油頁巖

1/6

頁巖——根本知識

頁巖是粘土巖的一種。頁巖成分復雜，除粘土礦物(如高嶺石、蒙脫石、水云

母、莫來石等)外，還含有許多碎屑礦物(如石英、長石、云母等)和自生礦物〔如

鐵、鋁、錳的氧化物與氫氧化物等)。頁巖具有頁狀或薄片狀層理，用硬物擊打易

裂成碎片。頁巖是由粘土物質(zhì)經(jīng)壓實作用、脫水作用、重結(jié)晶作用后形成的。

1、頁巖的類型

常見的頁巖有：①黑色頁巖②碳質(zhì)頁巖③油頁巖④硅質(zhì)頁巖⑤鐵質(zhì)頁巖⑥

鈣質(zhì)頁巖。

1.1黑色頁巖

巖石中含有較多的有機質(zhì)或細分散狀的硫化鐵而呈黑色。外貌與炭質(zhì)頁巖

相似，其區(qū)別在于不染手。黑色頁巖一般形成于缺氧、富含H2S的較閉塞海灣和

湖泊的較深水地區(qū)。如我國北方白堊系中的黑色頁巖中含有豐富的有機質(zhì)和介形

蟲、孢粉等微體古生物，是重要的生油巖系。

1.2炭質(zhì)頁巖

這種頁巖中含有大量呈細分散狀均勻分布于巖石中的炭化有機質(zhì)，黑色、

能染手。但灰分>30%，一般很難作燃料。常含大量植物化石，是湖泊、沼澤環(huán)境

下的產(chǎn)物，出現(xiàn)于煤系中，常形成煤層的頂板與底板。

1.3油頁巖

油頁巖是含有一定數(shù)量干酪根(>10%)的頁巖。顏色有淺黃、黃褐、暗棕、

棕黑、黑色等。一般來說，含有機質(zhì)愈多，其顏色也愈深。其特點是比一般的頁

巖輕，而且有彈性，用小刀刮之，往往可成刨花狀的薄片。易燃，并發(fā)出瀝青味

與流出油珠。油頁巖屬于頁巖的疇，但具有腐泥煤的特征，也有人把它叫做“高

灰分的腐泥煤〞。油頁巖主要是個人評價材料 在閉塞海灣或湖沼環(huán)境中由低等植物如藻類與浮

游生物的遺體死亡后，在隔絕空氣的復原條件下形成的，常與生油巖系或含煤巖

系共生。

1.4硅質(zhì)頁巖

頁巖中SiO

2

平均值約58%，而硅質(zhì)巖中的SiO

2

，可達85%以上。在富含高

嶺石的硅質(zhì)泥巖、頁巖中，常保存有硅藻、海綿和放射蟲化石，所以一般認為這

2/6

種巖石中硅質(zhì)的來源與生物有關，有的也可能和海底噴發(fā)的火山灰有關。故硅質(zhì)

頁巖中含有較多的玉髓、蛋白質(zhì)等。

1.5鐵質(zhì)頁巖

巖石中含有鐵礦物，鐵質(zhì)礦物作為色素使巖石帶色，多呈紅色或灰綠色。

紅色鐵質(zhì)泥巖和頁巖一般與砂巖共生，構成所謂“紅層〞，在我國中、新生代地

層中分布很廣。呈紅色主要足由于沉積物在陸相干旱、半干旱氣候條件的氧化環(huán)

