[发明专利]一种人造珍珠岩与膨化制品及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于珍珠岩材料及其制备领域，特别涉及一种人造珍珠岩与膨化制品及其制备方法。

背景技术

天然珍珠岩系岩浆喷出地表后，受到大气冷却作用，岩浆迅速冷凝，大量水蒸汽未能从岩浆中逸散，形成的含水的玻璃质熔岩；因其具有珍珠裂隙结构，故名珍珠岩。珍珠岩主要由火山玻璃组成，含石英，斜长石等结晶矿物，其XRD谱图如图1所示。

天然珍珠岩属非金属矿物质，具有珍珠光泽，多呈浅灰、暗绿、黄白或褐色；包括珍珠岩，黑曜岩和松脂岩，三者化学成分相同，主要成分是SiO₂、Al₂O₃、CaO、R₂O和一定含量的化合结晶水，但所含水分比例各不相同。天然珍珠岩具有珍珠裂隙结构，薄片边缘呈透明或半透明，含水2～6wt％，珍珠岩的一般化学组成为SiO₂68.0～74.0wt％，Al₂O₃12.0wt％左右，Fe₂O₃0.5～3.6wt％，MgO0.3～0.5wt％，CaO0.7～1.0wt％，K₂O2.0～3.0wt％，Na₂O4.0～5.0wt％，H₂O2.0～6.0wt％。

天然珍珠岩经人工粉碎，筛分，分级加工得到一定粒径的矿砂颗粒，在瞬间高温下(1050～1350℃)的作用下，矿砂内部结晶水汽化产生膨化动力，使得熔融状态下的珍珠岩矿砂颗粒瞬间膨化，其膨化性能大小与矿石中的化学成分及玻璃质的含量有关。一般情况下，含水分高，含铁低，玻璃质含量高的矿石，膨化倍数大，反之则小；珍珠岩的膨化倍数一般为4～25。

天然珍珠岩经高温膨化，冷却后形成多孔白色的轻质颗粒材料，即膨胀珍珠岩，安全使用温度为-200～+850℃，物理化学性能稳定，空隙细微，耐火度高，吸声隔音性能好，吸水性及吸湿性能理想(重量吸水率一般为200％左右，提及体积吸水率一般为30％左右)，抗冻性能好，抗压强度优越，有良好的电绝缘性，能吸收放射线，而且无毒无味。基于以上特点，膨胀珍珠岩具有广泛的用途。

在建筑工业领域的应用：

(1)墙体材料：以膨胀珍珠岩为原料制造的水泥珍珠岩混凝土墙板，比轻质混凝土板便宜17％，比普通砖便宜40％，具有良好的隔音效果；

(2)屋面材料：保温、防水性能好而且造价便宜；它比采用松散炉渣做保温层的屋面便宜31％，比矿棉毡保温屋面便宜39.4％，比泥煤板保温屋面便宜48.7％，比泡沫混凝土保温层屋面便宜52.8％；

(3)抹面材料：膨胀珍珠岩抹面材料具有优良的保温、隔热、吸音、耐火等性能，而且施工上还具有立即使用、硬化快、成本低等优点；

(4)填充材料：在框架轻板建筑中，填充膨胀珍珠岩，能达到良好的保温、隔热的效果。

在过滤技术领域的应用：

(1)助滤剂：膨胀珍珠岩无毒，不含能在液体中溶解的无机质或有机质，对液体的芳香和色素成分的吸附能力低，而且过滤速度快，因而是一种良好的助滤剂；

(2)生产特殊滤纸：用硅藻土和珍珠岩滤粉加以纤维素浆液经离子改良剂锤炼和真空粘结、干燥制成滤纸，就是其中的一个方法。这种方法对于过滤食品加工业中和药物工业中的液体尤为合适。

在农林园艺领域的应用：

膨胀珍珠岩可改造调节土壤板结，防止农作物倒伏，控制肥效和肥度；也可作为杀虫剂或除草剂的稀释剂，无土栽培的载体等。

虽然天然珍珠岩在多个领域具有广泛的应用价值，但仍存在如下问题：

(1)天然珍珠岩作为一种天然的硅酸盐矿物，其玻璃质含量及各项理化性能完全由矿物形成地区的地质条件及地质变化过程决定，不同矿区出产的天然珍珠岩品位差异大，多数天然珍珠岩受当地环境的影响，脱玻化严重，膨化倍数低，不能达到珍珠岩的生产要求；

(2)天然珍珠岩的膨化温度高，能耗大，生产成本较高。由于各地的珍珠岩矿物组分、玻璃质含量、成矿作用的差异，其膨化温度有所不同。理论上，其膨化温度为850～1350℃；实际上，除了希腊和菲律宾发现了1000℃一下膨化温度的珍珠岩外，其它珍珠岩的膨化温度均在1000℃以上，我国发现的天然人造珍珠岩，膨化温度一般为1050～1350℃；