專利名稱：油母頁巖渣超輕陶粒及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑材料類，特別涉及一種油母頁巖渣超輕陶粒及其生產(chǎn)工藝。

背景技術(shù)：
在建筑材料中，陶粒是經(jīng)高溫焙燒而制成的一種人造混凝土輕骨料，表面密閉且較光滑，內(nèi)部呈蜂窩狀。是生產(chǎn)輕質(zhì)、隔熱、保溫墻體材料的理想原料，特別適合于高層建筑非承重墻體及圍護結(jié)構(gòu)。陶粒具有以下特點1)輕質(zhì)，堆積密度一般為300～900kg/m3，而作為混凝土常用骨料的砂子、石子的堆積密度一般為1450kg/m3；2)輕質(zhì)高強陶粒具有足夠的強度，可以配制出C20～C50混凝土；3)具有較好的顆粒級配，造粒時可以人工控制并調(diào)整粒徑的大小與級配；4)保溫隔熱性能良好；5)具有良好的耐CO2與耐候性能；6)化學(xué)穩(wěn)定性好，具有極強的耐酸堿侵蝕性能；7)隔音性能良好；8)具有良好的耐火、阻燃功能。
陶粒分為超輕陶粒和輕質(zhì)陶粒，堆積密度在500kg/m3以下的為超輕陶粒，堆積密度在500kg/m3以上的為輕質(zhì)陶粒。目前，我國陶粒的主要品種為粘土陶粒、油母頁巖陶粒和粉煤灰陶粒，粉煤灰陶粒的產(chǎn)量較低。陶粒生產(chǎn)存在以下缺欠，一是固體廢棄物陶粒所占比例較低；二是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不合理，輕質(zhì)高強陶粒所占比例太低，只占生產(chǎn)總量的2～3％；三是免燒陶粒發(fā)展緩慢。綜上所述，作為建筑材料的陶粒品種亟待改進。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種油母頁巖渣超輕陶粒及其生產(chǎn)工藝，解決了當(dāng)前陶粒市場原材料緊缺和工業(yè)固體廢棄物的消納途徑問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案是隨著石油和燃料價格的不斷上漲，利用油母頁巖提油和發(fā)電利益巨大，在這一利用過程中會產(chǎn)生大量廢渣，這些廢渣的存放不僅占用大量土地，同時也污染環(huán)境。而建材行業(yè)是利廢的大戶，利用這些廢渣生產(chǎn)新型建材一陶粒，利廢環(huán)保，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。依據(jù)陶粒的焙燒原理，考慮固相、液相、氣相反應(yīng)的綜合結(jié)果，創(chuàng)造陶粒焙燒的三個必要條件一是在膨脹溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生膨脹氣體；二是在膨脹氣體產(chǎn)生后有適宜黏度的液相包裹并抑制氣體逸出；三是合適的焙燒溫度范圍和時間。在合理控制好以上三個必要條件的情況下，才能生產(chǎn)出超輕陶粒。
本發(fā)明的膨化機理； 若使油母頁巖渣粒狀物料經(jīng)焙燒產(chǎn)生膨脹，應(yīng)同時具備以下兩個條件一是能夠在膨脹溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生膨脹氣體；二是要具有適宜粘度的液相包裹以抑制氣體逸出。從上述兩個條件可以看出，陶粒在高溫下的膨脹，是固相、液相、氣相三相動態(tài)平衡的結(jié)果，只有具備這兩個條件，才能獲得膨脹良好的均質(zhì)多孔的輕質(zhì)與超輕陶粒；陶粒原料中，加熱能產(chǎn)生氣體的物質(zhì)有很多，如有機物、碳酸鹽、硫化物、鐵氧化物和某些礦物的結(jié)晶水等，上述各種物質(zhì)在不同溫度下產(chǎn)生氣體的劇烈程度也各有不同。