境下，被三價鐵渲染的結(jié)果。

1.6鈣質(zhì)頁巖

巖石中含有碳酸鈣，分布很廣。常見于大陸和海陸過渡環(huán)境的紅色巖系中，

淺海和瀉湖沉積的鈣泥質(zhì)巖系中也很常見。如我國北方下寒武統(tǒng)饅頭組、南方三

疊系青龍群中的頁巖燈具品牌排行前十名 ，大局部為鈣質(zhì)頁巖。

大局部頁巖是生產(chǎn)燒結(jié)磚瓦的比擬好的原料，但也有一局部頁巖不能用來

生產(chǎn)燒結(jié)磚。究其原因，就是這一局部原料的物理和化學性能不能滿足燒結(jié)磚對

原料的性能要求。

2、頁巖的物理性能頁巖的硬度一般為普氏硬度系數(shù)1.5~3，結(jié)構比擬

致密的，其普氏硬度系數(shù)可以到達4~5，有的硬質(zhì)頁巖的硬度更高。

頁巖的顆粒組成與它的自然顆粒級和成巖原因有關，顆粒組成變化的波動

幅度較大，從而影響頁巖的其他性能。

根據(jù)形成巖石時沉積情況的不同，頁巖的塑性指數(shù)圍在5~23，有的頁巖的

塑性指數(shù)甚至超出了這一圍。故有的頁巖實際上是不能作為燒結(jié)磚的原料的。

頁巖原料的枯燥敏感性的上下，表現(xiàn)為多種多樣的形式。通常用枯燥敏感

性系數(shù)來衡量，它的圍一般在0.4-1.6之間，對于有些塑性非常高的頁巖來說，

它的枯燥敏感性系數(shù)可能更高。

頁巖的枯燥線收縮率，根據(jù)其種類不同也有很大的變化，其變化圍在

2.5%-10%。

3、頁巖的化學性能

不同的頁巖，其化學成分指標也是不一樣的，自然界存在的頁巖，其化學

成分含量變化也是比擬大的。一般隋況下，頁巖的SiO

2

，含量在45%~80%之間波動，

A1

2

O

3

量在12%-25%之間波動，F(xiàn)e

2

O

3

含量在2%-10%之間波動，CaO含量在0.2%-12%

之間波動，MgO含量在0.1%-5%之間波動。

3/6

4、生產(chǎn)燒結(jié)磚時對頁巖原料物理性能的要求生產(chǎn)頁巖燒結(jié)磚時，對頁巖的物理陛

能的要：頁巖的普氏硬度系數(shù)小于4，粉碎后粒度小于2mm。塑性指數(shù)為7%-15%，

枯燥線收縮在3%—8%，燒成線收縮的變化圍為2%-5%，枯燥敏感性系數(shù)要求的圍

是0%—1.5%，燒成溫度圍的要求>50度。原料顆粒級配符合原料成型后顆粒最嚴

密堆積原理。

5、生產(chǎn)燒結(jié)磚時對頁巖原料化學性能的要求生產(chǎn)頁巖燒結(jié)磚時，要求制

磚原料中SiO

2

的含量為55%~70%，Al203的含量為10%~20%，F(xiàn)e

2

O

3

的含量為2%—10%，

GaO含量<15%，MgO含量<3%，SO3含量越小越好，K+、Na+等低熔點含量要適量。

特別應該注意的是當頁巖中石灰質(zhì)礦物的粒度小于0.51mm時，其含量可以到達20%

左右，而當石灰質(zhì)礦物的粒度大于0.5mm時，其含量應小于2%。

用頁巖原料生產(chǎn)燒結(jié)磚時，如果主要成分在制磚要求含量的圍以，那么會

使生產(chǎn)較順利的進，如果某種成分超出了原料的要求圍，就要對燒成過程進展相

應的調(diào)整。

如原料顆粒SiO

2

含量多時，一方面將增加制品的耐火度，提高制品的燒成

溫度，枯燥收縮小、枯燥敏感性低起到瘠化劑的關于百的成語 作用。另一方面，由于SiO

2

在燒

成過程中要進展晶型轉(zhuǎn)換，使其體積發(fā)生變化，如果控制不好，會造成制晶缺陷，

降低制品的力學強度，特別是抗折強度。可是小顆粒的SiO

2

易于熔融，使制品結(jié)

