頁狀、薄層狀層理構(gòu)造為特征， 具粉砂泥質(zhì)結(jié)構(gòu)致密塊狀巖石；從礦物成分看，是一種W伊利石一綠泥石共生組合為特征， 主要由伊利石、綠泥石和石英等組成的巖石；從化學(xué)成分看，是一種W Si化為主，并含鉛、 鐵、巧、鎮(zhèn)、鐘、軸等成分的巖石； 在通過大量實驗，確定了制備人造浮石的原料后，本申請的發(fā)明人又通過大量實驗，w 得到其制備的工藝參數(shù)： (1)鍛燒溫度對膨化效果的影響 在空氣環(huán)境中，采用實驗高溫爐，W 10°C /min-2(TC /min的升溫速率，研究了鍛燒溫 度對膨化效果的影響。鍛燒膨化溫度分別設(shè)置為l〇5(TC、1 lOCrC、1125C、115(TC、1175C、 120(TC、1225°C、125(rC、1275°C、130(rC，并在設(shè)定溫度下保溫 15min -30min。結(jié)果表明， 隨著溫度的逐漸升高，試驗樣品膨脹率不斷增加，溫度llOOC -125(TC的膨脹率達(dá)到最 大，溫度125(TCW上出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象，膨脹率也明顯下降。因此，確定優(yōu)化鍛燒膨化溫度為 liocrc -1250°c，保溫時間 10°C /min -20°c /min。
[0024] 圖1中示出了黑色頁巖(原礦)及其不同溫度鍛燒膨化產(chǎn)物部分樣品的XRD圖譜。 可W看出；從ll〇(TC開始，樣品中的粘±礦物伊利石和綠泥石的X畑峰全部消失，石英礦物 的XRD峰明顯降低，開始出現(xiàn)非晶態(tài)特征；隨著溫度的逐漸升高，樣品中石英礦物的XRD峰 進(jìn)取降低，在膨脹率最大的llOOC -125(TC，物相的XRD呈非晶質(zhì)玻璃態(tài)特征，與天然浮石 的物相特征相似。
[00巧](2)升溫速率對膨化效果的影響 試驗結(jié)果表明，在空氣環(huán)境中，隨著升溫速率的增加，試驗樣品膨脹率逐漸增加，在 10°C /min -20°C /min達(dá)到峰值，當(dāng)升溫速率大于10°C /min-20°C /min時，膨脹率反而有 所下降。主要是由于升溫速率過快，當(dāng)達(dá)到一定溫度時，頁巖礦物內(nèi)部生成氣體的反應(yīng)不完 全，產(chǎn)生的氣體少，從而導(dǎo)致膨脹率不高。燒失量隨著升溫速率的增加而減小，升溫速率越 快，試樣內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)越不完全，產(chǎn)生的氣體越少，燒失量越小。因此，確定優(yōu)化鍛燒膨化 升溫速率為 l〇°C /min-2(TC /min。
[0026] (3)保溫時間對膨化效果的影響 在空氣環(huán)境中，采用l〇°C /min -2(TC /min升溫速率，先在24CTC下保溫12min，然后在 llOOC -125(TC鍛燒膨化溫度條件下，研究保溫時間對膨化效果。結(jié)果表明，隨著保溫時間 的增加，膨脹率有所增加，但30min W上膨脹率變化不明顯。因此，確定優(yōu)化鍛燒膨化保溫 時間為在 240°C下保溫 12 min-30min，在 115(TC -1300°C下保溫 15 min-30 min。
[0027] (4)粒度對膨化效果的影響 在空氣環(huán)境中，采用l〇°C /min-2(TC /min升溫速率，llOOC -125(TC鍛燒溫度， 15min-30min保溫時間，進(jìn)一步研究了試樣粒徑對膨化效果的影響，結(jié)果表明；試樣的膨脹 率隨著粒徑的增加而增大，即試樣膨脹一倍W上的最小粒徑為0. 5mm，粒徑在3mm W上的顆 粒都能膨脹至4-5倍。當(dāng)粒徑小于0. 074mm (200目）時，采用5%的PVA作為粘接劑，將粉 體加工成3min-10mm，樣品只燒結(jié)，并未出現(xiàn)燒脹現(xiàn)象。因此，結(jié)合產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域，確定優(yōu) 化鍛燒膨化顆粒粒徑為3mm -20mm。
