CN101215146A - 油母页岩渣超轻陶粒及其生产工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种油母页岩渣超轻陶粒及其生产工艺，属于建筑材料类。它是由油母页岩渣、发气材料、塑化材料及稳定发气材料按一定重量份配比组成。经过物料粉磨、预加水搅拌、皮带机输送、双轴搅拌机搅拌、造粒机造粒，然后经皮带机送入双筒回转窑烘干、预热，温度逐渐升至850℃左右；最后进入双筒回转窑的焙烧窑；燃料煤经粉磨、加煤器和风机供给双筒回转窑，焙烧温度控制在1150～1250℃，转数控制在1.5～2.5转/min。优点在于：大量利用油母页岩渣生产超轻陶粒是一项创新，它不仅变废为宝，而且还环保，有显著的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及建筑材料类，特别涉及一种油母页岩渣超轻陶粒及其生产工艺。
背景技术
在建筑材料中，陶粒是经高温焙烧而制成的一种人造混凝土轻骨料，表面密闭且较光滑，内部呈蜂窝状。是生产轻质、隔热、保温墙体材料的理想原料，特别适合于高层建筑非承重墙体及围护结构。陶粒具有以下特点：1)轻质，堆积密度一般为300～900kg/m3，而作为混凝土常用骨料的砂子、石子的堆积密度一般为1450kg/m3；2)轻质高强陶粒具有足够的强度，可以配制出C20～C50混凝土；3)具有较好的颗粒级配，造粒时可以人工控制并调整粒径的大小与级配；4)保温隔热性能良好；5)具有良好的耐CO2与耐候性能；6)化学稳定性好，具有极强的耐酸碱侵蚀性能；7)隔音性能良好；8)具有良好的耐火、阻燃功能。
陶粒分为超轻陶粒和轻质陶粒，堆积密度在500kg/m3以下的为超轻陶粒，堆积密度在500kg/m3以上的为轻质陶粒。目前，我国陶粒的主要品种为粘土陶粒、油母页岩陶粒和粉煤灰陶粒，粉煤灰陶粒的产量较低。陶粒生产存在以下缺欠，一是固体废弃物陶粒所占比例较低；二是产品的结构不合理，轻质高强陶粒所占比例太低，只占生产总量的2～3％；三是免烧陶粒发展缓慢。综上所述，作为建筑材料的陶粒品种亟待改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种油母页岩渣超轻陶粒及其生产工艺，解决了当前陶粒市场原材料紧缺和工业固体废弃物的消纳途径问题。
本发明的技术方案是：随着石油和燃料价格的不断上涨，利用油母页岩提油和发电利益巨大，在这一利用过程中会产生大量废渣，这些废渣的存放不仅占用大量土地，同时也污染环境。而建材行业是利废的大户，利用这些废渣生产新型建材一陶粒，利废环保，经济效益和社会效益显著。依据陶粒的焙烧原理，考虑固相、液相、气相反应的综合结果，创造陶粒焙烧的三个必要条件：一是在膨胀温度范围内产生膨胀气体；二是在膨胀气体产生后有适宜黏度的液相包裹并抑制气体逸出；三是合适的焙烧温度范围和时间。在合理控制好以上三个必要条件的情况下，才能生产出超轻陶粒。
本发明的膨化机理；
若使油母页岩渣粒状物料经焙烧产生膨胀，应同时具备以下两个条件：一是能够在膨胀温度范围内产生膨胀气体；二是要具有适宜粘度的液相包裹以抑制气体逸出。从上述两个条件可以看出，陶粒在高温下的膨胀，是固相、液相、气相三相动态平衡的结果，只有具备这两个条件，才能获得膨胀良好的均质多孔的轻质与超轻陶粒；陶粒原料中，加热能产生气体的物质有很多，如有机物、碳酸盐、硫化物、铁氧化物和某些矿物的结晶水等，上述各种物质在不同温度下产生气体的剧烈程度也各有不同。因此，在不同温度范围内，气体是由某种或几种物质产生的，不是固定的，产生气体反应如下：
(1)在400～800℃有机物释放出其挥发物和干馏产物，在快速升温或缺氧条件下，有机物要完全氧化，温度要接近原料软化温度，可表示为：
