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1、烧结砖瓦生产技术问答（二）赵镇魁第二部分原材料及处理47什么是黏土矿物？黏土矿物中包含哪些类型的矿物?因为这些矿物最先多在黏土中发现，或因黏土及黏土岩主要由这类矿物组成，故称为黏土矿物。黏土矿物是一些具有层状构造的含水铝硅酸盐矿物，主要有高岭石、蒙脱石、水云母（伊利石） 、绿泥石等。黏土矿物是构成黏土岩（页岩、煤矸石等）土壤（黏土等）的主要矿物组分。黏土矿物颗粒极细，一般呈小于0.01mm 的细小鳞片，具有可塑性、耐火性、烧结性等。黏土矿物的含量及种类与烧结砖瓦原材料、成型、干燥、焙烧乃至产品质量的关系密不可分。在其他材料中也包含有黏土矿物。此处所讲之“黏土矿物”主要是指高岭石、蒙脱石、伊利石
2、（水云母） 、绿泥石和混合层（伊- 蒙混合层）矿物五大类别。黏土矿物的总量也是指这五种主要黏土矿物的合计数量。48烧结砖瓦原料的主要矿物成分有哪些？烧结砖瓦原料一般是黏土质矿物和非黏土质矿物多成分的混合物，但必须含有一种或几种黏土矿物，否则就不能生产烧结砖瓦。因此烧结砖瓦原材料中的黏土矿物也成为基本矿物。尤其是生产高孔洞率空心砖，黏土矿物含量应在35% 以上。黏土矿物又是多种细微矿物的混合物（主要是含水铝硅酸盐矿物） ，它的颗粒一般小于0.02mm，多为0.01mm 以下。砖瓦原料的黏土物质主要由伊利石、绢云母、绿泥石、高岭石、耐火土、蒙脱石等组成。鉴于制品的性能要求，希望含有较多的耐火土和伊
3、利石。虽然蒙脱石的塑性很好，但由于其颗粒非常细小，比表面积大，如果不同时存在大量其他黏土矿物，会大幅度提高原料的干燥敏感性系数，故它的含量一般控制在3% 以下。主要由蒙脱石等构成的黏土称为膨润土。几种黏土矿物的比表面积如表5 所示。除黏土矿物外，烧结砖瓦原材料中还有其他的非基本矿物，这些常见的非基本矿物见表6。49生产砖瓦的原料属哪种岩石？岩石按成因的不同，分为岩浆岩（或称火成岩）沉积岩（或称水成岩）和变质岩三大类。生产砖瓦的原料属沉积岩。沉积岩虽只占地壳质量的5%，但因其分布于地壳表面，面积约占75%，因此它是一种重要的岩石。黏土、页岩和泥岩、黄土等生产砖瓦原料的属类见图1 所在的位置。图1
4、黏土、页岩和泥岩、黄土等生产砖瓦原料的属类50生产砖瓦的原料有哪些？生产砖瓦的主要传统原料是黏土。随着我国建设事业的不断发展，节约农田、节约能源以及工业废料的综合利用已成为砖瓦工业的重要方针。因此，利用煤矸石、粉煤灰、煤渣等工业废料和江河湖泊淤泥作为制砖（瓦）原料，实行内燃烧砖，已在全国推广应用。另外，有些地区页岩很多，利用页岩烧制砖瓦，不但能解决原料的来源，而且还能开山造田。但是，万变不离其宗，任何原料必须含有一定量的黏土矿物，否则无法生产出具有良好技术性能和建筑物理特性的砖瓦制品。因此，从矿物学观点来看，它们都是同属种的材料。51什么是黏土？黏土矿物典型的性能有哪些？所谓黏土就是在自然界中
5、遇到松散的、膏状的或紧密的一种含水铝硅酸盐矿物，它的粉末在加水后能塑成各种形状，干燥后产生收缩，但不失原状，焙烧到适当温度后，其中的化学结合水即蒸发，继续提高温度，则获得坚硬如石而又保持原形的物体。凡具有这些特点的岩石，我们统称之为黏土。黏土是含长石类岩石经长期风化而成，是矿物的混合物，没有固定的化学式表示。与其他矿物相比，黏土矿物特有的性能是颗粒尺寸小，因而具有大的比表面积。由于黏土矿物这些独有的性能，使它有着大量的反应机理可以利用，这些反应机理与其他矿物不同，使它从本质上变得有意义。黏土矿物的典型性能是它与水的结合能力、与此关联的吸湿膨胀、对有机和无机材料高度的吸附能力、绝热能力、可塑性及
