶粒与水泥砂浆握裹较好，可提高混凝土的物理力学性能。
在以下的实施例中将进一步详细说明本发明。但是，需要强调指出，这些实施例仅用于说明本发明而对本发明没有限制。
实施例1本发明用于生产高强或轻质陶粒的碳质泥板岩的化学成分分析结果如表1所示。
表1．
实施例2-10本发明生产超轻类型陶粒的工艺条件及产品检验结果如表2所示表2．
实施例11-12本发明生产高强型陶粒的工艺条件及产品检验结果如表3所示。
注其检验结果为云南省建筑材料产品质量监督检验站出具，检验依据为GB/T17431.2-1998表3
经云南省高等学校联合分析测试中心检测，其结果如下
图1为本发明所使用的煤矸石的X射线衍射图谱；图2为本发明生产的高强陶粒的X射线衍射图谱；图3为本发明生产的高强陶粒矿物组成的X射线衍射图谱。
如图1所示，本发明所使用的矸石的主要矿物组成为伊利石、高岭石、蒙脱石、多水高岭石、云母、碳化硅、钛铁尖晶石、斜红磷矿，菱铁矿，属于粘土质类岩石，特别是含有SiC。本发明确切的试验数据首次揭示，一平浪煤矿矸石的的膨胀温度范围达160℃，如此宽的膨胀温度范围，国内外尚无资料报导。正由于本发明巧妙地利用了原料的特异膨胀性能，因此取得了良好地出人意料的技术效果。本发明根据在不同温度区段的膨胀性能的差异，采用相应的预热、焙烧工艺条件研制出超轻和高强陶粒。
如图2所示，本发明生产的高强陶粒的X射线衍射图谱的特征波峰显示是一种优质高强陶粒。如图3所示，衍射仪机检结果证实所述陶粒的矿物组成为石英、莫来石、橄榄石，且含量较高，因而构成了高强的陶粒骨架。
本发明烧制优质陶粒的反应机理如表1所示，本发明原料化学成分的分析数据表明，由于矸石中TiO2的含量高(0.65％～5.22％)，在高温条件下，钛离子能明显地提高离子交换速率，对矿物高温烧结的助溶作用强。该矸石中作为溶剂组份的CaO、MgO、R2O的含量适中，不会使物料烧结时形成过多的液相，因而，不容易发生熔融现象。试验表明，无论人为地如何将天然的膨胀性原料与其他类别的外加剂调配，也无法取得本发明的技术效果。另一方面，碎石型陶粒生产工艺要求原料矿应具有一定的力学强度，以利于机械破碎。本发明所用粘土质矿物的岩石化程度较高，已由泥质岩转变为泥质板岩，因而，力学强度较高。
权利要求
1.一种用碳质泥板岩生产碎石型高强和超轻陶粒的方法，该方法包括下述顺序的步骤(1)以一平浪煤矿的煤矸石为原料，经破碎、筛分，碎石颗粒的粒径为5mm～10mm，备好料入窑烧制；(2)在450℃～550℃下预热40～50分钟，在1260℃～1340℃下焙烧15～20分钟，冷却至室温，即可制得堆积密度等级为400～500级的碎石型超轻陶粒。(3)在550℃～650℃下预热50分钟，在1180℃～1250℃下焙烧30分钟，再进行慢速冷却后，即可制得堆积密度等级为700～800级的碎石型高强陶粒。
2.按照权利要求1的生产方法，其特征在于所述的预热，焙烧是在氧化气氛下进行。
3.按照权利要求1的生产方法，其特征在于所述矸石还可经粉磨与水云母类或蒙脱石类粘土质原料配合用于制造圆球型或卵石型轻质或高强陶粒。
全文摘要
本发明公开了一种用碳质泥板岩生产碎石型高强和超轻陶粒的方法。该法以一平浪煤矿的煤矸石为原料,经破碎、筛分,碎石颗粒的粒径为5mm～10mm,备好料入窑烧制。在450℃～550℃下预热40～50分钟,在1260℃～1340℃下焙烧15～20分钟,冷却至室温,即可制得堆积密度等级为400～500级的超轻陶粒。在550℃～650℃下预热50分钟,在1180℃～1250℃下焙烧30分钟,再进行慢速冷却后,即可制得堆积密度等级为700～800级的高强陶粒。
文档编号C04B18/12GK1319573SQ01107260
公开日2001年10月31日 申请日期2001年3月17日 优先权日2001年3月17日
发明者马芸仙 申请人:马芸仙