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| 陶粒原料 |
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中文名: 陶粒原料 外文名: eeramcite-producing rock and mineral 成 分: 矿物、岩石 分 类: 泥质岩、膨胀粘土岩 总含量: 大于40% |
陶粒原料（eeramcite-producing rock and mineral）是用于烧制轻型建筑材料陶粒的矿物、岩石。[1]
铝土分类
主要有泥质岩、膨胀粘土岩、千枚岩、板岩、粉砂岩、煤矸石、凝灰岩、凝灰质砂页岩和珍珠岩等。以泥质一粘土质岩石上品。其粘土矿物应以伊利石、水云母、蒙脱石等为主，总含量大于40%，可塑性指数大于15，耐火度1100～1230℃，在1050～1200℃范围内具良好膨胀性能。熔融温度小于1300℃，软化温度范围大于70℃。陶粒原料的化学成分，按其成陶粒作用可分三部分：①成陶主要成分；②助熔物质；③起泡物质。各组分间还应有适宜的相对比值。主要成分为SiO2和Al2O3，含量占组分的四分之三，其含量过高则降低膨胀性，过低影响陶粒强度，Al2O3/SiO2为1：2～1：8。助熔物质为K2O、Na2O、CaO、MgO，其含量过高，料球易粘结，过低则减弱膨胀性，CaO+MgO/Al2O3+SiO2 0.04～0.13，R2O/Al2O3+SiO2 0.02～0.061。起泡物质为FeS、Fe2O3、FeO、C、CaMg(CO3)2、CaCO3、CaSO4等，Fe2O3/Al2O3+SiO2 0.04～0.12，C/Fe2O3 0.04～0.2，Al2O3+SiO2/Fe2O3+RO+R2O 0.35～10。已知陶粒用页岩、粘土质页岩等的化学组分变化范围为：SiO2 53%～70.28%、Al2O3 11.2%～20.58%、Fe2O3 4.75%～0.61%、CaO 0.58%～3.5%、MgO 0.65%～2.8%、K2O 1.61%～3.65%、Na2O 0.15%～2.43%、SO 30.7%～2.07%、有机质0.5%～1.1%。
陶粒是一种陶质的颗粒，较细的称之为砂。外观特征大部分呈圆形或椭圆形球体，但也有一些仿碎石陶粒不是圆形或椭圆形球体，而呈不规则碎石状。陶粒砂生产线生产出的陶粒广泛应用与石油压裂支撑剂、建材、耐火、保温材料、净水、园艺、食品饮料、化工等部门。今天这里主要是介绍一下生产陶粒砂的原料的分布情况。
铝土矿分布
我国铝土矿分布高度集中，山西、贵州、河南和广西四个省(区)的储量合计占全国总储量的90.9%(山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%)，其余拥有铝土矿的15个省、自治区、直辖市的储量合计仅占全国总储量的9.1%。
山西的铝土矿床(点)主要分布在孝义、交口、汾阳、阳泉、盂县、宁武、原平、兴县、保德、平陆等5大片42个县境内，面积约6.7万km，探明铝土矿储量，居全国第一，该区的资源总量估计可达20亿t。
河南的铝土矿集中分布在黄河以南、京广线以西的巩县、登封、偃师、新安、三门峡、陕县、宝丰、鲁山、临汝、禹县等三大片10多个县境内，面积3万多km，探明铝土矿储量居全国第2位，预测资源总量可达10亿t。
贵州的铝土矿床主要分布在“黔中隆起”南北两侧的遵义、息峰、开阳、瓮安、正安、道真、修文、清镇、贵阳、平坝、织金、苟江、黄平等十几个县境内，面积2400km，探明铝土矿储量居全国第3位。预测资源总量逾10亿t。 广西的铝土矿集中分布在平果、田东、田阳、德保、靖西、桂县、那坡、果化、隆安、邕宁、崇左等县境内，探明铝土矿储量居全国第4位，预测铝土矿储量在8亿t以上。
铝矾土陶粒砂又称石油支撑剂陶粒砂，其主要应用于深井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。
粘土分布
