[发明专利]一种超轻陶粒及其工业生产方法

说明书

本发明涉及一种建筑材料，尤其是涉及一种颗粒材料及其工业生产方法。

建筑业的快速发展，对建筑材料提出了更高的要求。堆积密度≤500Kg/m³的超轻陶粒是一种轻质、抗震、保温、隔热、耐火的多功能建筑材料。由于超轻陶粒施工方便，适用范围广，可取代公分石和砂子，配制轻混凝土，现场浇灌或预制各种类型的墙体材料，因而具有良好的市场开发前景。

云南省楚雄州吕合煤矿(以下简称：吕合煤矿)自1960年建矿，至今已有40年的历史，经过三次技改扩建，现有年生产能力48万吨，职工千余人。主产品褐煤主要用于楚雄州六个县(市)的烤烟、工业和人民生活用煤。近年来，由于烤烟实行“双控”政策，煤炭销量大幅度下降，预计今后一个较长时间销售量都将处于低谷。随着销量的减少，该矿冗员问题十分突出，困扰企业的改革与发展，危及企业的生存。在这种形式下，根据市场需求，研究如何利用煤矿资源，开发适销对路的产品成为当务之急。

吕合煤矿自建矿以来，从未有人关注过煤矿剥离物的特殊性质，煤矿剥离物虽曾一度用于烧制粘土砖，但砖的烧结性能差，成品砖出现分层剥离现象，而不得不关闭粘土砖生产厂。长期以来，吕合煤矿的剥离物一直作为废土丢弃，既浪费了资源又污染了环境。该煤矿复盖层无表土(红、黄粘土)，为泥岩层与粉砂岩层相间的“五花肉”类型的复盖层，以往剥离时没有分层采剥，排出剥离物为泥岩与粉砂岩的混合物。所以数千万吨的剥离物中含有大量粉砂岩，从而使泥岩的膨胀性能劣化，成为以后工业化使用极难解决的问题。

为此，本发明人进行了深入细致地科学研究。现有技术中，CN 86106748.7公开了用露天煤矿剥离物(黄、红土和泥岩)，不用外加剂或选用硅藻土或粉煤灰、砂为外加剂进行烧结的方法，该法实际上是以我国可保煤矿的泥岩和表土(或类似可保煤矿的表土)进行配制。但实践表明，该法有一定的局限性，并不是所有的露天煤矿可膨胀的剥离物都可作为生产超轻陶粒的原料。例如：云南省洱源县煤矿剥离物中的泥岩虽然也具有膨胀性，但在烧制陶粒时会形成过多的熔液，在生产过程中将会导致焙烧窑内严重结块，对这一类型的煤矿剥离物还有待研究，目前暂不具有工业化生产的使用价值。

对吕合煤矿剥离物作系统的焙烧试验结果表明，吕合煤矿剥离物各个矿点泥岩的成份如同其它矿山一样，分布不均匀，其中5.94％≤Fe₂O₃含量≤7.11％的泥岩膨胀性能优良，但多数矿点的试样在人为加入铁粉(Fe₂O₃)后，在膨胀温度范围的低温端(1170℃)焙烧出的陶粒的堆积密度等级比不加入铁粉时降低了二至三个等级，这说明吕合煤矿剥离层中的泥岩在化学成分中缺少Fe₂O₃。按照常规的办法是加入4～5％廉价的硫酸渣，然而在工业化生产中，生产粘土陶粒通常采用的湿法成球工艺难于将其充分地分散在原料之中。况且，距离城镇30多公里的吕合煤矿要从城里运来硫酸渣势必增加生产成本。若采用添加CN 86106748.7提出的含铁高的红粘土，粘土的加入量在15％～20％，吕合煤矿复盖层无红黄土，到附近拉运，煤矿周围的植被将被人为地破坏，为现在国家颁布的《水土保持法》所不容。显然，CN 86106748.7的技术方案对吕合煤矿的剥离物不适用。

本发明的目的是针对现有技术的不足和从吕合煤矿的客观条件出发，提供一种就地取材，仅以吕合煤矿剥离物中的泥岩为原料生产质量符合国家标准的超轻陶粒以及相应的工业化生产方法。

本发明的目的可以通过以下的技术方案来实现：

本发明生产的超轻陶粒化学成分的平均值为(重量％)：

SiO₂             62.98

Fe₂O₃           5.64

Al₂O₃           18.09

CaO                0.80

MgO                2.59

Na₂O              3.32

K₂O               5.72

loss               0.02

SO₃               0.84

本发明的工业生产方法如下：