页岩——基本知识

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页岩——基本知识

页岩是黏土岩的一种。页岩成分复杂，除黏土矿物 (如高岭石、蒙脱石、水云母、莫来石等 )外，还含有很多碎屑矿物 (如石英、长石、云母等 )和自生矿物（如铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等 )。页岩拥有页状或薄片状层理，用硬物击打易裂成碎片。页岩是由黏土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成的。

1、页岩的种类

常有的页岩有：①黑色页岩②碳质页岩③油页岩④硅质页岩⑤铁质页岩⑥钙质

页岩。

1.1 黑色页岩

岩石中含有许多的有机质或细分别状的硫化铁而呈黑色。 相貌与炭质页岩相像，其差异在于不染手。黑色页岩一般形成于缺氧、富含 H2S 的较闭塞海湾和湖泊的较深水地域。如我国北方白垩系中的黑色页岩中含有丰富的有机质和介形虫、孢粉等微体古生物，是重要的生油岩系。

1.2 炭质页岩

这类页岩中含有大批呈细分别状均匀散布于岩石中的炭化有机质，黑色、能染手。但灰分 >30%，一般很难作燃料。常含大批植物化石，是湖泊、沼泽环境下的产物，出现于煤系中，常形成煤层的顶板与底板。

1.3 油页岩

油页岩是含有必定数目干酪根 (>10%)的页岩。颜色有浅黄、黄褐、暗棕、棕黑、黑色等。一般来说，含有机质愈多，其颜色也愈深。其特色是比一般的页岩轻，

并且有弹性，用小刀刮之，常常可成刨花状的薄片。易燃，并发出沥青味及流出

油珠。油页岩属于页岩的范围，但拥有腐泥煤的特色，也有人把它叫做 “高灰分的腐泥煤 ”。油页岩主假如在闭塞海湾或湖沼环境中由低等植物如藻类及浮游生物的

遗体死亡后，在隔断空气的复原条件下形成的，常与生油岩系或含煤岩系共生。

1.4 硅质页岩

页岩中 SiO2 均匀值约 58%，而硅质岩中的 SiO2，可达 85%以上。在富含高岭石的硅质泥岩、页岩中，常保留有硅藻、海绵和放射虫化石，因此一般以为这类岩

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石中硅质的根源与生物相关，有的也可能和海底喷发的火山灰相关。故硅质页岩

中含有许多的玉髓、蛋白质等。

1.5 铁质页岩

岩石中含有铁矿物，铁质矿物作为色素使岩石带色，多呈红色或灰绿色。红色

铁质泥岩和页岩一般与砂岩共生， 构成所谓 “红层 ”，在我国中、 重生代地层中散布很广。呈红色主要足因为堆积物在陆相关旱、半干旱天气条件的氧化环境下，被

三价铁衬着的结果。

1.6 钙质页岩

岩石中含有碳酸钙，散布很广。常有于大陆和海陆过渡环境的红色岩系中，浅海和泻湖堆积的钙泥质岩系中也很常有。如我国北方下寒武统馒头组、南方三叠系青龙群中的页岩，大多数为钙质页岩。

大多数页岩是生产烧结砖瓦的比较好的原料，但也有一部分页岩不可以用来生产烧结砖。究其原由，就是这一部分原料的物理和化学性能不可以知足烧结砖对原料的性能要求。

2、页岩的物理性能

页岩的硬度一般为普氏硬度系数 1.5~3，构造比较致密的， 其普氏硬度系数能够达到 4~5，有的硬质页岩的硬度更高。

页岩的颗粒构成与它的自然颗粒级和成岩原由相关，颗粒构成变化的颠簸幅度较大，进而影响页岩的其余性能。

依据形成岩石时堆积状况的不同，页岩的塑性指数范围在 5~23，有的页岩的塑性指数甚至高出了这一范围。故有的页岩其实是不可以作为烧结砖的原料的。

页岩原料的干燥敏感性的高低， 表现为多种多样的形式。 往常用干燥敏感性系数来权衡，它的范围一般在 0.4-1.6 之间，关于有些塑性特别高的页岩来说，它的干燥敏感性系数可能更高。

页岩的干燥线缩短率，依据其种类不同也有很大的变化，其变化范围在

2.5%-10%。

3、页岩的化学性能

不同的页岩，其化学成分指标也是不同样的，自然界存在的页岩，其化学成分

含量变化也是比较大的。一般隋况下，页岩的

SiO2，含量在 45%~80%之间颠簸，

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A12O3 量在 12%-25%之间颠簸， Fe2O3 含量在 2%-10%之间颠簸， CaO 含量在

