利用红泥岩制备轻质球形陶粒试验研究

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1、利用红泥岩制备轻质高强球形陶粒的试验研究黄少文郭灿贤徐玉华（南昌大学材料科学与工程学院，南昌，330047）摘要：研究了利用红泥岩烧制轻质陶粒的制备工艺；分析检测了红泥岩陶粒的物理性能和孔隙结构，并对红泥岩的烧胀机理进行了探讨。研究结果表明：利用单组分红泥岩可烧制容重等级为900的高强陶粒，掺少量有机废料作发泡剂则可烧制出轻质高强红泥岩陶粒。关键词：红泥岩；陶粒；烧胀性；轻质高强Abstract:Themanufacturingprocessoflightceramisitewithburningredmudstonewereinvestigatedin

2、thispaper.Thephysicalpropertiesandporestructureoftheredmudstoneceramisitehasbeentested.Theburningexpansionmechanismoftheredmudstonewerediscussed.Theexperimentsresultsshowthattheheigh-strengthand600volumedensitygradeceramisitecouldbemadedwithone-componentredmudstone.Thelightandhei

3、gh-strengthceramisitecouldbeburnedbyaddingasmallquantityoforganicwasteasablowingagentinredmudstone.Keywords:redmudstone;ceramisite;burningexpansivity;lightweightandhighstrength轻质陶粒是轻型混凝土材料的人造轻骨料，它与水泥、石灰、石膏等胶凝材料配合可制成具有保温、隔热和吸声等特性的轻质板材和砌块，广泛应用于建筑物的轻型墙体、屋面、隔热层和热工构筑物。随着我国墙材改革和建筑节能政策的

4、深入贯彻，轻质陶粒在新型建材中的用量迅速上升，成为陶粒用途的主要部分。此外，轻质球形陶粒用于曝气生物滤池的填料具有挂膜性好，水流阻力小和易清洗的特点，已越来越多地取代传统的石英填料和塑料填料，在污水处理工程中获得了大量的应用。轻质陶粒的原料来源较广，大多数粘土类原料和粉煤灰、煤矸石、炉渣等工业废渣都可用于制备轻质陶粒。但各类原料的工艺性能特别是烧胀性有很大差别，可以直接烧胀（不掺发泡剂）而达到应用要求的原料（天然陶粒原料）并不多见。由于用天然陶粒原料制备轻质陶粒可以大大简化生产工艺和降低生产成本，使其成为陶粒企业努力寻找的理想原料〔1〕。红泥岩是分布于我

5、国南方的一种紫红色致密状泥岩，仅江西境内就有红泥岩沉积的大小盆地30余个〔2〕，分布广，储量多。对红泥岩的组成和工艺性能的研究发现，红泥岩具有天然陶粒原料的物理化学特性，以红泥岩为原料可制备出性能优良的轻质高强球形陶粒。1．红泥岩的组成及烧胀性评价按照原料中碱性氧化物含量的多少可将红泥岩分为碱性红泥岩和酸性红泥岩两类。本研究选用江西南城的酸性红泥岩，其化学成分见表1，物相分析（XRD）见图1。6表1红泥岩的化学成分（%）SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOK2ONa2OLoss红泥岩红泥岩成分范围63.1658.00-69.0018.7014.00-

6、20.005.873.20-7.700.970.11-1.000.410.10-1.302.331.20-3.500.350.10-0.507.267.00-12.00陶粒原料的组成是影响原料烧胀性能的最重要的因素，根据Riley〔3〕对大量粘土和页岩烧胀性的研究，得到具有良好烧性原料的化学组成应符合图2所示相图的环形区域内。本研究所用红泥岩组成位于图2中R点位置；酸性红泥岩的成分波动范围也都落在图2的膨胀区域内。因此，从化学组成上看，红泥岩具有良好的烧胀性。100%SiO2Al2O350%50%熔剂氧化物R图1.红泥岩的XRD图谱图2能有效发泡的粘土组

7、成范围M-白云母；Q-石英；K-高岭石R-红泥岩化学组成点除化学成分外，粘土矿物的种类对原料的烧胀性也会产生较大影响。吉隆岗的研究〔3〕认为，粘土矿物中的蒙脱石、伊利石和绿泥石对膨胀是有利的。图1的XRD图谱的检索结果表明，红泥岩的粘土矿物以白云母为主，有少量高岭石、蒙脱石和绿泥石。半定量分析结果为：白云母72.4%；高岭石18.0%；石英9.6%。白云母的化学成分与伊利石十分相近，和蒙脱石同为二八面体结构。因此，红泥岩的物相组成也反映其具有良好的烧胀性。此外，红泥岩土质细腻，粘粒含量高，可塑性好（可塑性指数16-25），掺水调成泥团手工成球，料球柔韧光

8、滑，这种致密的料球在煅烧时受气氛影响较小，并有利于发气反应在较宽的温度范围内持续