这里主要介绍耐火粘土。耐火粘土是我国的优势资源，也是世界上耐火粘土的主要出口国。我国的耐火粘土矿石类型及品种齐全，矿床分布广泛，全国矿产地达254处以上，主要分布在山西、河南、河北、山东、贵州、辽宁、内蒙、吉林及湖北等省，这八个省区已探明的储量占全国的76%。山西、河南及贵州主要产高铝粘土，硬质粘土则多产于辽宁、内蒙、河北、山东、河南、湖北、安徽和四川，软质粘土主要分布在黑龙江、吉林、内蒙、山西、湖南及广东等地。
耐火粘土矿多分布于储煤盆地内，对开发十分有利，主要矿产地有：山西阳泉、孝义、河南巩义、新安、河北唐山、沙河、山东章丘、淄博、贵州修文、内蒙准格尔、辽宁复县、吉林舒兰、黑龙江牡丹江、安徽淮北、湖北恩施、宜城、陕西铜川等耐火粘土矿。火粘土按可塑性、矿石特征和工业用途分为软质粘土、半软质粘土、硬质粘土和高铝粘土四种。软质粘土一般呈土状，在水中易分散，与液体拌合后能形成可塑性泥团；半软质粘土的浸散性较差，其浸散部分与液体拌合后亦可形成可塑性泥团。这二种粘土在制作耐火制品时常用作结合剂。硬质粘土常呈块状或板片状，一般在水中不浸散，耐火度较高，为耐火制品的主要原料。高铝粘土Al2O3的含量较高，硬度和比重较大，耐火度高，常用以制造高级粘土制品。
页岩分布
页岩是我们常用的一种岩石，因其呈薄片状，具有层状的节理，所以我们称它为页岩，页岩是一种硬度较小的岩石，主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。页岩根据其混入物的成分，可分为：钙质页岩、铁质页岩、硅质页岩、炭质页岩、黑色页岩、油母页岩等。含铁的呈褐红、棕红等色，还有黄色、绿色等多种颜色。页岩抗风化力弱。页岩储量较大，分布较广，也由于其自身的特性，决定了页岩有着广泛的用途，页岩常见的用途包括：页岩制砖、页岩制陶粒、页岩制水泥，页岩炼铁，页岩练石油等等，在工业领域应用极为广阔。
煤矸石分布
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。煤矸石弃置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害。
因为煤矸石是采煤洗煤过程中排放的废弃物，所以煤矸石的分布主要需要看煤炭的分布。我国煤炭资源/储量分布总体格局是北富南贫，西多东少，从而形成北煤南运、西煤东调的消费格局。其中山西、内蒙古、陕西、贵州、云南、安徽六省（区）储量占储量总数的77.6%，六省（区）基础储量占基础储量总数的74.8%，山西、内蒙古、陕西、新疆、贵州、宁夏六省（区）资源量占资源量总数的87.80%。在5.06万亿t全国煤炭资源总量中，超过1万亿t的省份有：新疆(16210亿t)和内蒙古(12053亿t)；超过1千亿t的有：山西(6830亿t)、陕西(2922亿t)、宁夏(1991亿t)、甘肃(1905亿t)、贵州(1866亿t)、河北(1155亿t,包括天津少量)、河南(1138亿t)、安徽(1038亿t)和山东(1005亿t)。以上11个省(自治区)共为48113亿t，占全国煤炭资源总量的95.1%。
粉煤灰分布
粉煤灰是煤粉经低温熄灭后构成的一种似火山灰质夹杂。它是熄灭煤的发电厂将煤磨成100微米以下的煤粉，用预热气氛喷入炉膛成悬浮形态熄灭，发生稠浊有少量不燃物的低温烟气，经集尘安装捕集就获得了粉煤灰。粉煤灰的化学构成与粘土质类似，次要身分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化钙和未燃尽碳。粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物。
粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。以煤粉为燃料的火电厂和城市集中供热锅炉，其中90%以上为湿排灰，活性较干灰低，且费水费电，污染环境，而其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。在粉煤灰样品中检测出20多种对环境和人体有害的物质，其中包括可能导致神经系统损伤、出生缺陷甚至癌症的重金属。
