页岩制备的陶粒及其制备方法

申请号 CN200610019344.2 申请日 2006-06-13 公开(公告)号 CN1872784A 公开(公告)日 2006-12-06
申请人 中国地质大学(武汉); 发明人 郭立; 王焰新; 严春杰;
摘要 本 发明 涉及用 油 页岩 制备的陶粒及其制备方法,用 油页岩 制备的陶粒由原料经 烧结 制成,原料包括油页岩。用油页岩渣制备陶粒的方法,其方法步骤为:(1)将原料研细后制成料球,原料包括油页岩;(2)将料球干燥;(3)在1000-1300℃下烧结;(4)冷却,成品。本发明陶粒多孔质轻、强度高,保温 隔热 性能好,可以制作承重和非承重空心砌 块 ,也可以制作隔墙板等墙体材料,还可以代替普通石子配制轻 骨料 混凝土 ,广泛用于 高层建筑 、 桥梁 工程、地下建筑工程等,不仅能降低混凝土的表观 密度 ,而且可以改善混凝土的保温、耐火、抗冻、抗渗等性能。本发明方法投资少,成本低,利于普及推广。
权利要求

1、用页岩制备的陶粒,其特征在于:它由原料经烧结制成,原料包括油页岩
2、如权利要求1所述的陶粒,其特征在于:它的原料中还包括矸石;原料中油页岩、 煤矸石的重量百分比为:油页岩20-95%、煤矸石3-10%。
3、如权利要求2所述的陶粒,其特征在于:它的原料中还包括石英高岭土;原料中油 页岩、煤矸石、石英、高岭土的重量百分比为:油页岩20-95%、煤矸石3-10%、高岭土3-40 %、石英4-30%。
4、用油页岩渣制备陶粒的方法,其特征在于:其方法步骤为:
(1)将原料研细后制成料球,原料包括油页岩;
(2)将料球干燥;
(3)在1000-1300℃下烧结;
(4)冷却,成品。
5、如权利要求4所述的方法,其特征在于:原料中还包括煤矸石;原料中油页岩、煤矸 石的重量百分比为:油页岩20-95%、煤矸石3-10%;
步骤(1)具体为:将原料分别破碎,混合后研细,加制成料球。
6、如权利要求5所述的方法,其特征在于:它的原料中还包括石英、高岭土;原料中油 页岩、煤矸石、石英、高岭土的重量百分比为:油页岩20-95%、煤矸石3-10%、高岭土3-40 %、石英4-30%。
7、如权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤(1)具体为将原料经研细后,过筛200 目,制成料球。
8、如权利要求4所述的方法,其特征在于:步骤(3)具体为:将料球置于可控升温炉 内,以4-5℃/分钟的速度升温至1000-1300℃,在1000-1300℃下烧结30-40分钟。
9、如权利要求6所述的方法,其特征在于:原料中油页岩、煤矸石、石英、高岭土的重 量百分比为:油页岩50-90%、煤矸石3-8%、高岭土3-25%、石英4-20%;
步骤(3)在1100-1200℃下烧结。

