袁东海
制砖原料的化学成分
1、对一般制砖原料化学成分的要求范围
SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO2 | 烧失量 |
55~70% | 15~20% | 4~10% | 0~10% | 0~3% | 0~1% | 3~15% |
2、制砖原料的化学成分实例
名 称 | 烧失量% | SiO2% | Al2O3% | TiO2%
| CaO% | MgO% | K2O% | Na2O% | Fe2O3% |
岭子矿矸石 | 8.57 | 59.96 | 22.84 | 0.83 | 0.16 | 1.05 | 2.47 | 0.30 | 3.81 |
岭子电厂粉煤灰 | 36.17 | 29.90 | 20.31 | 0.32 | 2.95 | 0.61 | 0.55 | 0.32 | 8.68 |
王村宝山页岩 | 3.08 | 65.37 | 19.41 | 0.85 | 0.26 | 0.43 | 2.03 | 0.09 | 2.40 |
内蒙满洲里砖厂 | 未检 | 68.90 | 19.90 | 0.698 | 0.91 | 0.74 | 3.68 | 1.16 | 3.28 |
广东佛山砖厂 | 3.08 | 64.70 | 15.84 | 0.82 | 3.68 | 1.16 | 1.36 | 0.36 | 6.48 |
泰安华丰砖厂 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
平顶山宏基砖厂 | 17.37 | 52.65 | 21.42 | 未检 | 1.43 | 1.05 | 1.30 | 0.55 | 3.77 |
3、各种化学成分对泥料与制品性能的影响
(1)SiO2
含量高会降低泥料的塑性,并影响制品的抗压强度和抗折强度,焙烧温度要提高。如果其含量低于40%,则会降低制品的抗冻性能。
(2)Al2O3
如果含量低于2%,则会降低制品的力学强度;当其含量高于24%,虽然制品强度能增高,但要求烧结的温度较高,耗煤量因此而增加。
(3)Fe2O3
能降低制品的烧结温度,却可使制品的颜色变红,外观较好。
(4)CaO
其含量过高,将会缩小烧结温度范围,使烧成操作困难,而且制品极易变形。CaO的颗粒稍大,又易产生制品石灰爆裂。
(5)MgO
以含量少为佳,它会引起制品泛霜,影响其制品质量,严重泛霜将造成制品不合格。
4、典型不合格原料化学成分
①内蒙古乌海某砖厂 该砖厂设计使用煤矸石和页岩为原料,但两种原料化学成分都不合格,主要是SiO2和Al2O3含量都偏低,两种原料SiO2含量都在30-33%,Al2O3含量都在10-12%左右,其他成分含量都正常。但直到投产前都没有引起甲方和设计单位的重视,投产后出现了重大事故:砖坯在干燥窑干燥很正常,但进入焙烧窑高温带后全部瘫软成为碎块,由于码坯高度在1.6米左右,碎砖把窑车和窑墙间隙全部塞满,使窑车寸步难行,不得不停产清理。这种情况主要是SiO2和Al2O3含量偏低造成的,产品没有强度,下层砖在窑内就被压垮。再次生产时为了改善原料化学成分,掺加了10%左右当地的细沙土,因细沙土中主要含SiO2,所以混合料SiO2增加后其烧结强度得到了很大的改善,产品完全可以满足国标要求。
②广东佛山某砖厂 该生产线设计用两种页岩制砖,分别为黄色页岩和青色页岩,其化学成分如下:
名 称 | 烧失量% | SiO2% | Al2O3% | TiO2%
| CaO% | MgO% | K2O% | Na2O% | Fe2O3% |
黄色页岩 | 5.67 | 56.97 | 11.23 | 1.00 | 0.45 | 0.51 | 1.58 | 0.24 | 18.42 |
青色页岩 | 5.86 | 54.28 | 17.01 | 0.99 | 3.52 | 0.85 | 3.93 | 0.64 | 6.15 |
黄色页岩含铁量太高,两种页岩按1:1比例掺配,产品烧结温度在800-840°C,中间极易过火,两侧极易欠火。中间温度适中时两侧欠火严重,两侧温度适中时中间过火严重,根本无法正常生产。为了解决这个问题,采取方案:黄色页岩尽量少用,以青色页岩为主,再在砖厂附近采购其他品种页岩,三种页岩掺配后使Fe2O3含量控制在8%以下。按此方案基本解决问题,产品烧结温度提高到900°C以上,烧结温度范围拓宽,两侧基本不再欠火,中间也无严重过火,产品质量符合国标要求。
制砖原料的矿物成分
我们制砖行业研究某种原料是否适合造砖,已经习惯于按照化学成分来分析,这种方法不能说是错误,但有时容易出现偏差,有些原料从化学成分来分析适合造砖,但实践中却发现很多问题,有的甚至根本无法生产出合格产品。究其原因,相同或类似的化学成分,却有不同的矿物组成,有时候两种原料化学成分很相似,或主要化学成分相差不大,但矿物成分却差别巨大,这就造成了产品质量的差距。
原料中常见的矿物成分有:高岭石、蒙脱石、水云母(伊利石)、绿泥石、方解石、赤铁矿、钠长石等。
下面三种页岩化学成分基本类似,但其矿物成分却相差甚远,其物理性能相差也很大。
三种页岩的化学成分表对照表%
