页岩——基本知识

页岩——基本知识

页岩是粘土岩的一种。页岩成分复杂，除粘土矿物(如高岭石、蒙脱石、水云母、莫来石等)外，还含有许多碎屑矿物(如石英、长石、云母等)和自生矿物（如铁、铝、锰的氧化物与氢氧化物等)。页岩具有页状或薄片状层理，用硬物击打易裂成碎片。页岩是由粘土物质经压实作用、脱水作用、重结晶作用后形成的。

1、页岩的类型

常见的页岩有：①黑色页岩②碳质页岩③油页岩④硅质页岩⑤铁质页岩⑥钙质页岩。

1.1黑色页岩

岩石中含有较多的有机质或细分散状的硫化铁而呈黑色。外貌与炭质页岩相似，其区别在于不染手。黑色页岩一般形成于缺氧、富含H2S的较闭塞海湾和湖泊的较深水地区。如我国北方白垩系中的黑色页岩中含有丰富的有机质和介形虫、孢粉等微体古生物，是重要的生油岩系。

1.2炭质页岩

这种页岩中含有大量呈细分散状均匀分布于岩石中的炭化有机质，黑色、能染手。但灰分>30%，一般很难作燃料。常含大量植物化石，是湖泊、沼泽环境下的产物，出现于煤系中，常形成煤层的顶板与底板。

1.3油页岩

油页岩是含有一定数量干酪根(>10%)的页岩。颜色有浅黄、黄褐、暗棕、棕黑、黑色等。一般来说，含有机质愈多，其颜色也愈深。其特点是比一般的页岩轻，而且有弹性，用小刀刮之，往往可成刨花状的薄片。易燃，并发出沥青味及流出油珠。油页岩属于页岩的范畴，但具有腐泥煤的特征，也有人把它叫做“高灰分的腐泥煤”。油页岩主要是在闭塞海湾或湖沼环境中由低等植物如藻类及浮游生物的遗体死亡后，在隔绝空气的还原条件下形成的，常与生油岩系或含煤岩系共生。

1.4硅质页岩

页岩中SiO2平均值约58%，而硅质岩中的SiO2，可达85%以上。在富含高岭石的硅质泥岩、页岩中，常保存有硅藻、海绵和放射虫化石，所以一般认为这种岩

石中硅质的来源与生物有关，有的也可能和海底喷发的火山灰有关。故硅质页岩中含有较多的玉髓、蛋白质等。

1.5铁质页岩

岩石中含有铁矿物，铁质矿物作为色素使岩石带色，多呈红色或灰绿色。红色铁质泥岩和页岩一般与砂岩共生，构成所谓“红层”，在我国中、新生代地层中分布很广。呈红色主要足由于沉积物在陆相干旱、半干旱气候条件的氧化环境下，被三价铁渲染的结果。

1.6钙质页岩

岩石中含有碳酸钙，分布很广。常见于大陆和海陆过渡环境的红色岩系中，浅海和泻湖沉积的钙泥质岩系中也很常见。如我国北方下寒武统馒头组、南方三叠系青龙群中的页岩，大部分为钙质页岩。

大部分页岩是生产烧结砖瓦的比较好的原料，但也有一部分页岩不能用来生产烧结砖。究其原因，就是这一部分原料的物理和化学性能不能满足烧结砖对原料的性能要求。

2、页岩的物理性能

页岩的硬度一般为普氏硬度系数1.5~3，结构比较致密的，其普氏硬度系数可以达到4~5，有的硬质页岩的硬度更高。

页岩的颗粒组成与它的自然颗粒级和成岩原因有关，颗粒组成变化的波动幅度较大，从而影响页岩的其他性能。

根据形成岩石时沉积情况的不同，页岩的塑性指数范围在5~23，有的页岩的塑性指数甚至超出了这一范围。故有的页岩实际上是不能作为烧结砖的原料的。

页岩原料的干燥敏感性的高低，表现为多种多样的形式。通常用干燥敏感性系数来衡量，它的范围一般在0.4-1.6之间，对于有些塑性非常高的页岩来说，它的干燥敏感性系数可能更高。

页岩的干燥线收缩率，根据其种类不同也有很大的变化，其变化范围在

2.5%-10%。

3、页岩的化学性能

不同的页岩，其化学成分指标也是不一样的，自然界存在的页岩，其化学成分含量变化也是比较大的。一般隋况下，页岩的SiO2，含量在45%~80%之间波动，

A12O3量在12%-25%之间波动，Fe2O3含量在2%-10%之间波动，CaO含量在

0.2%-12%之间波动，MgO含量在0.1%-5%之间波动。

4、生产烧结砖时对页岩原料物理性能的要求生产页岩烧结砖时，对页岩的物理陛能的要求是：页岩的普氏硬度系数小于4，粉碎后粒度小于2mm。塑性指数为7%- 15%，干燥线收缩在3%—8%，烧成线收缩的变化范围为2%-5%，干燥敏感性系数要求的范围是0%—1.5%，烧成温度范围的要求>50度。原料颗粒级配符合原料成型后颗粒最紧密堆积原理。

5、生产烧结砖时对页岩原料化学性能的要求

生产页岩烧结砖时，要求制砖原料中SiO2的含量为55%~70%，Al203的含量为10%~20%，Fe2O3的含量为2%—10%，GaO含量<15%，MgO含量<3%，SO3含量越小越好，K+、Na+等低熔点含量要适量。特别应该注意的是当页岩中石灰质矿物的粒度小于0.51mm时，其含量可以达到20%左右，而当石灰质矿物的粒度大于0.5mm时，其含量应小于2%。

用页岩原料生产烧结砖时，如果主要成分在制砖要求含量的范围以内，则会使生产较顺利的进，如果某种成分超出了原料的要求范围，就要对烧成过程进行相应的调整。

如原料中大颗粒SiO2含量多时，一方面将增加制品的耐火度，提高制品的烧成温度，干燥收缩小、干燥敏感性低起到瘠化剂的作用。另一方面，由于SiO2在烧成过程中要进行晶型转换，使其体积发生变化，如果控制不好，会造成制晶缺陷，降低制品的力学强度，特别是抗折强度。可是小颗粒的SiO2易于熔融，使制品结构均匀、密实，当原料中SiO2含量大于75%时，对制品的烧成过程是不利的。如果含量超过80%，烧成后制品的体积不但不收缩，反而发生膨胀，使抗折强度大大降低。与此相反，当原料中SiO2含量小于于50%时，则制品抗冻性能很差。

Al2O3是耐火度很高的氧化物，它是砖瓦产品中必不可少的组分，它赋予制品一定的力学强度，当原料中Al2O3的含量小于10%时，烧成制品的力学强度较低，提高原料中Al2O3，的含量，可使制品的力学强度增加。但烧成温度也将随之升高，燃料消耗量增大。

Fe2O3在砖瓦产品的烧成过程中起到几方面的作用：①它是一种着色剂，能使制品颜色发生变化，当窑内为氧化气氛时，铁是以高价形式存在，制品呈红色，当窑内为还原性气氛时，铁是以低价形式存在，制品呈黑色或青蓝色；②在还原性气氛中，以低价形式存在的铁，是一种强有力的助熔剂，能降低原料的耐火度；