说明书全文

技术领域

发明涉及建筑行业中所用的轻骨料——陶粒,特别是陶粒及其制备方法。

背景技术

页岩是由细粒矿物碎屑和低等动物及植物残体腐解的有机质同时沉积形成的,是一种 高灰份(大于33%,的灰份小于33%)可以燃烧的有机岩石,由、氢、、氮、硫等元素 组成。有机质是由藻类等低等生物遗体经凝胶化作用所形成。它的颜色有灰白、黄棕、褐、 黑灰以及黑等多种,一般颜色愈浅含油率愈高。一般有机质含量在5%以上才有工业价值。含 油率和发热量是评价油页岩工业用途的重要工艺指标。国际上把每吨含油率大于0.25桶(相 当于含油率3.5%以上)的页岩称为油页岩。油页岩可以直接燃烧,用于发电。油页岩经低温 干馏,可获得汽油、柴油、煤油润滑油石蜡沥青、硫化沥青等一系列化工原料。
油页岩的开发利用已经有200年的历史。从1839年,法国Autun油页岩矿床开采开始, 到20世纪30年代,世界油页岩年产量达到了5×106t;40年代由于第二次世界大战的影响, 油页岩年产量明显下降;1945-1980年,尤其是70年代出现了世界能源危机,各国都在为寻 求新的能源而努,美国、日本、巴西、爱沙尼亚、原苏联等国家纷纷研究从油页岩的燃烧 技术及干馏技术,使油页岩利用率呈快速增长的趋势;自1980年以后,由于石油被大量发现 和开发,油价大幅下降,加之油页岩提炼页岩油成本较高,导致油页岩的年产量下降。20世 纪50-60年代,油页岩曾是我国的一种主要的油气资源。在发现大庆油田之前,我国3/4的 石油来自油页岩。60年代发现了大庆油田,石油逐步实现自给,油页岩逐渐被搁置。因此, 有待为油页岩寻找一条新的资源化利用方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是:提供一种用油页岩制备的陶粒及其制备方法,本发明可 以充分利用油页岩中的矿物成分及可燃成分,制成的陶粒高强度。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是:
用油页岩制备的陶粒,它由原料经烧结制成,原料包括油页岩。
上述方案中,陶粒的原料还包括煤矸石;原料中油页岩、煤矸石的重量百分比为:油页 岩20-95%、煤矸石3-10%。
上述方案中,陶粒的原料还包括石英高岭土;原料中油页岩、煤矸石、石英、高岭土 的重量百分比为:油页岩20-95%、玻璃3-10%、高岭土3-40%、石英4-30%。
用油页岩渣制备陶粒的方法,其方法步骤为:
(1)将原料研细后制成料球,原料包括油页岩;
(2)将料球干燥;
(3)在1000-1300℃下烧结;
(4)冷却,成品。
上述方案中,原料还包括煤矸石;原料中油页岩、煤矸石的重量百分比为:油页岩20-95 %、煤矸石3-10%;
步骤(1)具体为:将原料分别破碎,混合后研细,加水制成料球。
上述方案中,原料还包括石英、高岭土;原料中油页岩、煤矸石、石英、高岭土的重量 百分比为:油页岩20-95%、煤矸石3-10%、高岭土3-40%、石英4-30%。
上述方案中,步骤(1)具体为将原料经研细后,过筛200目,制成料球。
上述方案中,步骤(3)具体为:将料球置于可控升温炉内,以4-5℃/分钟的速度升温至 1000-1300℃,在1000-1300℃下烧结30-40分钟。
上述方案中,原料中油页岩、煤矸石、石英、高岭土的重量百分比为:油页岩50-90%、 煤矸石3-8%、高岭土3-25%、石英4-20%;
步骤(3)在1100-1200℃下烧结。
本发明陶粒具有一层隔水保气坚硬外壳,颜色呈暗红色,吸水率小于3%,筒压强度大于 6.5MPa,其他技术指标均超过GB2838-81(粉煤灰陶粒和陶砂)标准要求,也优于GB2839- 81(粘土陶粒和陶砂)和GB2840-81(页岩陶粒和陶砂)标准要求。
本发明陶粒多孔质轻、强度高,保温隔热性能好,可以制作承重和非承重空心砌,也 可以制作隔墙板等墙体材料,还可以代替普通石子配制轻骨料混凝土,广泛用于高层建筑桥梁工程、地下建筑工程等,不仅能降低混凝土的表观密度,而且可以改善混凝土的保温、 耐火、抗冻、抗渗等性能。
本发明方法投资少,成本低,利于普及推广。
附图说明
图1本发明方法实施例的工艺流程图

