專利名稱：用油頁巖制備的陶粒及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑行業(yè)中所用的輕骨料——陶粒，特別是陶粒及其制備方法。
背景技術(shù)：
油頁巖是由細(xì)粒礦物碎屑和低等動(dòng)物及植物殘?bào)w腐解的有機(jī)質(zhì)同時(shí)沉積形成的，是一種高灰份(大于33％，煤的灰份小于33％)可以燃燒的有機(jī)巖石，由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成。有機(jī)質(zhì)是由藻類等低等生物遺體經(jīng)凝膠化作用所形成。它的顏色有灰白、黃棕、褐、黑灰以及黑等多種，一般顏色愈淺含油率愈高。一般有機(jī)質(zhì)含量在5％以上才有工業(yè)價(jià)值。含油率和發(fā)熱量是評(píng)價(jià)油頁巖工業(yè)用途的重要工藝指標(biāo)。國(guó)際上把每噸含油率大于0.25桶(相當(dāng)于含油率3.5％以上)的頁巖稱為油頁巖。油頁巖可以直接燃燒，用于發(fā)電。油頁巖經(jīng)低溫干餾，可獲得汽油、柴油、煤油、潤(rùn)滑油、石蠟、瀝青、氨水、硫化瀝青等一系列化工原料。
油頁巖的開發(fā)利用已經(jīng)有200年的歷史。從1839年，法國(guó)Autun油頁巖礦床開采開始，到20世紀(jì)30年代，世界油頁巖年產(chǎn)量達(dá)到了5×106t；40年代由于第二次世界大戰(zhàn)的影響，油頁巖年產(chǎn)量明顯下降；1945-1980年，尤其是70年代出現(xiàn)了世界能源危機(jī)，各國(guó)都在為尋求新的能源而努力，美國(guó)、日本、巴西、愛沙尼亞、原蘇聯(lián)等國(guó)家紛紛研究從油頁巖的燃燒技術(shù)及干餾技術(shù)，使油頁巖利用率呈快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)；自1980年以后，由于石油被大量發(fā)現(xiàn)和開發(fā)，油價(jià)大幅下降，加之油頁巖提煉頁巖油成本較高，導(dǎo)致油頁巖的年產(chǎn)量下降。20世紀(jì)50-60年代，油頁巖曾是我國(guó)的一種主要的油氣資源。在發(fā)現(xiàn)大慶油田之前，我國(guó)3/4的石油來自油頁巖。60年代發(fā)現(xiàn)了大慶油田，石油逐步實(shí)現(xiàn)自給，油頁巖逐漸被擱置。因此，有待為油頁巖尋找一條新的資源化利用方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用油頁巖制備的陶粒及其制備方法，本發(fā)明可以充分利用油頁巖中的礦物成分及可燃成分，制成的陶粒高強(qiáng)度。
本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是用油頁巖制備的陶粒，它由原料經(jīng)燒結(jié)制成，原料包括油頁巖。
上述方案中，陶粒的原料還包括煤矸石；原料中油頁巖、煤矸石的重量百分比為油頁巖20-95％、煤矸石3-10％。
上述方案中，陶粒的原料還包括石英、高嶺土；原料中油頁巖、煤矸石、石英、高嶺土的重量百分比為油頁巖20-95％、玻璃3-10％、高嶺土3-40％、石英4-30％。
用油頁巖渣制備陶粒的方法，其方法步驟為(1)將原料研細(xì)后制成料球，原料包括油頁巖；
(2)將料球干燥；(3)在1000-1300℃下燒結(jié)；(4)冷卻，成品。
上述方案中，原料還包括煤矸石；原料中油頁巖、煤矸石的重量百分比為油頁巖20-95％、煤矸石3-10％；步驟(1)具體為將原料分別破碎，混合后研細(xì)，加水制成料球。
上述方案中，原料還包括石英、高嶺土；原料中油頁巖、煤矸石、石英、高嶺土的重量百分比為油頁巖20-95％、煤矸石3-10％、高嶺土3-40％、石英4-30％。
上述方案中，步驟(1)具體為將原料經(jīng)研細(xì)后，過篩200目，制成料球。
上述方案中，步驟(3)具體為將料球置于可控升溫爐內(nèi)，以4-5℃/分鐘的速度升溫至1000-1300℃，在1000-1300℃下燒結(jié)30-40分鐘。