因此，在不同溫度范圍內(nèi)，氣體是由某種或幾種物質(zhì)產(chǎn)生的，不是固定的，產(chǎn)生氣體反應(yīng)如下 (1)在400～800℃有機物釋放出其揮發(fā)物和干餾產(chǎn)物，在快速升溫或缺氧條件下，有機物要完全氧化，溫度要接近原料軟化溫度，可表示為 C+O2 →CO2↑ 2C+O2 →2CO↑(缺氧條件下) CO2+C →2CO↑(缺氧條件下) (2)碳酸鹽分解 (3)硫化物的分解和氧化 S+O2 →SO2↑ 2FeS+3O2 →2FeO+2SO2↑ (4)氧化鐵的分解與還原 2Fe2O3+C →4FeO+CO2↑ 2Fe2O3+3C →4Fe+3CO2↑ Fe2O3+C →2FeO+CO↑ Fe2O3+3C →2Fe+3CO↑ 上述反應(yīng)在1000-1300℃之間進行，在高溫作用下，陶粒原料中的有機質(zhì)(包括碳粒)和鐵的氧化-還原反應(yīng)所產(chǎn)生的氣體主要是CO，是促使具有一定粘度的陶粒膨脹的主要原因。
(5)火成巖含水礦物高溫下析出結(jié)晶水蒸氣 如上所述，陶粒的高溫膨脹是多種反應(yīng)、多種因素共同作用的結(jié)果，陶粒原料化學(xué)成分、礦物組成的不同，以及生產(chǎn)工藝條件和參數(shù)的差異，都會對陶粒的膨化效果產(chǎn)生很大的影響。
本發(fā)明依據(jù)陶粒的膨化機理并參考里列三角形理論中所述的配方原則，選擇油母頁巖渣、塑化材料、發(fā)氣材料、穩(wěn)定發(fā)氣材料進行原料的配制。其中油母頁巖渣為超輕陶粒的主體材料，能提供氣體包裹層的主要成分SiO2與Al2O3，通常情況下SiO2的適宜范圍為55～75％，Al2O3的適宜范圍為10～25％，又能提供熔劑型礦物Fe2O3、MgO、CaO、R2O等，熔劑型礦物的總量適宜范圍在13～26％，它在一定溫度條件下可呈熔融狀態(tài)，并對所產(chǎn)生的氣體形成很好的包裹層和強度支撐面；塑化材料是一種無機材料，它能保證陶粒的成型和初始強度的產(chǎn)生；發(fā)氣材料為一種工業(yè)固體廢棄物，它能在一定溫度下產(chǎn)生均勻的氣體，保證陶粒具有適宜的密度，該固體廢棄物的發(fā)熱量為1000cal左右，細(xì)度0.08mm方孔篩篩余＜10％；穩(wěn)定發(fā)氣材料是一種具有較高發(fā)氣量的燃料，可使陶粒的焙燒制度穩(wěn)定，不因物料成分的波動而改變陶粒的質(zhì)量。
將上述材料按配方組成的重量份混合均勻，并按所提供的生產(chǎn)工藝進行超輕陶粒的制備。
本發(fā)明的配方由下列組分制成重量份 油母頁巖渣 55～75％ 塑化材料13～25％ 發(fā)氣材料10～20％ 穩(wěn)定發(fā)氣材料1～3％ 本發(fā)明的生產(chǎn)工藝按下列步驟進行 (1)配料 取油母頁巖渣、塑化材料、發(fā)氣材料、穩(wěn)定發(fā)氣材料分別經(jīng)烘干或人工晾曬，再按配方重量份計量配料后進行攪拌，準(zhǔn)備進入下一流程； (2)粉磨 將按配方重量份計量配料、均勻攪拌后的物料投入球磨機(或雷蒙磨)粉磨，球磨機型號ф1.5×5.7(m)，粉磨料細(xì)度為0.08mm方孔篩篩余＜15％； (3)預(yù)加水?dāng)嚢?