C+O2 →CO2↑
2C+O2 →2CO↑(缺氧条件下)
CO2+C →2CO↑(缺氧条件下)
(2)碳酸盐分解：
(3)硫化物的分解和氧化：
S+O2 →SO2↑
2FeS+3O2 →2FeO+2SO2↑
(4)氧化铁的分解与还原：
2Fe2O3+C →4FeO+CO2↑
2Fe2O3+3C →4Fe+3CO2↑
Fe2O3+C →2FeO+CO↑
Fe2O3+3C →2Fe+3CO↑
上述反应在1000-1300℃之间进行，在高温作用下，陶粒原料中的有机质(包括碳粒)和铁的氧化-还原反应所产生的气体主要是CO，是促使具有一定粘度的陶粒膨胀的主要原因。
(5)火成岩含水矿物高温下析出结晶水蒸气：
如上所述，陶粒的高温膨胀是多种反应、多种因素共同作用的结果，陶粒原料化学成分、矿物组成的不同，以及生产工艺条件和参数的差异，都会对陶粒的膨化效果产生很大的影响。
本发明依据陶粒的膨化机理并参考里列三角形理论中所述的配方原则，选择油母页岩渣、塑化材料、发气材料、稳定发气材料进行原料的配制。其中油母页岩渣为超轻陶粒的主体材料，能提供气体包裹层的主要成分SiO2与Al2O3，通常情况下SiO2的适宜范围为55～75％，Al2O3的适宜范围为10～25％，又能提供熔剂型矿物Fe2O3、MgO、CaO、R2O等，熔剂型矿物的总量适宜范围在13～26％，它在一定温度条件下可呈熔融状态，并对所产生的气体形成很好的包裹层和强度支撑面；塑化材料是一种无机材料，它能保证陶粒的成型和初始强度的产生；发气材料为一种工业固体废弃物，它能在一定温度下产生均匀的气体，保证陶粒具有适宜的密度，该固体废弃物的发热量为1000cal左右，细度0.08mm方孔筛筛余＜10％；稳定发气材料是一种具有较高发气量的燃料，可使陶粒的焙烧制度稳定，不因物料成分的波动而改变陶粒的质量。
将上述材料按配方组成的重量份混合均匀，并按所提供的生产工艺进行超轻陶粒的制备。
本发明的配方由下列组分制成重量份：
油母页岩渣 55～75％
塑化材料 13～25％
发气材料 10～20％
稳定发气材料1～3％
本发明的生产工艺按下列步骤进行：
(1)配料
取油母页岩渣、塑化材料、发气材料、稳定发气材料分别经烘干或人工晾晒，再按配方重量份计量配料后进行搅拌，准备进入下一流程；
(2)粉磨
将按配方重量份计量配料、均匀搅拌后的物料投入球磨机(或雷蒙磨)粉磨，球磨机型号ф1.5×5.7(m)，粉磨料细度为0.08mm方孔筛筛余＜15％；
(3)预加水搅拌、皮带机输送、双轴搅拌机搅拌
将粉磨后的粉料送入搅拌机并加水搅拌，搅拌好的湿料经皮带输送机送入双轴搅拌机，搅拌3～5min；
(4)造粒机造粒、皮带输送机输送
将搅拌均匀湿料送入造粒机进行挤出造粒或成球盘造粒，粒型为ф8mm、长10mm以下的圆柱体颗粒；造粒后的粒状物料由皮带输送机送至双筒回转窑；
(5)烘干、预热
完成造粒的粒状物料进入双筒回转窑后首先进入预热窑进行烘干及预热，窑温逐渐升至850℃左右，转数控制在2～3转/min；
(6)焙烧
经过烘干、预热后的粒状物料进入双筒回转窑的焙烧窑内进行焙烧，焙烧温度控制在1150～1250℃，转数控制在1.5～2.5转/min；
(7)双筒回转窑的温度产生及控制
双筒回转窑的热源由燃煤提供，燃煤经粉磨后由加煤器将煤粉喷入双筒回转窑；煤粉的加入量为10～15％，细度为0.08mm方孔筛筛余＜10％，含水率＜2％；由风机向双筒回转窑内供风；
(8)成品冷却、检查、入库
陶粒完成焙烧后，经冷却机冷却后送入成品堆场，检验合格后入库待售。
本发明的优点：利用油母页岩渣生产超轻陶粒，在生产和技术上是一个创新，它不仅变废为宝，而且还利于环保；油母页岩渣超轻陶粒可用于生产轻质混凝土和空心砌块，是高层建筑急需的轻质填充材料，经济效果显著。