[0028] 通過包括但不限于上述的試驗研究，得到上述的技術(shù)方案。
[0029] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： 本發(fā)明W黑色頁巖為礦石原料，不添加其它任何試劑，采用優(yōu)化鍛燒膨化工藝，制備粒 狀人造浮石，形成了一種W黑色頁巖為原料制備粒狀人造浮石的方法。本發(fā)明具有效果明 顯、安全性好、工藝簡單、推廣應(yīng)用容易、用途廣泛、社會經(jīng)濟(jì)效益顯著等優(yōu)點和優(yōu)勢，具體 體現(xiàn)在。
[0030] (1)效果明顯。如上所述，發(fā)明專利CN 200410038075. 5采用無機材料、助烙劑、膨 脹劑和連接劑燒制人造浮石，工藝比較復(fù)雜，成本比較高。本發(fā)明W黑色頁巖為原料，不添 加其它任何試劑，就能制備粒狀人造浮石。
[0031] (2)安全性好。本發(fā)明采用采用優(yōu)化鍛燒膨化工藝，安全可靠。
[0032] (3)工藝簡單。本發(fā)明所采用的工藝步驟連續(xù)好，操作簡單，工作方便。
[0033] (4)推廣應(yīng)用容易。本發(fā)明工藝簡單，操作方便，容易學(xué)習(xí)撐握和推廣應(yīng)用。
[0034] (5)用途廣泛，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著。粒狀人造浮石的化學(xué)成分、物相和結(jié)構(gòu)與天然 浮石相同或相似。根據(jù)材料組成和結(jié)構(gòu)決定物理和化學(xué)性能W及使用效能的材料學(xué)原理， 粒狀人造浮石也應(yīng)當(dāng)具有與天然浮石相同或相似的物理化學(xué)性能和使用效能，即具有多 孔、質(zhì)輕、高強、導(dǎo)熱系數(shù)小、阻燃、防潮、防蟲、防霉、不老化、不腐蝕、無污染、無放射性等特 點，是一種天然、綠色、保溫、隔熱、環(huán)保材料，可廣泛用于建筑、化工、園林等行業(yè)，具有廣闊 的應(yīng)用前景和顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。
[0035] 黑色頁巖是一種分布比較廣泛的粘±質(zhì)沉積巖，由于其有機質(zhì)T0C含量較高巧口 本專利試驗樣品T0C質(zhì)量百分含量為3%-6%)，礦物成分和化學(xué)成分比較復(fù)雜，并且著色成 分化2化含量高巧日本專利試驗樣品化2化質(zhì)量百分含量為4. 00%左右)，幾乎沒有工業(yè)應(yīng)用 價值。本發(fā)明為黑色頁巖的工業(yè)利用提供了一種新途徑，所制得的粒狀人造浮石附加值高， 具有顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說明】
[003引圖1 ;黑色頁巖(原礦）及其不同溫度鍛燒膨化產(chǎn)物部分樣品的XRD圖譜。
【具體實施方式】
[0037] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合實施例，對本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。
[0038] 實施例1 : 一種W黑色頁巖為原料制備粒狀人造浮石的方法，本實例W黑色頁巖為礦石原料，該 礦石原料為黑色，致密塊狀，頁狀、薄層狀層理構(gòu)造，其化學(xué)成分如表1所示，其礦物成分如 圖1 (原礦）所示，不添加其它任何試劑，采用優(yōu)化鍛燒膨化工藝，制備粒狀人造浮石，其制 備工藝按如下6個步驟進(jìn)行： (1) 礦石破碎；采用破碎設(shè)備，將礦石原料破碎至-20mm ; (2) 礦石篩分；米用篩分設(shè)備，將破碎礦石篩分為粒度3mm-20mm的物料； (3) 預(yù)熱保溫；在空氣環(huán)境中，采用鍛燒加熱設(shè)備和13C /min升溫速率，將篩分物料加 熱至24(TC，并保溫12 min ; (4) 鍛燒膨化；在空氣環(huán)境中，采用鍛燒加熱設(shè)備和13C /min升溫速率，將預(yù)熱保溫物 料加熱至1200°C，并保溫20 min ; (5) 物料冷卻；在空氣環(huán)境中，將鍛燒膨化物料緩慢冷卻至40(TCW下； (6) 物料篩分；采用篩分設(shè)備，將鍛燒膨化冷卻物料篩分為5mm-25mm粒徑，即得到粒狀 人造浮石產(chǎn)品。
