[发明专利]油母页岩渣轻质高强陶粒及生产方法

说明书

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轻质高强陶粒及生产方法，尤指一种以油母页岩渣为原料制备成椭球形油母页岩渣轻质高强陶粒及生产方法。

背景技术

众所周知，随着国民经济的发展，人们的生活水平不断提高，建筑行业迅猛发展，建筑业对新型建材的需求更加迫切。陶粒是一种人造混凝土轻骨料，与天然骨料如碎石、河卵石相比，其密度较低，内部呈蜂窝状结构，外表是密闭、坚硬的壳体；陶粒的这种结构特点使其密度小，在保温隔热的同时，还具有较高的强度；以超轻陶粒为骨料制成的陶粒混凝土小型空心砌块质轻、防火、耐久、保温隔热性能好，作为填充墙材，近年来在我国特别是北方地区得到了广泛的应用，高强陶粒主要用于配制陶粒轻质混凝土，用于建筑结构梁、板、柱上；在不提高建筑综合造价的情况下，可大幅度减轻建筑物自重，特别适合于高层建筑。

陶粒具有以下特点：

1、轻质，堆积密度一般为300～900kg/m³，而混凝土的常用骨料砂子、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，用轻质高强陶粒可以配制出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、耐火，阻燃性能良好。

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、页岩陶粒和粉煤灰陶粒，粉煤灰陶粒的产量较低。我国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轻质高强陶粒及生产方法，解决目前陶粒市场原材料紧缺和工业固体废弃物的消纳途径等问题。

本发明的技术方案是：

①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，存放这些废渣不仅占用大量土地，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-陶粒，利废环保，经济效益和社会效益显著。②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，才能生产出轻质高强陶粒。

本发明的膨化机理：

若使经制备的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高强陶粒。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：