0.2%-12%之间颠簸， MgO 含量在 0.1%-5%之间颠簸。

4、生产烧结砖时对页岩原料物理性能的要求生产页岩烧结砖时，对页岩的物

理陛能的要求是 ：页岩的普氏硬度系数小于 4，粉碎后粒度小于 2mm。塑性指数

为 7%- 15%，干燥线缩短在 3%—8%，烧成线缩短的变化范围为 2%-5%，干燥敏感性系数要求的范围是 0%—1.5%，烧成温度范围的要求 >50 度。原料颗粒级配切合原料成型后颗粒最密切聚积原理。

5、生产烧结砖时对页岩原料化学性能的要求

生产页岩烧结砖时， 要求制砖原猜中 SiO2 的含量为 55%~70%，Al203 的含量为10%~20%， Fe2O3 的含量为 2%— 10%，GaO 含量 <15%，MgO 含量 <3%， SO3 含量越小越好， K+、 Na+等低熔点含量要适当。特别应当注意的是当页岩中石灰质

矿物的粒度小于 0.51mm 时，其含量能够达到 20%左右，而当石灰质矿物的粒度大于 0.5mm 时，其含量应小于 2%。

用页岩原料生产烧结砖时，假如主要成分在制砖要求含量的范围之内，则会使

生产较顺利的进，假如某种成分高出了原料的要求范围，就要对烧成过程进行相

应的调整。

如原猜中大颗粒 SiO2 含量多时，一方面将增添制品的耐火度，提升制品的烧成

温度，干燥缩短小、干燥敏感性低起到瘠化剂的作用。另一方面，因为

SiO2 在烧

成过程中要进行晶型变换，使其体积发生变化，假如控制不好，会造成制晶缺点， 降低制品的力学强度，特别是抗折强度。但是小颗粒的

SiO2 易于熔融，使制品结

构均匀、密实，当原猜中 SiO2 含量大于 75%时，对制品的烧成过程是不利的。假如含量超出 80%，烧成后制品的体积不只不缩短，反而发生膨胀，使抗折强度大大降低。与此相反，当原猜中 SiO2 含量小于于 50%时，则制品抗冻性能很差。

Al 2O3 是耐火度很高的氧化物， 它是砖瓦产品中必不行少的组分， 它给予制品一

定的力学强度， 当原猜中 Al 2O3 的含量小于 10%时，烧成制品的力学强度较低， 提

高原猜中 Al 2O3，的含量，可使制品的力学强度增添。但烧成温度也将随之高升，燃料耗费量增大。

Fe2O3 在砖瓦产品的烧成过程中起到几方面的作用： ①它是一种着色剂， 能使制品颜色发生变化，当窑内为氧化氛围时，铁是以高价形式存在，制品呈红色，当

窑内为复原性氛围时，铁是以廉价形式存在，制品呈黑色或青蓝色；②在复原性

氛围中，以廉价形式存在的铁，是一种强有力的助熔剂，能降低原料的耐火度；

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③大颗粒的铁氧化物在制品烧成中会出现褐色或黑色斑点。

CaO 固然是一种助熔剂，但它不利于制品烧成，表此刻：①含量过高时会减小原料的烧成温度范围，给烧成带来困难；②会与含铁的矿物化合，使制品的红

色获得漂白，而变成黄色或许浅黄色；③大颗粒的 CaO 存在于烧成后的制品中，会产生石灰 “爆裂 ”，影响制品强度， 甚至使制品失掉使用功能。 因此，原猜中 CaO

含量越低越好，假如含量高，则应将其破裂 350.5mm 以下，烧成时，应适合提升烧成温度，让 CaO 与其余组分充足联合，达到 “死”烧的目的。

MgO 固然起助熔作用，但假如它与 SO3 联合。会产生 MgSO4，MgSO4 倒是有害于制品的，会使制品泛白霜、体积膨胀，损坏其构造，降低强度。

Na+、K+ 化合物在烧成过程中主要起助熔作用，并能给予制品强度。

当我们对自己生产所用的原料有了全面、正确的认识后，便可依据各组分含

量的多少，对烧成过程进行正确的控制，依据

SiO2 晶型转变、发生体积膨胀的规

SiO2 颗粒较大，含量较高时，应

律，控制烧成的升温速度和冷却的降温速度。当

适合提升烧成温度，当 SiO2 颗粒较小，含量较低时，可适合降低烧成温度。依据 原猜中 Al 2O3 含量的高低，确立制品的烧成温度，为

Al 2O3 与其余组分的联合，提

Al 2O3

供必需和充足的烧成条件。当

Al 2O3 含量较高时，采纳较高的烧成温度，当

含量较低时，采纳适合的烧成温度，依据 GaO 含量的多少，拟订制品的烧成温度范围。当 CaO 含量高时，烧成温度范围要小一些，应注意烧成温度的颠簸范围不要太大，不然会出现欠火砖，或许过分砖。

