[发明专利]水云母陶粒及其生产方法和应用

说明书

本发明涉及陶粒及其生产方法和应用，尤其是一种水云母陶粒及其生产方法和应用。

近半个世纪以来，陶粒的生产都受到局限和停滞、其主要原因是传统的生产方法受到了外加剂的限制，既既限制了陶粒的大规模生产，又影响了陶粒自身的质量，抑制了陶粒的大规模的使用。

专利申请号：92103883.6，分类号CD41338100，发明名称：“一种多孔质陶粒的无配料生产方法及其陶粒和应用”，是以“笔石相负岩”为原料，可以无需配料而进行陶粒的生产，拓宽了陶粒的生产方法和应用；但是随着建筑事业的高度发展和现代化的需要，越来越要求更多更好的、重量更轻、硬度更高的混凝土轻骨料。但“笔石相页岩”在地质学上属于古生代地层，虽规模较大，但很多地区缺失或未能出露，而难以获得这种原料资源，因而仍然不能满足陶粒的普遍生产和广阔应用。

本发明的目的是提供一种水云母陶粒及其以“水云母岩”为原料的生产方法，而可以无需配料，用作混凝土轻骨料，保温、隔音材料，以及聚合、复合物的填充料，及混合材和掺合料，非常广泛和普遍地进行陶粒的生产，以满足现代楼房和其它建筑的普遍需要。

本发明是这样实现的，以“水云母岩”为原料，可无需配料，无需加入任何助熔剂和起泡剂而进行陶粒的生产。这种“水云母岩”包括：水云母页岩，水云母泥岩，水云母粘板岩等，及其风化产物。

这种“水云母岩”呈黑灰、灰黑、灰黄、黄绿、紫红、红砖等色，泥质粉砂质结构，风化后颜色变浅，一般为页片状构造，具簿层理；但也有呈厚层到巨厚层状者，如水云母混岩；化学成分为SiO₂、Al₂O₃，Fe₂O₃、CAO，其中SiO₂＋Al₂O₃含量均在70％以上。物相鉴定主要组成为：水云母、石英、高岭土、蒙托石等，含有钛、铁、锰、镍、硼、钒及钙、镁、钾、钠元素等，产于砂页地层中，以含有大量水云母矿物为特征。出露规模巨大、蕴藏极其丰富，时间空间上的分布十分广泛，各个地质时代及世界各个地区均有大量产出，是人类取之不尽，用之不歇的轻材料原料资源。

本发明利用的“水云母岩”作为陶粒生产的原料是非常适宜的，其机理在于：

水云母矿物的晶格构造是由两层硅氧四面体和一层铝氧八面体组成，其晶格构造很不稳定。

水云母晶格中能吸附钾钠离子并部分被钙、镁置换。故水云母含有丰富的钾、钠、钙、镁等碱金属、碱土金属助熔成分；由此提供了陶粒低的烧成温度及短的烧成时间。

在矿物学的矿物生成次序及稳定性上：水云母是长石和云母向高岭石过度的中间产物，属于很不稳定的过度型矿物，这也为陶粒的生产提供了低的烧结温度和玻化温度。

水云母的分子式为：KAL₅Si₇O₂₀(OII)₄，是一种含水多的很不稳定的矿物，正因为含有大量的结晶水，为陶粒的发泡作用提供了条件。

水云母矿物在沉积和成岩的过程中，能吸附有机质一同沉积或堆积，而有机质是形成陶粒多孔的又一种气相物质。

以上气相物质不论是结晶水或是有机质(可能还有TiO₃)，都以极其微小的、极其均质的形式分布在“水云母岩”之中，其产生的气相物质是极其均匀的，其造成的陶粒孔隙是均质的，并能从微观上形成均质的多孔和微孔，因而提高了陶粒自身的质量；相反，使用外加剂的传统方法，其加入的外加剂不可能达到如此极其微小和均化，故而会影响陶粒的质量，特别是微观上难以形成多孔质。

水云母与蒙拓石属于同源矿物，在生成次序中属邻近矿物，不但性质类似并互为伴生和共生；而蒙拓石晶格中还含有不固定的自由电荷，其中AL³⁺常被Fe³⁺所置换，这为陶粒生产过程中硅酸盐矿物易熔体的形成提供了重要的铁质条件。

由于以上机理：当本发明利用的“水云母岩”在990—1200℃温度下煅烧的时候，当受热到熔点时，则由挥发物(结晶水和有机质)产生气相物质，并同时膨胀，而形成轻质、超轻质的、多孔质的、具有高的硬度和耐磨度的水云母陶粒或多孔质的水云母陶瓷块体和碎块，经粉碎可成轻砂、粉及微粉。