[0039] 檢測結(jié)果表明，按本實例方法所得到的粒狀人造浮石具有如下特征；其化學(xué)成分 與天然浮石相似，即是W Si化為主要成分，并富鉛、鐘、軸的娃酸鹽物質(zhì)；如圖1所示，其 物相特征與天然浮石相似，W玻璃相為主；其物理性能與天然浮石相似，質(zhì)量輕、容重小于 1000kg/m3,吸水率低，能夠浮于水面。因此，按照本實例的方法，能夠制備一種能夠浮于水 面，化學(xué)成分W Si化為主，物相W非晶態(tài)玻璃相為主，與天然浮石相同或相似的輕質(zhì)多孔 粒狀人造浮石。
[0040] 表1實施例1的黑色頁巖化學(xué)成分的XRF檢測結(jié)果.W炬)％_
【主權(quán)項】
1. 一種以黑色頁巖為原料制備粒狀人造浮石的方法，其特征是，以天然黑色頁巖為礦 石原料，依次通過以下步驟制得： (1) 礦石破碎：將所述黑色頁巖原料破碎至粒徑為20_以下； (2) 預(yù)熱保溫：在空氣環(huán)境中，以10°C /min-20°C /min升溫速率，將步驟（1)所得物料 加熱至 240°C _800°C，并保溫 12 min-30min ; (3) 煅燒膨化：在空氣環(huán)境中，以10°C /min-20°C /min升溫速率，將步驟（2)預(yù)熱保溫 物料加熱至 ll〇〇°C -1250°C，并保溫 15 min-30 min ; (4) 物料冷卻：在空氣環(huán)境中，將步驟（3)煅燒膨化物料緩慢冷卻至400°C以下； (5) 物料篩分：將步驟（4)冷卻后的物料篩分為5mm-25mm粒徑，即得到粒狀人造浮石產(chǎn) 品； 其中，所述黑色頁巖是一種頁狀或薄層狀構(gòu)造的粘土質(zhì)沉積巖，其有機質(zhì)TOC質(zhì)量百 分含量為3%-6%，其余化學(xué)成分的平均值按質(zhì)量百分比計，SiO2 64. 33%，Al2O3 15. 90%，F(xiàn)e2O3 4. 00%, CaO 2. 08%, MgO 2. 77%, K2O 3. 77%, Na2O 1. 56%〇
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種以黑色頁巖為原料制備粒狀人造浮石的方法，其特征 是，在礦石破碎后，先進(jìn)行礦石篩分，再進(jìn)行預(yù)熱保溫：將通過步驟（1)破碎后的礦石篩分 為粒徑3mm-20mm的物料。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種以黑色頁巖為原料制備粒狀人造浮石的方法，以天然黑色頁巖為礦石原料，不添加其它任何試劑，第1是采用破碎設(shè)備將礦石原料破碎至-20mm；第2是采用篩分設(shè)備將破碎礦石篩分為粒度3mm-20mm的物料；第3是在空氣環(huán)境中，采用煅燒加熱設(shè)備和10℃/min-20℃/min升溫速率，將篩分物料加熱至240℃-800℃，并保溫12-30min；第4是在空氣環(huán)境中，采用10℃/min-20℃/min的升溫速率，將預(yù)熱保溫物料加熱至1100℃-1250℃，并保溫15-30min；第5是在空氣環(huán)境中，將煅燒膨化物料緩慢冷卻至400℃以下；第6是采用篩分設(shè)備，將煅燒膨化冷卻物料篩分為5mm-25mm粒徑，即得到粒狀人造浮石。效果明顯，安全性好，工藝簡單，推廣應(yīng)用容易，用途廣泛，社會經(jīng)濟(jì)效益顯著。
【IPC分類】C04B30-00
【公開號】CN104649648
【申請?zhí)枴緾N201510093995
【發(fā)明人】汪靈
【申請人】成都理工大學(xué)
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2015年3月3日