具体实施方式

本发明用油页岩制备的陶粒及其制备方法的实施例1-10,其方法步骤为:
(1)将原料分别破碎,混合后研细,加水制成料球;具体步骤为:
a、对原料分别进行破碎成粉;
b、原料配备:将原料按照配方称取所需的量;
c、将配好的混合料倒入快速研磨机中,研磨3-5分钟,过筛200目。
d、成球:方法一,将混合料加入30%的水手工搓成一定粒径的料球;方法二,将混合料 进入成球盘,利用旋转的成球盘形成母球,再继续喷水,使母球在滚动过程中不断增大,以 制成符合要求的料球;
(2)将料球干燥:将料球自然干燥24h,再置于烘箱中用110℃烘干;
(3)在1000-1300℃下烧结;将料球置于可控升温电炉内,以4-5℃/分钟的速度升温至 1000-1300℃,在1000-1300℃下烧结30-40分钟。
(4)自然冷却,成品。
本发明实施例所选用的原料有四种:油页岩、煤矸石、高岭土和石英。原料中油页岩、 煤矸石、石英、高岭土的重量百分比为:油页岩20-100%、煤矸石0-10%、石英0-30%及高 岭土0-40%,各实施例的原料配方见下表1:
表1:   实施例   油页岩(%)   煤矸石(%)   石英(%)   高岭土(%)   烧结温度℃   1   20   10   30   40   1000-1100   2   30   10   25   35   1000-1100   3   40   10   20   30   1100-1200   4   50   5   20   25   1100-1200   5   60   5   15   20   1100-1200   6   70   8   10   12   1100-1200   7   80   5   7   8   1100-1200   8   90   3   4   3   1100-1200   9   95   5   /   /   1100-1200   10   100   /   /   /   1100-1300
各原料的规格见表2:
表2:   成分   SiO2   Al2O3   TFe2O3   TiO2   CaO   MgO   K2O   Na2O   烧失量   油页岩   63.18   19.38   10.17   0.59   0.82   0.81   2.07   0.10   0.23   煤矸石   23.60   3.02   1.64   0.11   36.82   2.12   0.29   0.06   31.66   高岭土   45.93   37.86   0.55   0.24   0.2   0.09   0.26   0.05   14.52   石英   99.98   /   /   /   /   /   /   /   0.02
适宜烧胀陶粒的原料化学成分范围(%)为SiO2:53%~79%、Al2O3:10%~25%、Fe2O3、 K2O、Na2O、CaO、MgO等熔剂之和13%~26%。从化学成分上看,油页岩满足以上要求。油页岩 主要由高岭石和石英组成,含有少量的土金属氧化物,属于粘土矿物。,因此,经过合适的 原料配合,可烧制出满足要求的陶粒。
产品性能分析:
以上实施例1-10均可制备出符合国家标准要求的陶粒。
通常原料中TFe2O3的含量在6~10%才会满足陶粒烧胀的要求。在实施例1-3中,混合料 中TFe2O3的含量小于4.41%,陶粒膨胀率较低,不适于用作轻质陶粒。总含量的降低也导 致了烧成温度升高30-50℃。在这三个实施例中,油页岩的掺加量在20~40%,掺加量较低, 不符合大量利用油页岩的原则。在实施例9-10中,油页岩的掺加量达到95%以上。油页岩 中含有有机成分,虽然有机成分对烧结过程中陶粒的膨胀是有利的,但过高的有机物含量会 提高陶粒的烧失率,以至于在烧结过程中使陶粒开裂,影响最后产品的强度。实施例4-8, 混合料中的比适当,又含有足够的熔剂成分,在1100-1200℃间,可烧制出符合国家标 准GB2839-81(粘土陶粒和陶砂)质量要求的轻质高强陶粒。实施例4-8为最佳实施方案, 其工艺流程如图1所示。
从市场价格来看,以粘土为主要原料,建立一套陶粒生产线,年产量2.5万立方米陶粒, 每平方米成本造价38元,全年成本估算共95万元,销售价格在北京最低每立方米95元,全 年产值应为(出厂价格估算每立方米65元)162.5万元,预算利润是162.5万元-95万元= 67.5万元。从生产成本来看,目前陶粒的生产大多以优质、高品位的粘土和矿石产品作为原 料,导致成本较高,利润率难以再提高。采用油页岩制备陶粒则不同,可就地取材,大量节 省原料运输及购买费用。可见利用油页岩烧制陶粒是降低生产成本,提高经济效益的一条捷 径,其市场竞争力不言而喻。
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