6、在焙烧后变成致密固体的特性，且材料易得。52黏土如何分类？由于形成黏土的来源不同，它的成分和性质也不一样。（1）按成因分类根据黏土的生成情况看，可分为一次黏土和二次黏土。一次黏土（又称残留黏土）它的岩石主要是长石经风化而留在母岩区的产物，岩石风化后生成高岭土、石英及可溶性盐类。可溶性盐类由于雨水冲洗溶解而去，残留下来的仅为高岭土和石英砂。由于石英砂的存在，可塑性较差，这种土通常称为高岭土。二次黏土（又称漂积黏土）它是由一次黏土经雨水河流漂流而转移到其他地方再次沉积的黏土矿。它的主要特点是：a. 在漂流过程中，由于粗颗粒石英砂较重而先行沉积除去，而黏土本身亦经摩擦而变细，故可塑性较好；b.在漂流
7、过程中，有其他矿物或有机物混入，因而降低了黏土矿物的纯度。（2）按其构成黏土的主要矿物分类高岭石类属于这一类的有高岭石、珍珠陶土、迪开石和多水高岭石。高岭石因最初在我国江西景德镇附近的高岭地方发现而得名。主要由它们构成的黏土称为高岭土，如我国著名的苏州高岭土，湖南界牌高岭土，四川叙永多水高岭土等。蒙脱石（微晶高岭石）类属于这一类的有蒙脱石、拜来石等，主要由它们构成的黏土称为膨润土，如东北黑山、福建连城的膨润土等。伊利石（水云母）类曾有一些学者建议用美国伊利诺州的缩写来称呼该类矿物，故名伊利石。属于这一类的有水云母、绢云母等。这一类单独构成黏土的极少，多数是包含在其他黏土中。以伊利石为主的黏土主
8、要是水云母质黏土或绢云母质黏土，如河北章村土，还有江西、安徽等省所产的瓷石中亦包括此类。叶蜡石类叶蜡石并不属于黏土矿物，因其某些性质近于黏土，而划归黏土之列。如福建的寿山石和浙江青田、上虞叶蜡石等。水铝英石类这一类是不常见的黏土矿物，往往少量包含在其他黏土中，呈无定形状态存在。如河北唐山的A、B、C 级矾土。除了上述5 种黏土矿物之外，未风化的母岩碎屑及运迁过程中混入的其他物质，以夹杂矿物的形态存在于黏土中，如石英、长石、碳酸盐类、硫酸盐类、铁钛质矿物，以及有机物质等。（3）按耐火度分类耐火黏土：耐火度在1580以上。含氧化铁不超过3%4%，杂质总量最高6%8%。难熔黏土：耐火度为135015
9、80。易熔黏土：耐火度在1350以下。含有大量杂质，一般含铁量较高。耐火黏土可以用来制造适用于冶金炉、硅酸盐工业窑炉、炼焦炉等方面的衬砖。耐火黏土在煅烧后呈灰色或淡黄色、呈白色的是制造瓷器的最好原料。难熔黏土可以用来制造瓷砖、陶器、炻器等。易熔黏土可以用来制造砖瓦等粗陶器。（4）按习惯分类高岭土：是最纯的黏土。可塑性差，烧后颜色从灰到白色。 黏性土：一般都是二次黏土，故其颗粒较细，可塑性好，含杂质较多。瘠性黏土：较为坚硬，遇水不松散，可塑性很小，不易形成可塑性泥团。如山西大同土。页岩：其性质与瘠性黏土相仿，但含杂质（K2O、Na2O、TiO2、CaCO3、Fe2O3 等）较多，最高可超过25%
10、，烧后呈红、棕、黄、灰等色。（5）按塑性指数分类高塑性黏土，塑性指数大于15；中塑性黏土，塑性指数715；低塑性黏土，塑性指数小于7。（6）按干燥敏感性高低分类高敏感性黏土，干燥敏感性系数大于2；中等敏感性黏土，干燥敏感性系数12；低敏感性黏土，干燥敏感性系数小于1。（7）按颗粒组成分类黏土按颗粒组成分类如表7 所示。53什么是页岩？页岩是黏土岩的构造变种，它是具有页理构造（即岩石平行层理方面可分裂成层状或纸片状）的黏土岩。页岩成分比较复杂，除黏土矿物外，常有很多碎屑矿物和次生矿物，如长石、石英、云母、绿泥石、角闪电、石榴石、电气石、锐钛矿和沸石等。黏土矿物中常以水云母为主。页岩化学成分的特点
11、是氧化钾（K2O）含量较高，常达2%3%，最高达7%10%以上。页岩一般为灰色、棕色、红色、绿色等各种颜色。常常有清楚的层理。根据页岩中砂和粉砂质点含量，页岩又可以分为泥质页岩、含粉砂质页岩、粉砂质页岩、含砂质页岩和砂质页岩。页岩中如含碳酸钙（CaCO3） 、硅质等较多，可相应地称为钙质页岩、硅质页岩等。钙质页岩：含CaCO310%30% 的页岩。硅质页岩：是含隐晶或极细颗粒的硅质组分的页岩。由于含硅质，硬度常常比一般页岩高。成分比较纯的页岩SiO2 的平均含量约为58%，而硅质页岩SiO2 的含量可达85% 以上。黑色页岩：是黑色的含有机质的页岩，这种页岩中化石一般很少，常含黄铁矿。碳质页岩