構均勻、密實，當原料中SiO

2

含量大于75%時，對制品的燒成過程是不利的。如果

含量超過80%，燒成后制品的體積不但不收縮，反而發(fā)生情侶王者名 膨脹，使抗折強度大大降

低。與此相反，當原料中SiO

2

含量小于于50%時，那么制品抗凍性能很差。

Al

2

O

3

是耐火度很高的氧化物，它是磚瓦產(chǎn)品中必不可少的組分，它賦予制

品一定的力學強度，當原料中Al

2

O

3

的含量小于10%時，燒成制品的力學強度較低，

提高原料中Al

2

O

3

，的含量，可使制品的力學強度增加。但燒成溫度也將隨之升高，

燃料消耗量增大。

Fe

2

O

3

在磚瓦產(chǎn)品的燒成過程中起到幾方面的作用：①它是一種著色劑，能

使制品顏色發(fā)生變化，當窯為氧化氣氛時，鐵是以高價形式存在，制品呈紅色，

當窯為復原性氣氛時，鐵是以低價形式存在，制品呈黑色或青藍色；②在復原性

氣氛中，以低價形式存在的鐵，是一種強有力的助熔劑，能降低原料的耐火度；

③大顆粒的鐵氧化物在制品燒成中會出現(xiàn)褐色或黑色斑點。

CaO雖然是一種助熔劑，但它不利于制品燒成，表現(xiàn)在：①含量過高時會

縮小原料的燒成溫度圍，給燒成帶來困難；②會與含鐵的礦物化合，使制品的紅

色得到漂白，而變?yōu)辄S色或者淺黃色；③大顆粒的CaO存在于燒成后的制品中，

4/6

會產(chǎn)生石灰“爆裂〞，影響制品強度，甚至使制品失去使用功能。所以，原料中

CaO含量越低越好，如果含量高，那么應將其破碎350.5mm以下，燒成時，應適當

提高燒成溫度，讓CaO與其他組分充分結(jié)合，到達“死〞燒的目的。

MgO雖然起助熔作用，但如果它與SO

3

結(jié)合。會產(chǎn)生MgSO

4

，MgSO

4

卻是有害

于制品的，會使制品泛白霜、體積膨脹，破壞其結(jié)構，降低強度。

Na+、K+化合物在燒成過程中主要起助熔作用，并能賦予制品強度。

當我們對自己生產(chǎn)所用的原料有了全面、準確的認識后，就可根據(jù)各組分

含量的多少，對燒成過程進展準確的控制，根據(jù)SiO

2

晶型轉(zhuǎn)化、發(fā)生體積膨脹的

規(guī)律，控制燒成的升溫速度和冷卻的降溫速度。當SiO

2

顆粒較大，含量較高時，

應適當提高燒成溫度，當SiO

2

顆粒較小，含量較低時，可適當降低燒成溫度。根

據(jù)原料中Al

2

O

3

含量的上下，確定制品的燒成溫度，為Al

2

O

3

與其他組分的結(jié)合，提

供必要和充分的燒成條件。當Al

2

O

3

含量較高時，采用較高的燒成溫度，當Al

2

O

3

含量較低時，采用適宜的燒成溫度，按照GaO含量的多少，制定制品的燒成溫度

圍。當CaO含量高時，燒成溫度圍要小一些，應注意燒成溫度的波動圍不要太大，

否那么會出現(xiàn)欠火磚，或者過火磚。

6、哪些頁巖可以生產(chǎn)燒結(jié)磚

到底什么樣的頁巖可以生產(chǎn)燒結(jié)磚？從上面的分析可以看出，只有符合物

理和化學兩種性能要求的原料，才能生產(chǎn)出合格的燒結(jié)磚。

當頁巖的物理性能符合塑性指數(shù)為7%-15%，枯燥線收縮在3%-8%，燒成線

收縮的變化圍為2%-5%，枯燥敏感性系數(shù)要求的圍是0%-1.5%，燒成溫度圍的要

求>50℃，普氏硬度系數(shù)小于4，就能滿足生產(chǎn)時對其物理陛能的要求。

當頁巖石的化學性能符合SiO

2

的含量為55%~70%，從Al

2

O

3

的含量為

10%~20%，F(xiàn)e

2

O

3

的含量為2%~10%，CaO的含量<15%，MgO含量<3%，SO

3

含量越小越

好，K+、Na+等低熔點含量要適量時，就能滿足生產(chǎn)時對其化學性能的要求。