原料名称 | 烧失量 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | MgO | SO3 | TiO2 | K2O | Na2O | 总计 |
1号页岩 | 8.89 | 56.84 | 5.92 | 16.03 | 6.82 | 1.15 | 0.04 | 0.91 | 2.13 | 0.64 | 99.37 |
2号页岩 | 5.10 | 56.97 | 8.69 | 17.89 | 1.63 | 2.93 | 0.02 | 1.06 | 4.24 | 0.79 | 99.32 |
3号页岩 | 5.50 | 60.62 | 6.96 | 18.70 | 0.90 | 2.38 | 0.02 | 0.90 | 2.54 | 0.80 | 99.32 |
三种页岩的矿物成分表对照表%
原料名称 | 伊蒙混合层 | 高岭石 | 伊利石 | 蒙脱石 | 透闪石 | 绿泥石 | 绢云母 | 石英 | 方解石 | 硬石膏 | 赤铁矿 | 菱铁矿 | 微斜长石 | 钠长石 | 铁白云石 | 锐钛矿 | 沸石 | 非晶相 | 微检出 |
1号页岩 | 20 | 10 | - | - | 2 | - | - | 46 | 8 | - | 4 | - | 6 | 2 | - | - | - | - | 2 |
2号页岩 | 30 | 5 | - | - | - | - | - | 43 | 4 | 3 | 6 | - | - | 6 | - | - | - | - | 3 |
3号页岩 | 25 | 8 | - | 21 | - | - | - | 16 | - | - | - | - | 7 | - | - | - | - | 20 | 3 |
三种页岩原料的物理性能对照表
原料名称 | 普氏成型水分% | 可塑性指数% | 临界含水率 | 干燥敏感性系数 | 干燥线收缩率% |
1号页岩 | 19.3 | 11.6 | 9.8 | 0.97 | 2.86 |
2号页岩 | 15.9 | 8.1 | 10.4 | 0.53 | 2.16 |
3号页岩 | 22.9 | 16.6 | 11.9 | 0.92 | 4.42 |
煤矸石原料也存在这种情况,下面是三种煤矸石化学成分、矿物成分和物理性能对照表
三种煤矸石原料化学成分对照表%
原料名称 | 烧失量 | SiO2 | Fe2O3 | Al2O3 | CaO | MgO | SO3 | TiO2 | K2O | Na2O | 总计 |
1号煤矸石 | 12.86 | 52.93 | 4.66 | 25.32 | 1.10 | 0.72 | 0.24 | 0.91 | 0.18 | 0.36 | 99.28 |
2号煤矸石 | 32.68 | 40.81 | 2.42 | 19.28 | 0.91 | 0.69 | 2.40 | 0.87 | 1.30 | 0.33 | 101.69 |
3号煤矸石 | 18.98 | 44.96 | 5.88 | 25.57 | 0.42 | 0.63 | 0.14 | 0.89 | 1.37 | 0.58 | 99.42 |
三种煤矸石原料矿物成分对照表%
原料名称 | 伊蒙混合层 | 高岭石 | 绿泥石 | 石英 | 方解石 | 黄铁矿 | 微斜长石 | 钠长石 | 沸石 | 未检出 |
1号煤矸石 | 43 | 25 | - | 26 | - | - | 1 | 2 | 1 | 2 |
2号煤矸石 | 30 | 25 | - | 39 | 2 | 2 | - | - | - | 2 |
3号煤矸石 | 25 | 32 | 3 | 35 | - | - | - | - | - | 5 |
三种煤矸石原料的物理性能对照表
原料名称 | 普氏成型水分% | 可塑性指数% | 临界含水率 | 干燥敏感性系数 | 干燥线收缩率% |
1号煤矸石 | 18.0 | 12.3 | 9.40 | 0.92 | 3.20 |
2号煤矸石 | 16.7 | 7.9 | 10.2 | 0.64 | 2.62 |
3号煤矸石 | 15.8 | 7.2 | 9.30 | 0.69 | 2.62 |
原料的化学成分与其物理性能之间没有必然的联系,但原料的矿物成分与其物理性能之间却有规律可循。根据实验和实践经验,原材料中凡是含有较高比例的蒙脱石和伊利石的,其塑性指数大都偏高,干燥敏感性和线收缩率也偏高,尤其以蒙脱石的含量对这三项物理指标影响最大。塑性指数高一点有利于成型,但干燥敏感性和线收缩率过高却容易产生干燥裂纹,实际生产中也确实发现了这个问题。有些砖厂投产很长时间,一直解决不了产品裂纹的问题,后来通过矿物分析,发现原料中蒙脱石含量很高。
根据经验,原材料中蒙脱石含量在3%以下时是有益的。若原材料中同时含有大量细颗粒且分布均匀的方解石时,则蒙脱石含量可允许达到10%。
我国东北、内蒙、新疆、宁夏北部、甘肃河西走廊、青海、西藏等地区的页岩、粘土、煤矸石等原材料中都含有一定量的蒙脱石,因此在这些地区建设隧道窑制砖生产线时,一定要对原料进行常规化学成分分析的同时再进行矿物成分分析,若发现蒙脱石含量超高,必须制定可靠的工艺方案,且不可盲目施工。
联系客服