[发明专利]油母页岩渣超轻陶粒及其生产工艺

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↑