12、：这种页岩中含有肉眼能见到的粉末状碳质质点或碳质植物遗体，染手。碳质页岩在煤系地层中特别多。油页岩：油页岩是提炼石油的原料。它主要有焦性沥青质页岩和碳质油页岩（腐泥质油页岩）两种。泥岩与页岩的区别，主要在于泥岩不具页理构造而呈块状、层状。颜色往往较浅，且较坚硬（因含硅质较多的缘故） 。54什么是砂岩？碎屑物质被其他物质（黏土、碳酸盐等）胶结而成的岩石称为砂岩。它属碎屑岩中的中碎屑岩。砂岩的主要类型又分为：（1）单矿物砂岩单矿物砂岩组成成分简单，以一种矿物颗粒占绝对优势；通常所见的为石英砂岩（相当的疏松岩为石英砂） 。石英砂岩组成特征是石英颗粒占90% 以上，仅含少量的长石颗粒（5%）及极少量的
13、重矿物。石英颗粒常为很好的浑圆体、大小均一、表面光泽较暗。岩石粒度由粗粒到细粒的皆有。其胶结物以硅质（SiO2）最常见。岩石颜色通常为白色或灰白色。在胶结物为铁质时，则被渲染成褐红色。石英砂岩中的硅质胶结物有时可在碎屑颗粒上结晶次生增长，经过次生增长的石英砂岩称作“沉积石英岩” 。肉眼很难区别其颗粒和胶结物。石英砂岩矿物成分单一，颗粒磨圆度高，分选性好。如果砂岩中石英含量只占75%90% 时，则成一般的砂岩。（2）多矿物砂岩多矿物砂岩比较复杂，根据组成的不同，分为硬砂岩和长石砂岩两种。硬砂岩硬砂岩通常由25%50% 的石英颗粒、15%25% 的长石、云母以及岩石碎屑所组成，碎屑颗粒一般较粗、分
14、选和磨圆度均较差。胶结物种类复杂，通常以泥质居多，胶结坚固。这种岩石最大特征是含有多量的岩石碎屑。岩石的颜色呈灰色、暗绿色或绿灰色、有时近于黑色。长石砂岩长石砂岩主要是石英和长石碎屑（25% 以上）组成的。碎屑中长石含量在25% 以上，石英含量一般在30%60%。长石主要是钾长石或钠长石，有时有岩石（花岗岩、砂岩、页岩等）碎屑的混合物。岩石颜色多为浅色（淡红、浅棕、灰色等） 。胶结物一般为碳酸盐（方解石）及铁质（褐铁矿） 。从外貌上看，长石砂岩与花岗岩有些相象，但两者结构不同。砂岩除上述几种基本类型之外，还有许多过渡型岩石。例如在石英砂岩和长石砂岩之间有长石石英砂岩（即其中长石的含量不够长石砂
15、岩的标准） 。石英砂岩中如含有一定量的岩屑则成为含岩屑石英砂岩。有时在长石石英砂岩中又含有岩屑，就应叫做含岩屑长石石英砂岩。55什么是粉砂岩？这类岩石主要由50% 以上直径为0.10.01mm的碎屑经胶结而成。在成分上仍然以石英颗粒为最多，往往含有黏土质混合物。由于颗粒细小，已失去不少砂的特性，但还不成黏土。本类岩石的疏松岩称作粉砂，胶结的粉砂即为粉砂岩。（1）粉砂粉砂的矿物成分除上述主要成分外，还含有许多夹杂物。因颗粒很小，肉眼一般不易分辨。在第四纪沉积物中，粉砂的分布很广，尤其是黄土分布最广。（2）黄土黄土属于几乎没有被胶结过的、疏松的粉砂（大部分颗粒直径为0.050.1mm） 。呈浅黄色
16、或暗黄色，质轻而多孔（孔隙度占总体积的46%52%） ，很容易用手指研成粉末，没有层理，但有发育着直立的节理。由于具有可塑性和吸水性，质点间结合力很大，故能形成很高的峭壁。我国黄土分布很广，它西起青海，东到陕西、山西、河北、河南，面积达40万平方公里，形成特殊的地形黄土高原。黄土是一种良好的砖瓦原料。（3）粉砂岩粉砂胶结起来即成粉砂岩。岩石质地坚实，具有各种颜色，在显微镜下可以看到其中碎屑颗粒是带有棱角状的，粒度也不均匀，胶结物为钙质、铁质或硅质。从岩石的外表看，很像泥质岩石，但用手指摩擦，即会感到粗糙。可借此与黏土岩区别。粉砂岩常具有水平薄层理特征，有时也发现倾斜不大的斜交层理。56页岩和粉砂岩、砂岩共生时如何命名？页岩和粉砂岩、砂岩共生时的命名方法如表8所示。表8页岩和粉砂岩、砂岩共生时命名法57什么是煤矸石？为什么要用煤矸石作为生产砖瓦的原料？煤矸石是在开采煤炭过程中，从煤层的顶部、底部或炭层周围挖掘出