火力发电是电力发展的主力军，提出和谐社会，循环经济的环境中，我们在提高火电技术的方向上要着重考虑电力对环境的影响，对不可再生能源的影响，虽然在中国已有部分核电机组，但火电仍占领电力的大部分市场，电力发展滞后经济发展，全国上了许多火电厂，但火电技术必须不断提高发展，才能适应和谐社会的要求。本着经济发展程度越高，火电厂越密集；煤炭资源越丰富，火电厂越密集的原则，火电厂主要集中在华东、华南、东北、华北、贵州。我国的能源工业稳步发展，发电能力年增长率为7.3%，电力工业的迅速发展，带来了粉煤灰排放量的急剧增加，燃煤热电厂每年所排放的粉煤灰总量逐年增加，1995年粉煤灰排放量达1.25亿吨，2000年约为1.5亿吨，到2010年将达到3亿吨，给我国的国民经济建设及生态环境造成巨大的压力。
垃圾分布
国家经济的不断发展，大量人口涌入城市，产生出来的垃圾也在慢慢的包围着城市，我国是世界上垃圾包袱最重的国家，人均每年产生垃圾440公斤，中国城市固体生活垃圾总量居世界前列，每年产生垃圾1.5亿吨，存量已达70亿吨，城市垃圾产生的污水会污染地下水，有害物质会破坏生态，并带来持续的环境污染，因此城市垃圾的处理也刻不容缓。我国1/3以上的城市均深陷垃圾围城困局，中国除县城之外的668个城市中，有2/3的城市处于垃圾包围之中，1/4已经无垃圾填埋堆放场地。全国城市垃圾堆存累计侵占土地超过5亿平方米，每年的经济损失高达300亿元。一般的垃圾处理都是采用填埋和焚烧这二种方法，填埋导致填埋区域生态环境恶化，造成二次污染。而焚烧产生大量的飞灰，又产生大量的污染，飞灰污染主要有重金属污染、溶解盐污染以及二恶英和呋喃等有机污染物污染，飞灰处置时可能会污染地下水体。飞灰含少量二恶英和呋喃等有机污染物，有污染环境和危害人类健康的风险。将垃圾变成陶粒不仅解决了传统陶粒生产需大量使用粘土、耗费土地资源，破坏生态平衡问题，还为城市“三废”之一的垃圾处理提供了新的突破，变废为宝，解决了垃圾处理的难题，是一项利国利民、造福子孙后代的工程，具有保护环境和可持续发展战略的重大意义。
随着城市改造的深入和社会主义新农村建设的开展，建筑垃圾的产生量逐渐地增多。我国建筑垃圾的数量已占到城市垃圾总量的30%～40%。绝大部分建筑垃圾未经任何处理，便被施工单位运往郊外或乡村。采用露天堆放或填埋的方式进行处理，耗用大量的征用土地费、垃圾清运等建设经费。同时，清运和堆放过程中的遗撒和粉尘、灰砂飞扬等问题又造成了严重的环境污染。
生物污泥分布
城市污泥是指城市污水处理厂在处理污水过程中产生的沉淀物质，这种污泥含水量高、易腐烂，有强烈的臭味，并且含有寄生虫卵、病原微生物及重金属，如不加以妥善处理，任意排放，将会对环境造成二次污染，直接危害人类身体。随着经济的发展，城市的建设也越来越快，而随着城市人口的激增，长期以来，由于种种原因，人们忽视了污泥的存在。随着我国城市污水处理力度和污水处理设施建设的加快，城市污水处理率不断提高，污泥的处理处置问题日益显现出来。如何处理生物污泥一直是自来水公司的难题，传统的处理方法主要有填埋、焚烧、农田林地利用、投海等几种方法，这几种方法各有优劣，而随着陶粒砂工艺技术的推广，污泥再利用反而成为节能、环保、绿色、高效的代名词。每年排放污泥量（干重）约130万吨，且每年仍在以10%左右的幅度增长。随着这些污水厂运行效率逐渐提高和新的污水厂逐步建成，我国城市污泥的每年排放量（干重）估计最终将达到840万吨左右，占我国年总固体废弃物排放量的3.2%。以生物污泥为主要原材料，采用烘干、磨碎、成球、烧结成的陶粒，称为污水处理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土来烧制陶粒既节省黏土，又保护农田，也起到了一定的环保作用。生物污泥陶粒广泛应用与建材、园艺、食品饮料、耐火保温材料、化工、石油等部门。陶粒因其材质轻，比表面积大，吸附悬浮能力强，并具有耐磨，耐冲刷，微孔多，截污能力强，化学性能稳定等优点陶粒砂滤料是水厂、滤池和炼油厂滤油池较理想的过滤材料。产品不含对人体有害的金属离子及有毒有害杂质。还能处理可生化的有机工业废水、工业杂排水、微污染水源等，完全可以在水处理中取代石英砂、无烟煤等
用作过滤介质。陶粒可重复使用，最后废弃时可填埋，因其本身材质，填埋之后又可形成新的土壤和页层，不会破坏环境，是一种优良的绿色过滤材料，既环保又节能。
参考来源