、皮帶機輸送、雙軸攪拌機攪拌 將粉磨后的粉料送入攪拌機并加水?dāng)嚢瑁瑪嚢韬玫臐窳辖?jīng)皮帶輸送機送入雙軸攪拌機，攪拌3～5min； (4)造粒機造粒、皮帶輸送機輸送 將攪拌均勻濕料送入造粒機進行擠出造粒或成球盤造粒，粒型為ф8mm、長10mm以下的圓柱體顆粒；造粒后的粒狀物料由皮帶輸送機送至雙筒回轉(zhuǎn)窯； (5)烘干、預(yù)熱 完成造粒的粒狀物料進入雙筒回轉(zhuǎn)窯后首先進入預(yù)熱窯進行烘干及預(yù)熱，窯溫逐漸升至850℃左右，轉(zhuǎn)數(shù)控制在2～3轉(zhuǎn)/min； (6)焙燒 經(jīng)過烘干、預(yù)熱后的粒狀物料進入雙筒回轉(zhuǎn)窯的焙燒窯內(nèi)進行焙燒，焙燒溫度控制在1150～1250℃，轉(zhuǎn)數(shù)控制在1.5～2.5轉(zhuǎn)/min； (7)雙筒回轉(zhuǎn)窯的溫度產(chǎn)生及控制 雙筒回轉(zhuǎn)窯的熱源由燃煤提供，燃煤經(jīng)粉磨后由加煤器將煤粉噴入雙筒回轉(zhuǎn)窯；煤粉的加入量為10～15％，細(xì)度為0.08mm方孔篩篩余＜10％，含水率＜2％；由風(fēng)機向雙筒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)供風(fēng)； (8)成品冷卻、檢查、入庫 陶粒完成焙燒后，經(jīng)冷卻機冷卻后送入成品堆場，檢驗合格后入庫待售。
本發(fā)明的優(yōu)點利用油母頁巖渣生產(chǎn)超輕陶粒，在生產(chǎn)和技術(shù)上是一個創(chuàng)新，它不僅變廢為寶，而且還利于環(huán)保；油母頁巖渣超輕陶粒可用于生產(chǎn)輕質(zhì)混凝土和空心砌塊，是高層建筑急需的輕質(zhì)填充材料，經(jīng)濟效果顯著。



圖1為本發(fā)明的生產(chǎn)工藝流程圖。

具體實施例方式 如附圖1所示的工藝流程，并按下列配方進行實施 實施例1 按下列配方重量份取料 油母頁巖渣73％化學(xué)成分見表1 發(fā)氣材料 10％化學(xué)成分見表2 塑化材料 15％化學(xué)成分見表3 穩(wěn)定發(fā)氣材料 2％ 化學(xué)成分見表4 上述原材料的化學(xué)成分如下 表1樺甸油母頁巖渣
表2樺甸發(fā)氣材料的化學(xué)成分
表3農(nóng)安塑化材料化學(xué)成分
表4山西大同穩(wěn)定發(fā)氣材料的化學(xué)成分
按上述所需原料分別烘干或人工晾曬，再按配方重量份計量配料后進行攪拌；物料攪拌均勻后入球磨機(或雷蒙磨)粉磨，球磨機型號為￠1.5×5.7(m)，粉磨料細(xì)度0.08mm方孔篩篩余＜15％；粉磨后的粉料送入攪拌機并加水?dāng)嚢?；攪拌好的濕料?jīng)皮帶輸送機送入雙軸攪拌機繼續(xù)攪拌，攪拌3～5min；把攪拌均勻的濕料送入造粒機進行擠出造?；虺汕虮P造粒，粒型為￠8mm、長10mm以下的圓柱體顆粒；造粒后的粒狀物料由皮帶輸送機送至雙筒回轉(zhuǎn)窯；首先進行烘干和預(yù)熱，窯溫逐漸升至850℃左右，轉(zhuǎn)數(shù)控制在2.5轉(zhuǎn)/min；烘干預(yù)熱后的粒狀物料再進入雙筒回轉(zhuǎn)窯的焙燒窯焙燒，焙燒溫度控制在1150～1250℃，轉(zhuǎn)數(shù)控制在2轉(zhuǎn)/min；雙筒回轉(zhuǎn)窯的熱源由燃煤提供，燃煤經(jīng)粉磨后由加煤器將煤粉噴入雙筒回轉(zhuǎn)窯，煤粉的加入量為13％，細(xì)度為0.08mm方孔篩篩余＜10％，含水率＜2％，并由風(fēng)機向雙筒回轉(zhuǎn)窯供風(fēng)；陶粒完成焙燒、冷卻后，進入成品堆場冷卻、檢驗、入庫。
該超輕陶粒的密度等級為500級，筒壓強度為3.0MPa。
實施例2 按下列配方重量份取料 油母頁巖渣58％化學(xué)成分見表1 發(fā)氣材料 20％化學(xué)成分見表2 塑化材料 20％化學(xué)成分見表3 穩(wěn)定發(fā)氣材料 2％ 化學(xué)成分見表4 各原料的化學(xué)成分及制造方法同實施例1，窯溫控制在1150～1250℃，生產(chǎn)出超輕陶粒的密度等級為400級，筒壓強度為2.6MPa。