上述方案中，原料中油頁巖、煤矸石、石英、高嶺土的重量百分比為油頁巖50-90％、煤矸石3-8％、高嶺土3-25％、石英4-20％；步驟(3)在1100-1200℃下燒結(jié)。
本發(fā)明陶粒具有一層隔水保氣堅(jiān)硬外殼，顏色呈暗紅色，吸水率小于3％，筒壓強(qiáng)度大于6.5MPa，其他技術(shù)指標(biāo)均超過GB2838-81(粉煤灰陶粒和陶砂)標(biāo)準(zhǔn)要求，也優(yōu)于GB2839-81(粘土陶粒和陶砂)和GB2840-81(頁巖陶粒和陶砂)標(biāo)準(zhǔn)要求。
本發(fā)明陶粒多孔質(zhì)輕、強(qiáng)度高，保溫隔熱性能好，可以制作承重和非承重空心砌塊，也可以制作隔墻板等墻體材料，還可以代替普通石子配制輕骨料混凝土，廣泛用于高層建筑、橋梁工程、地下建筑工程等，不僅能降低混凝土的表觀密度，而且可以改善混凝土的保溫、耐火、抗凍、抗?jié)B等性能。
本發(fā)明方法投資少，成本低，利于普及推廣。


圖1本發(fā)明方法實(shí)施例的工藝流程圖具體實(shí)施方式
本發(fā)明用油頁巖制備的陶粒及其制備方法的實(shí)施例1-10，其方法步驟為(1)將原料分別破碎，混合后研細(xì)，加水制成料球；具體步驟為a、對(duì)原料分別進(jìn)行破碎成粉；b、原料配備將原料按照配方稱取所需的量；c、將配好的混合料倒入快速研磨機(jī)中，研磨3-5分鐘，過篩200目。
d、成球方法一，將混合料加入30％的水手工搓成一定粒徑的料球；方法二，將混合料進(jìn)入成球盤，利用旋轉(zhuǎn)的成球盤形成母球，再繼續(xù)噴水，使母球在滾動(dòng)過程中不斷增大，以制成符合要求的料球；
(2)將料球干燥將料球自然干燥24h，再置于烘箱中用110℃烘干；(3)在1000-1300℃下燒結(jié)；將料球置于可控升溫電爐內(nèi)，以4-5℃/分鐘的速度升溫至1000-1300℃，在1000-1300℃下燒結(jié)30-40分鐘。
(4)自然冷卻，成品。
本發(fā)明實(shí)施例所選用的原料有四種油頁巖、煤矸石、高嶺土和石英。原料中油頁巖、煤矸石、石英、高嶺土的重量百分比為油頁巖20-100％、煤矸石0-10％、石英0-30％及高嶺土0-40％，各實(shí)施例的原料配方見下表1表1

各原料的規(guī)格見表2表2

適宜燒脹陶粒的原料化學(xué)成分范圍(％)為SiO253％～79％、Al2O310％～25％、Fe2O3、K2O、Na2O、CaO、MgO等熔劑之和13％～26％。從化學(xué)成分上看，油頁巖滿足以上要求。油頁巖主要由高嶺石和石英組成，含有少量的堿土金屬氧化物，屬于粘土礦物。，因此，經(jīng)過合適的原料配合，可燒制出滿足要求的陶粒。
產(chǎn)品性能分析以上實(shí)施例1-10均可制備出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的陶粒。
通常原料中TFe2O3的含量在6～10％才會(huì)滿足陶粒燒脹的要求。在實(shí)施例1-3中，混合料中TFe2O3的含量小于4.41％，陶粒膨脹率較低，不適于用作輕質(zhì)陶粒?？傝F含量的降低也導(dǎo)致了燒成溫度升高30-50℃。在這三個(gè)實(shí)施例中，油頁巖的摻加量在20～40％，摻加量較低，不符合大量利用油頁巖的原則。在實(shí)施例9-10中，油頁巖的摻加量達(dá)到95％以上。油頁巖中含有有機(jī)成分，雖然有機(jī)成分對(duì)燒結(jié)過程中陶粒的膨脹是有利的，但過高的有機(jī)物含量會(huì)提高陶粒的燒失率，以至于在燒結(jié)過程中使陶粒開裂，影響最后產(chǎn)品的強(qiáng)度。實(shí)施例4-8，混合料中的硅鋁比適當(dāng)，又含有足夠的熔劑成分，在1100-1200℃間，可燒制出符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB2839-81(粘土陶粒和陶砂)質(zhì)量要求的輕質(zhì)高強(qiáng)陶粒。實(shí)施例4-8為最佳實(shí)施方案，其工藝流程如圖1所示。