附图说明：
图1为本发明的生产工艺流程图。
具体实施方式：
如附图1所示的工艺流程，并按下列配方进行实施：
实施例1：
按下列配方重量份取料：
油母页岩渣 73％ 化学成分见表1
发气材料 10％ 化学成分见表2
塑化材料 15％ 化学成分见表3
稳定发气材料 2％ 化学成分见表4
上述原材料的化学成分如下：
表1 桦甸油母页岩渣
表2 桦甸发气材料的化学成分
表3 农安塑化材料化学成分
表4 山西大同稳定发气材料的化学成分
按上述所需原料分别烘干或人工晾晒，再按配方重量份计量配料后进行搅拌；物料搅拌均匀后入球磨机(或雷蒙磨)粉磨，球磨机型号为￠1.5×5.7(m)，粉磨料细度0.08mm方孔筛筛余＜15％；粉磨后的粉料送入搅拌机并加水搅拌；搅拌好的湿料经皮带输送机送入双轴搅拌机继续搅拌，搅拌3～5min；把搅拌均匀的湿料送入造粒机进行挤出造粒或成球盘造粒，粒型为￠8mm、长10mm以下的圆柱体颗粒；造粒后的粒状物料由皮带输送机送至双筒回转窑；首先进行烘干和预热，窑温逐渐升至850℃左右，转数控制在2.5转/min；烘干预热后的粒状物料再进入双筒回转窑的焙烧窑焙烧，焙烧温度控制在1150～1250℃，转数控制在2转/min；双筒回转窑的热源由燃煤提供，燃煤经粉磨后由加煤器将煤粉喷入双筒回转窑，煤粉的加入量为13％，细度为0.08mm方孔筛筛余＜10％，含水率＜2％，并由风机向双筒回转窑供风；陶粒完成焙烧、冷却后，进入成品堆场冷却、检验、入库。
该超轻陶粒的密度等级为500级，筒压强度为3.0MPa。
实施例2：
按下列配方重量份取料：
油母页岩渣 58％ 化学成分见表1
发气材料 20％ 化学成分见表2
塑化材料 20％ 化学成分见表3
稳定发气材料 2％ 化学成分见表4
各原料的化学成分及制造方法同实施例1，窑温控制在1150～1250℃，生产出超轻陶粒的密度等级为400级，筒压强度为2.6MPa。
Claims (2)
1.一种油母页岩渣超轻陶粒及其生产工艺，其特征在于：是由下述重量份配比的原料制成的超轻陶粒：
油母页岩渣 55～75％ 发气材料 10～20％
塑化材料 13～25％ 稳定发气材料 1～3％
2.一种油母页岩渣超轻陶粒及其生产工艺，其特征在于：是由下列步骤组成：
(1)配料
取油母页岩渣、塑化材料、发气材料、稳定发气材料分别经烘干或人工晾晒，再按配方重量份计量配料并进行均匀搅拌；
(2)粉磨
将按配方重量份计量配料、均匀搅拌后的物料加入磨机(球磨机或雷蒙磨)粉磨，粉磨料细度0.08mm方孔筛筛余＜15％；
(3)预加水搅拌、皮带输送机输送、双轴搅拌机搅拌
将粉磨后的粉料送入搅拌机并加水搅拌；搅拌好的湿料经皮带输送机送入双轴搅拌机，搅拌3～5min；
(4)造粒机造粒、皮带输送机输送
将搅拌均匀的湿料送入造粒机(挤出式造粒机或成球盘)进行造粒，造粒后的粒状物料由皮带输送机送至双筒回转窑；
(5)烘干、预热
粒状物料进入双筒回转窑后，首先进入预热带进行烘干及预热，窑温逐渐升至850℃左右，转数控制在2～3转/min；
(6)双筒回转窑进行焙烧
经过烘干、预热后的粒状物料进入双筒回转窑内的焙烧带进行焙烧，焙烧温度控制在1150～1250℃，转数控制在1.5～2.5转/min；
(7)双筒回转窑的温度产生及控制
双筒回转窑的热源由燃煤提供，燃煤经粉磨后由加煤器将煤粉喷入双筒回转窑，煤粉的加入量为10～15％，细度为0.08mm方孔筛筛余＜10％，含水率＜2％；风机向双筒回转窑供风；
(8)成品冷却、检查、入库
陶粒完成焙烧后，经冷却机冷却或空气中直接冷却，卸出并送入成品堆场，经检验合格后入库待售。
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