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  • 19、石灰爆裂:在砖瓦行业最怕的就是生石灰爆裂,现在的砖瓦制作技术要求原材料中的氧化钙值含量应该是多少?
  •       答:氧化钙含量多少在一定范围内与石灰爆裂没有必然的联系,而是碳酸钙(矿物名称为石灰石)以何种形式存在于原材料中才是最重要的。

          笔者曾作过的研究并在德国《国际砖瓦工业》上发表的《高钙质原材料制造烧结砖研究》的情况简单介绍如下:

    实例一:四种原材料的化学成分

     

    钢渣

    粉煤灰

    黏土

    页岩

    L.O.I

    12.08

    1.66

    7.17

    13.34

    Fe2O3

    17.83

    13.26

    6.42

    5.25

    Al2O3

    2.25

    16.89

    14.82

    16.00

    CaO

    33.66

    20.48

    0.58

    6.38

    MgO

    8.09

    2.56

    0.98

    3.39

    MnO

    2.36

    0

    0

    0

    P2O5

    1.43

    0

    0

    0

    TiO2

    0.96

    0.75

    1.13

    0.61

    SiO2

    15.25

    41.98

    65.28

    53.58

    SO3 *1

    0.25

    1.30

    0.17

    0.27

    K2O

    0.09

    0.10

    1.92

    0.10

    Na2O

    0.33

    0.24

    1.03

    0.31

    其他*2

    5.43

    0

    0

    0

    总量

    100.01

    96.22

    99.5

    99.23

           四中原材料的矿物成分

    矿物名称

    钢渣

    粉煤灰

    页岩

    黏土

    Ca(OH)2

    20

     

     

     

    方解石

    30

     

    4

     

    氧化钙(结晶体)

     

    12

     

     

    石英

    5

    5

    24

    47

    硅酸二钙(γ-C2S

    7

     

     

     

    Tetra calcium aluminoferriteC4AF

    3

     

     

     

    磁铁矿

    6

    8

     

     

    赤铁矿

    4

    4

     

     

    未检出*

    5

    3

     

     

    非结晶态固体

    20

    68

     

     

    伊利石+ 蒙脱石

     

     

    37

    40

    绿泥石

     

     

     

    5

    透闪石

     

     

     

    3

    高岭石

     

     

    18

    3

    黄铁矿

     

     

     

    2

    微斜长石

     

     

    3

     

    钠长石

     

     

    5

     

    白云石(Fe)

     

     

    9

     

    总计

    100

    100

    100

    100

    烧结后样品的石灰爆裂状态

    钢渣样品,强度很高无爆裂:

    IMG_0128IMG_0151IMG_0152IMG_0148

    IMG_0133IMG_0127

    粉煤灰样品,颜色为黄色,强度也较高,无石灰爆裂:

    IMG_0123IMG_0149IMG_0150

    页岩样品,在全部粉碎通过0.9mm筛之后的物料,经陈化、成型、干燥、烧结之后样品完全爆裂酥碎:

    IMG_0134IMG_0135

    实例二:为了进一步验证石灰石存在形态对爆裂的影响,特采取了含块状石灰石的煤矸石进行了进一步试验。该煤矸石的化学成分如下:

     

     

    某种煤矸石的化学成分(重量比%

    L.O.I.

    SiO2

    Fe2O3

    Al2O3

    CaO

    MgO

    SO3

    TiO2

    K2O

    Na2O

    Total

    14.44

    50.26

    5.08

    17.01

    6.96

    0.89

    1.86

    0.74

    1.87

    0.42

    99.53

        对该种煤矸石分成两组,一组全部粉碎通过0.9mm筛,另外一组全部粉碎通过0.5mm筛,烧结之后的样品:通过0.9mm筛的一组样品全部爆裂,通过0.5mm筛的一组完好,且强度较高。

    IMG_0137  IMG_0138

    烧结之后的煤矸石样品的爆裂与非爆裂状况

       上述情况充分说明烧结之后产品是否会出现石灰爆裂,在一定范围内并不取决于原材料化学分析中的氧化钙含量,而是与含钙矿物——石灰石在原材料中的存在形态有着非常重要的关系。钢渣、粉煤灰中的氧化钙以高度分散的极细粒子状态出现,在焙烧过程中能很好地与其他硅酸盐、铝酸盐等矿物发生固相反应,转化成为其他的矿物,不是石灰了,就不会出现石灰爆裂。而在上述的页岩、煤矸石中,虽然化学成分分析中的氧化钙含量均7%以下,但是,这些钙质矿物却是以团块状存在,在原材料制备过程中,由于石灰石块的硬度较高,不能完全被破碎到0.5mm以下,烧结之后以一种过烧生石灰的形态保留在了产品中,遇水或潮湿空气时就会爆裂。小于0.5mm的石灰石颗粒在产品内会与其他颗粒发生固相反应,即就是没有反应,由于其颗粒小,所产生的爆裂力相对较小,不足以破坏产品,所以也就不会出现爆裂。以上的研究结论也得到了国际上同行专家们的认可。前苏联时期的苏联砖研究所,在上世纪七十年代末出版过一本《高石灰质原材料制砖》的一本书,该书中就提到了在条件许可的情况下,原材料中的氧化钙含量可以达到35%;而且也提到利用氧化钙和三氧化二铁在原材料中所占比例的不同,可以改变制品的颜色,有时还专门加入氧化钙。

       对于原材料的石灰石存在形态简便的判别方式:利用5%的稀盐酸溶液,对块状煤矸石或是块状页岩(或页岩中的夹杂物),或是黏土中的块状夹杂物进行滴定。如果滴定时发生反应冒出大量气泡,对此就必须高度注意。

    但是在实际生产中,无法做到将块状石灰石破碎到0.5mm以下。应急处理的方法就是,将刚出窑之后的成品砖,用水浸透,使声生石灰颗粒在短时间内与水充分反应,形成石灰浆体,即可避免爆裂。实际上已有煤矸石砖厂就这样做了,效果很好。