權(quán)利要求
1.一種油母頁巖渣超輕陶粒及其生產(chǎn)工藝，其特征在于是由下述重量份配比的原料制成的超輕陶粒
油母頁巖渣 55～75％ 發(fā)氣材料 10～20％
塑化材料13～25％ 穩(wěn)定發(fā)氣材料 1～3％
2.一種油母頁巖渣超輕陶粒及其生產(chǎn)工藝，其特征在于是由下列步驟組成
(1)配料
取油母頁巖渣、塑化材料、發(fā)氣材料、穩(wěn)定發(fā)氣材料分別經(jīng)烘干或人工晾曬，再按配方重量份計量配料并進行均勻攪拌；
(2)粉磨
將按配方重量份計量配料、均勻攪拌后的物料加入磨機(球磨機或雷蒙磨)粉磨，粉磨料細(xì)度0.08mm方孔篩篩余＜15％；
(3)預(yù)加水?dāng)嚢?、皮帶輸送機輸送、雙軸攪拌機攪拌
將粉磨后的粉料送入攪拌機并加水?dāng)嚢?；攪拌好的濕料?jīng)皮帶輸送機送入雙軸攪拌機，攪拌3～5min；
(4)造粒機造粒、皮帶輸送機輸送
將攪拌均勻的濕料送入造粒機(擠出式造粒機或成球盤)進行造粒，造粒后的粒狀物料由皮帶輸送機送至雙筒回轉(zhuǎn)窯；
(5)烘干、預(yù)熱
粒狀物料進入雙筒回轉(zhuǎn)窯后，首先進入預(yù)熱帶進行烘干及預(yù)熱，窯溫逐漸升至850℃左右，轉(zhuǎn)數(shù)控制在2～3轉(zhuǎn)/min；
(6)雙筒回轉(zhuǎn)窯進行焙燒
經(jīng)過烘干、預(yù)熱后的粒狀物料進入雙筒回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的焙燒帶進行焙燒，焙燒溫度控制在1150～1250℃，轉(zhuǎn)數(shù)控制在1.5～2.5轉(zhuǎn)/min；
(7)雙筒回轉(zhuǎn)窯的溫度產(chǎn)生及控制
雙筒回轉(zhuǎn)窯的熱源由燃煤提供，燃煤經(jīng)粉磨后由加煤器將煤粉噴入雙筒回轉(zhuǎn)窯，煤粉的加入量為10～15％，細(xì)度為0.08mm方孔篩篩余＜10％，含水率＜2％；風(fēng)機向雙筒回轉(zhuǎn)窯供風(fēng)；
(8)成品冷卻、檢查、入庫
陶粒完成焙燒后，經(jīng)冷卻機冷卻或空氣中直接冷卻，卸出并送入成品堆場，經(jīng)檢驗合格后入庫待售。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種油母頁巖渣超輕陶粒及其生產(chǎn)工藝，屬于建筑材料類。它是由油母頁巖渣、發(fā)氣材料、塑化材料及穩(wěn)定發(fā)氣材料按一定重量份配比組成。經(jīng)過物料粉磨、預(yù)加水?dāng)嚢琛⑵C輸送、雙軸攪拌機攪拌、造粒機造粒，然后經(jīng)皮帶機送入雙筒回轉(zhuǎn)窯烘干、預(yù)熱，溫度逐漸升至850℃左右；最后進入雙筒回轉(zhuǎn)窯的焙燒窯；燃料煤經(jīng)粉磨、加煤器和風(fēng)機供給雙筒回轉(zhuǎn)窯，焙燒溫度控制在1150～1250℃，轉(zhuǎn)數(shù)控制在1.5～2.5轉(zhuǎn)/min。優(yōu)點在于大量利用油母頁巖渣生產(chǎn)超輕陶粒是一項創(chuàng)新，它不僅變廢為寶，而且還環(huán)保，有顯著的經(jīng)濟效益。
文檔編號C04B33/02GK101215146SQ200810050238
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月10日
發(fā)明者陳宇騰, 張明華, 黃旭光, 王玉萍, 李云飛, 錢紅宇, 李澤林, 李升宇, 李巍巍, 鄧家平, 劉冰潔 申請人:吉林省建筑材料工業(yè)設(shè)計研究院