從市場(chǎng)價(jià)格來看，以粘土為主要原料，建立一套陶粒生產(chǎn)線，年產(chǎn)量2.5萬立方米陶粒，每平方米成本造價(jià)38元，全年成本估算共95萬元，銷售價(jià)格在北京最低每立方米95元，全年產(chǎn)值應(yīng)為(出廠價(jià)格估算每立方米65元)162.5萬元，預(yù)算利潤(rùn)是162.5萬元-95萬元＝67.5萬元。從生產(chǎn)成本來看，目前陶粒的生產(chǎn)大多以優(yōu)質(zhì)、高品位的粘土和礦石產(chǎn)品作為原料，導(dǎo)致成本較高，利潤(rùn)率難以再提高。采用油頁巖制備陶粒則不同，可就地取材，大量節(jié)省原料運(yùn)輸及購(gòu)買費(fèi)用?？梢娎糜晚搸r燒制陶粒是降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益的一條捷徑，其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不言而喻。
權(quán)利要求
1.用油頁巖制備的陶粒，其特征在于它由原料經(jīng)燒結(jié)制成，原料包括油頁巖。
2.如權(quán)利要求1所述的陶粒，其特征在于它的原料中還包括煤矸石；原料中油頁巖、煤矸石的重量百分比為油頁巖20-95％、煤矸石3-10％。
3.如權(quán)利要求2所述的陶粒，其特征在于它的原料中還包括石英、高嶺土；原料中油頁巖、煤矸石、石英、高嶺土的重量百分比為油頁巖20-95％、煤矸石3-10％、高嶺土3-40％、石英4-30％。
4.用油頁巖渣制備陶粒的方法，其特征在于其方法步驟為(1)將原料研細(xì)后制成料球，原料包括油頁巖；(2)將料球干燥；(3)在1000-1300℃下燒結(jié)；(4)冷卻，成品。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于原料中還包括煤矸石；原料中油頁巖、煤矸石的重量百分比為油頁巖20-95％、煤矸石3-10％；步驟(1)具體為將原料分別破碎，混合后研細(xì)，加水制成料球。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于它的原料中還包括石英、高嶺土；原料中油頁巖、煤矸石、石英、高嶺土的重量百分比為油頁巖20-95％、煤矸石3-10％、高嶺土3-40％、石英4-30％。
7.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于步驟(1)具體為將原料經(jīng)研細(xì)后，過篩200目，制成料球。
8.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于步驟(3)具體為將料球置于可控升溫爐內(nèi)，以4-5℃/分鐘的速度升溫至1000-1300℃，在1000-1300℃下燒結(jié)30-40分鐘。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于原料中油頁巖、煤矸石、石英、高嶺土的重量百分比為油頁巖50-90％、煤矸石3-8％、高嶺土3-25％、石英4-20％；步驟(3)在1100-1200℃下燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用油頁巖制備的陶粒及其制備方法，用油頁巖制備的陶粒由原料經(jīng)燒結(jié)制成，原料包括油頁巖。用油頁巖渣制備陶粒的方法，其方法步驟為(1)將原料研細(xì)后制成料球，原料包括油頁巖；(2)將料球干燥；(3)在1000－1300℃下燒結(jié)；(4)冷卻，成品。本發(fā)明陶粒多孔質(zhì)輕、強(qiáng)度高，保溫隔熱性能好，可以制作承重和非承重空心砌塊，也可以制作隔墻板等墻體材料，還可以代替普通石子配制輕骨料混凝土，廣泛用于高層建筑、橋梁工程、地下建筑工程等，不僅能降低混凝土的表觀密度，而且可以改善混凝土的保溫、耐火、抗凍、抗?jié)B等性能。本發(fā)明方法投資少，成本低，利于普及推廣。
文檔編號(hào)C04B33/132GK1872784SQ20061001934
公開日2006年12月6日 申請(qǐng)日期2006年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月13日
發(fā)明者郭立, 王焰新, 嚴(yán)春杰 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)