所以，同時符合物理和化學兩種性能要求的頁巖，就可以生產(chǎn)燒結(jié)磚。

燒結(jié)磚的幾大主要原料根本知識

燒結(jié)磚原料有很多種，如現(xiàn)在較常用的原料有：頁巖、煤矸石、粉煤灰、尾

礦、淤泥、粘土等，均作為新墻材燒結(jié)原料，那么要想深層次對原料的了解，掌

握的技術重點，都要從它的物理性能、化學原理去認識它。粘土作為一種最原始

的燒結(jié)原料雖然在歷史上起了非常大的作用，人們對它的特性也最為了解，但隨

5/6

著社會的開展必將退出燒結(jié)工業(yè)的歷史舞臺。

我們談一下現(xiàn)在燒結(jié)行業(yè)的三大原料：煤矸石、粉煤杰、頁巖。

1．煤矸石是煤礦的工業(yè)廢料，排量很大，一般為煤貯量的15～20%。例如一個年

產(chǎn)100萬噸的煤礦，每年排出矸石量約為15～20萬噸，那么這種數(shù)量可供一個年

產(chǎn)8000萬塊標磚使用量。用煤矸石做原料制磚，其發(fā)熱量除能滿足本身燒結(jié)的需

要外，一般可利用其余熱枯燥磚坯與加熱鍋爐使用等，大大節(jié)約熱原用煤。在這

是重點要提示我國各地矸石的物理化學性能差異很大。煤矸石的種類也很多，如

碳質(zhì)矸石，泥質(zhì)矸石，砂巖質(zhì)矸石，又有多年風化的矸石和新矸石；從顏色上分

白矸、灰矸、黑矸、紅矸和綠矸，它的硬度也不同，有的硬度〔f〕2～3，有的硬

度為〔f〕4～5。發(fā)熱量也上下不一，少的每公斤有200多千卡，多的達1000～2500

千卡，粉碎后塑性指數(shù)低的5～7，高的可達18左右，自然含水率低的4～5%，高

的達20%。〔煤矸石〕

2．什么叫粉煤灰，從煤粉爐煙氣中收集的灰分稱為粉煤灰。它是火力電廠等燃煤

粉爐排的廢料，堆放這些工業(yè)廢料，需要占地，嚴重影響環(huán)境衛(wèi)生，粉煤灰顆粒

小〔一般80微米方孔篩篩余量小于8%〕，利用它摻和制磚可以減少破碎工序，節(jié)

省勞力，是制磚的一種好原料。粉煤灰的化學成份，根本上接近制磚的粘土成份，

它含的氧化鋁和氧化鎂的含量略高，它的具體成分隨原煤種類有很大關系，變化

較大。粉煤灰有不同的排出方式，一般分為濕排和干排兩種。濕排的粉煤灰必須

經(jīng)過脫水處理，將水份降低到25%以下，然后才能使用，各地粉煤灰的發(fā)熱量很不

一樣，一般在1000千卡／公斤以下，較差的只有200～300千卡／公斤。粉煤灰

的顆粒可分為粗、中、細三類，粗灰經(jīng)4900孔篩余量在40%以上；中灰經(jīng)4900孔

篩余量在20%～40%；細灰經(jīng)4900孔篩余量為20%以下。粉煤灰的顆粒越細越可刷qq會員 多

摻配使用，如混合料能允許摻配50%的細灰時，改用中粒灰只能摻配45%左右，而

改用粗灰時只能摻配40%左右。粉煤灰根本上無塑性，所以一般都要與參合料如粘

6/6

土、頁巖、煤矸石等粘結(jié)料摻和使用，才能生產(chǎn)燒結(jié)磚。經(jīng)摻配后的粉煤灰混合

料，為了使粉煤灰有較高的摻配量，要求混合料中粘結(jié)劑的可塑性盡可能要高一

些，粉碎后的顆粒盡可能細一些。除對其可塑性，顆粒度與發(fā)熱量等另有要求外，

其它性能均應符合制磚的各項技術指標要求。

〔粉煤灰〕

3．頁巖是一種沉積巖，含雜質(zhì)〔K2O、NaO、CaO、Fe2O3等〕較多，外觀有青灰，

深紅，黑，綠等顏色。其礦物類型為石英粉砂巖，長石粉砂巖等。頁巖是生產(chǎn)燒

結(jié)磚比擬好的一種原料，它的化學成份一般與熔粘土相近，頁巖的硬度一般為普

氏硬度系數(shù)〔f〕1.5～3，但也有結(jié)構致密性，為普氏硬度系數(shù)4～5，甚至更高，

頁巖粉碎后的粒度要求在2.5毫米以下，物料粒度越細，塑性越好，燒成制品致

密高，強度也越高。〔頁巖〕