Materia prima cerámica-roca arcillosa
1. Descripción general
Después de que algunas rocas arcillosas se convierten en bolas, se ablandan a una determinada temperatura, tienen una cierta viscosidad y generan una cantidad suficiente de gas para expandir las bolas. Después de enfriarse, forma un material poroso, ligero y de alta resistencia, la llamada ceramsita, que es un muy buen material de construcción ligero. Debido a su peso ligero, fuerte resistencia a terremotos, aislamiento térmico y acústico, es un buen material para edificios de gran altura, edificios subterráneos, edificios refrigerados y edificios con aislamiento y absorción de sonido, como auditorios, cines y También se puede utilizar en puentes, fundiciones, generación de energía, refinación de petróleo e industria de construcción naval, etc.
Los minerales constituyentes de estas rocas arcillosas (arcillosas, esquistos, pizarras y filitas, etc.) son principalmente minerales arcillosos, y suelen estar dominados por minerales hidrómicos, principalmente hidromuscovita, ilita, biotita, montmorillonita, caolinita, halloysita y clorita, etc. Otros minerales incluyen principalmente cuarzo, feldespato, mica, calcita y minerales de hierro. La razón por la que tienen propiedades de expansión de tostado es porque cumplen dos condiciones: una es que tienen la viscosidad adecuada después de fundirse a alta temperatura, y la otra es que se pone algo de gas en el proceso de tostado para hacer que el cuerpo tostado viscoso burbujee. y expandirse La temperatura de hinchazón generalmente está entre 1000 y 1300 ℃. Las rocas arcillosas con tales condiciones primero deben tener un cierto rango de composición química: SiO2 + Al2O3 es el componente principal y representa más del 75% al 80% del contenido químico de la roca, del cual Al2O3 no puede exceder el 25%. es demasiado alto, aumentará la temperatura de fusión y aumentará el consumo de energía. Las rocas arcillosas con alto contenido mineral de caolinita no se pueden utilizar como materia prima de ceramsita. K2O, Na2O, CaO, MgO y Fe2O3 en las rocas contribuyen a reducir la temperatura de fusión y deben tener un contenido determinado. La composición de la materia prima de ceramsita nacional y extranjera se muestra en la Tabla 17-2.
Tabla 17-2 Lista de composición de materias primas de ceramsita nacionales y extranjeras
Según las pruebas realizadas en la lutita de ceramsita de Muchengjian en Beijing, los minerales arcillosos se forman en la capa sinterizada entre 700 y 900 °C. Fundido en un cuerpo amorfo, aparecen pequeñas burbujas en la cáscara sinterizada a 1000°C, con un diámetro de burbuja inferior a 0,1 mm a 1090°C, se produce una gran cantidad de burbujas de 0,1-0,3 mm a 1150°C; el diámetro de la burbuja se expande hasta 1,5 mm, lo que indica que las burbujas producidas a altas temperaturas. El gas se envuelve primero en la bola de material a baja presión y, a medida que aumenta la temperatura, se envuelve en el cuerpo fundido unido y las burbujas.
II. Ejemplos de depósitos minerales
1. Esquisto de ceramsita de Muchengjian en Beijing
El esquisto se produce en los estratos de la serie de carbón del Jurásico y tiene 22 capas de láminas de ceramsita. La lutita tiene un espesor de capa única de 2 a 22 metros y un espesor acumulado total de 167,4 metros. La temperatura de expansión de la lutita es de 1080 a 1180°C y las partículas cocidas tienen una densidad aparente de 0,5 a 1,08 g/cm3. Los minerales del esquisto son principalmente illita, con un tamaño de partícula de 1 a 10 μ, y ankerita con un tamaño de partícula de 2 a 3 μ. El contenido de cuarzo alcanza entre el 20% y el 30%, con un máximo del 41%. Además, hay una pequeña cantidad de feldespato, biotita, sericita, magnetita, pirita y calcita, etc., con un contenido de materia orgánica <1%. La composición química del esquisto es SiO2 62,84% ~ 68,38%, Al2O3 14,75% ~ 17,40%, Fe2O3 0,43% ~ 4,08%, FeO 2,37% ~ 5,84%, CaO 0,19% ~ 1,92%, MgO 1,30% ~ 2,23%, K2O2. 41%~3,70%, Na2O1,72%~2,99%, H2O+1,82%~4,00%.
Cuando el mineral de arcilla pura illita (que contiene una pequeña cantidad de ferroclorito) se extrajo mediante el método de separación de agua y se convirtió en bolas de arcilla para las pruebas de expansión, se obtuvo ceramsita con excelentes propiedades de expansión, lo que indica que el rendimiento de expansión Es consistente con el de la arcilla illita. Los minerales están directamente relacionados.
2. Pizarra limosa expandida en Daolengshan, Jingyuan, provincia de Gansu
La pizarra limosa expandida se produce en la serie de rocas metamórficas sedimentarias del Triásico. La composición mineral de la biotita del agua representa el 45%, el cuarzo el 18%, la albita el 15%, la biotita el 6%, la clorita el 5%, la sericita el 4%, la magnetita el 3% y trazas de calcita, rutilo, turmalina, Shen Shi et al. Los principales componentes químicos son SiO259,82%, Al2O316,89%, Fe2O37,14%, CaO+MgO4,37%, K2O+Na2O4,53% y la pérdida por ignición es del 5,64%. La temperatura de expansión de la roca comienza en 1050°C y termina en 1300°C, siendo la temperatura de expansión óptima 1250°C. El factor de expansión mínimo es 1,11, el máximo es 5,43 y el promedio es 2,38. El tiempo de expansión óptimo es de 5 a 15 minutos.
El producto cocido es de color negro grisáceo, en forma de panal fundido, con poros poligonales y ovalados. El diámetro máximo de poro es de 15 mm, el mínimo es de 1,5 mm, generalmente de 3 a 5 mm, y la densidad aparente es de 870 a 1236 kg/. m3.
De los ejemplos anteriores de depósitos minerales, la característica más básica de la arcilla ceramsita es que sus minerales constituyentes son principalmente hidromica, que es hidromica con cationes intercapas de K+. Son aceptores de moscovita o biotita. transformados en minerales arcillosos por meteorización o alteración hidrotermal, resultado de la sustitución parcial de K+ y (OH)- en la mica por H2O.
Cuando las rocas arcillosas tienen básicamente propiedades de hinchamiento, pero la viscosidad es insuficiente debido al bajo contenido de Al2O3, se puede añadir una cierta cantidad de ganga de carbón o cenizas volantes para aumentar la viscosidad. Cuando el rendimiento de la espumación es deficiente, se puede agregar algo de Fe2O3 y materia orgánica para aumentar la producción de CO y CO2. La fábrica Liapa Ceramsite en Alemania agrega residuos de pirita, hematita o aluminio, residuos de fabricación de papel, etc. como agentes auxiliares de expansión a la arcilla para aumentar el efecto de expansión.