6、哪些页岩能够生产烧结砖

究竟什么样的页岩能够生产烧结砖？从上边的剖析能够看出，只有切合物理和化学两种性能要求的原料，才能生产出合格的烧结砖。

当页岩的物理性能切合塑性指数为

7%-15%，干燥线缩短在 3%-8%，烧成线收

缩的变化范围为 2%-5%，干燥敏感性系数要求的范围是 0%-1.5%，烧成温度范围的要求 >50℃，普氏硬度系数小于 4，就能知足生产时对其物理陛能的要求。

当页岩石的化学性能切合 SiO2 的含量为 55%~70%，从 Al 2O3 的含量为

10%~20%， Fe2O3 的含量为 2%~10%， CaO 的含量 <15%， MgO 含量 <3%，SO3 含量越小越好， K+、 Na+等低熔点含量要适当时，就能知足生产时对其化学性能的要求。

因此，同时切合物理和化学两种性能要求的页岩，就能够生产烧结砖。

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烧结砖的几大主要原料基本知识

烧结砖原料有好多种，如此刻较常用的原料有：页岩、煤矸石、粉煤灰、尾矿、淤泥、黏土等，均作为新墙材烧结原料，那么要想深层次对原料的认识，掌握的技术要点，都要从它的物理性能、化学原理去认识它。黏土作为一种最原始的烧结原料固然在历史上起了特别大的作用，人们对它的特征也最为认识，但跟着社会的发展势必退出烧结工业的历史舞台。

我们谈一下此刻烧结行业的三大原料：煤矸石、粉煤杰、页岩。

1．煤矸石是煤矿的工业废料，排量很大，一般为煤贮量的

15～20%。比如一个年

产 100 万吨的煤矿，每年排出矸石量约为 15～20 万吨，那么这类数目可供一个年产 8000 万块标砖使用量。用煤矸石做原料制砖，其发热量除能知足自己烧结的需要外，一般可利用其余热干燥砖坯及加热锅炉使用等，大大节俭热原用煤。在这

是要点要提示我国各地矸石的物理化学性能差异很大。煤矸石的种类也好多，如

碳质矸石，泥质矸石，砂岩质矸石，又有多年风化的陈矸石和新矸石；从颜色上

分白矸、灰矸、黑矸、红矸和绿矸，它的硬度也不同，有的硬度（

f） 2～ 3，有的

硬度为（ f）4～ 5。发热量也高低不一，少的每公斤有

200 多千卡，多的达 1000～

2500 千卡，粉碎后塑性指数低的 5～7，高的可达 18 左右，自然含水率低的 4～ 5%，高的达 20%。（煤矸石）

2．什么叫粉煤灰，从煤粉炉烟气中采集的灰分称为粉煤灰。它是火力电厂等燃煤

粉炉排的废料，堆放这些工业废料，需要占地，严重影响环境卫生，粉煤灰颗粒

小（一般 80 微米方孔筛筛余量小于 8%），利用它搅合制砖能够减少破裂工序，节

省劳力，是制砖的一种好原料。粉煤灰的化学成份，基本上靠近制砖的黏土成份，它含的氧化铝和氧化镁的含量略高，它的详细成分随原煤种类有很大关系，变化较大。粉煤灰有不同的排出方式，一般分为湿排和干排两种。湿排的粉煤灰一定

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经过脱水办理，将水份降低到 25%以下，而后才能使用，各地粉煤灰的发热量很不同样，一般在 1000 千卡／公斤以下，较差的只有 200～300 千卡／公斤。粉煤灰的颗粒可分为粗、中、细三类，粗灰经 4900 孔筛余量在 40%以上；中灰经 4900 孔筛余量在 20%～40%；细灰经 4900 孔筛余量为 20%以下。粉煤灰的颗粒越细越可多掺配使用，如混淆料能同意掺配 50%的细灰时，改用中粒灰只好掺配 45%左右，而改用粗灰时只好掺配 40%左右。粉煤灰基本上无塑性，因此一般都要与参

合料如黏土、页岩、煤矸石等粘结料搅合使用，才能生产烧结砖。经掺配后的粉煤灰混淆料，为了使粉煤灰有较高的掺配量，要求混淆猜中粘结剂的可塑性尽可能要高一些，粉碎后的颗粒尽可能细一些。除对其可塑性，颗粒度及发热量等还有要求外，其余性能均应切合制砖的各项技术指标要求。

（粉煤灰）

3．页岩是一种堆积岩，含杂质（ K2O、 NaO、CaO、Fe2O3 等）许多，外观有青灰，深红，黑，绿等颜色。其矿物种类为石英粉砂岩，长石粉砂岩等。页岩是生产烧结砖比较好的一种原料，它的化学成份一般与熔黏土邻近，页岩的硬度一般

为普氏硬度系数（ f ）～3，但也有构造致密性，为普氏硬度系数 4～5，甚至更高，页岩粉碎后的粒度要求在 2.5 毫米以下，物料粒度越细，塑性越好，烧成制品致密高，强度也越高。（页岩）

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