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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: 礦物、岩石 分 類: 泥質岩、膨脹粘土岩 總含量: 大於40% |
陶粒原料（eeramcite-producing rock and mineral）是用於燒制輕型建築材料陶粒的礦物、岩石。[1]
鋁土分類
主要有泥質岩、膨脹粘土岩、千枚岩、板岩、粉砂岩、煤矸石、凝灰岩、凝灰質砂頁岩和珍珠岩等。以泥質一粘土質岩石上品。其粘土礦物應以伊利石、水雲母、蒙脫石等為主，總含量大於40%，可塑性指數大於15，耐火度1100～1230℃，在1050～1200℃範圍內具良好膨脹性能。熔融溫度小於1300℃，軟化溫度範圍大於70℃。陶粒原料的化學成分，按其成陶粒作用可分三部分：①成陶主要成分；②助熔物質；③起泡物質。各組分間還應有適宜的相對比值。主要成分為SiO2和Al2O3，含量占組分的四分之三，其含量過高則降低膨脹性，過低影響陶粒強度，Al2O3/SiO2為1：2～1：8。助熔物質為K2O、Na2O、CaO、MgO，其含量過高，料球易粘結，過低則減弱膨脹性，CaO+MgO/Al2O3+SiO2 0.04～0.13，R2O/Al2O3+SiO2 0.02～0.061。起泡物質為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。已知陶粒用頁岩、粘土質頁岩等的化學組分變化範圍為：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%、有機質0.5%～1.1%。
陶粒是一種陶質的顆粒，較細的稱之為砂。外觀特徵大部分呈圓形或橢圓形球體，但也有一些仿碎石陶粒不是圓形或橢圓形球體，而呈不規則碎石狀。陶粒砂生產線生產出的陶粒廣泛應用與石油壓裂支撐劑、建材、耐火、保溫材料、淨水、園藝、食品飲料、化工等部門。今天這裡主要是介紹一下生產陶粒砂的原料的分布情況。
鋁土礦分布
我國鋁土礦分布高度集中，山西、貴州、河南和廣西四個省(區)的儲量合計占全國總儲量的90.9%(山西41.6%、貴州17.1%、河南16.7%、廣西15.5%)，其餘擁有鋁土礦的15個省、自治區、直轄市的儲量合計僅占全國總儲量的9.1%。
山西的鋁土礦床(點)主要分布在孝義、交口、汾陽、陽泉、盂縣、寧武、原平、興縣、保德、平陸等5大片42個縣境內，面積約6.7萬km，探明鋁土礦儲量，居全國第一，該區的資源總量估計可達20億t。
河南的鋁土礦集中分布在黃河以南、京廣線以西的鞏縣、登封、偃師、新安、三門峽、陝縣、寶豐、魯山、臨汝、禹縣等三大片10多個縣境內，面積3萬多km，探明鋁土礦儲量居全國第2位，預測資源總量可達10億t。
貴州的鋁土礦床主要分布在「黔中隆起」南北兩側的遵義、息峰、開陽、甕安、正安、道真、修文、清鎮、貴陽、平壩、織金、苟江、黃平等十幾個縣境內，面積2400km，探明鋁土礦儲量居全國第3位。預測資源總量逾10億t。 廣西的鋁土礦集中分布在平果、田東、田陽、德保、靖西、桂縣、那坡、果化、隆安、邕寧、崇左等縣境內，探明鋁土礦儲量居全國第4位，預測鋁土礦儲量在8億t以上。
鋁礬土陶粒砂又稱石油支撐劑陶粒砂，其主要應用於深井壓裂施工時，將其填充到低滲透礦床的岩層裂隙中，進行高閉合壓裂處理，使含油氣岩層裂開，起到支撐裂隙不因應力釋放而閉合，從而保持油氣的高導流能力，不但能增加油氣產量，而且更能延長油氣井服務年限。
粘土分布
這裡主要介紹耐火粘土。耐火粘土是我國的優勢資源，也是世界上耐火粘土的主要出口國。我國的耐火粘土礦石類型及品種齊全，礦床分布廣泛，全國礦產地達254處以上，主要分布在山西、河南、河北、山東、貴州、遼寧、內蒙、吉林及湖北等省，這八個省區已探明的儲量占全國的76%。山西、河南及貴州主要產高鋁粘土，硬質粘土則多產於遼寧、內蒙、河北、山東、河南、湖北、安徽和四川，軟質粘土主要分布在黑龍江、吉林、內蒙、山西、湖南及廣東等地。
耐火粘土礦多分布於儲煤盆地內，對開發十分有利，主要礦產地有：山西陽泉、孝義、河南鞏義、新安、河北唐山、沙河、山東章丘、淄博、貴州修文、內蒙准格爾、遼寧復縣、吉林舒蘭、黑龍江牡丹江、安徽淮北、湖北恩施、宜城、陝西銅川等耐火粘土礦。火粘土按可塑性、礦石特徵和工業用途分為軟質粘土、半軟質粘土、硬質粘土和高鋁粘土四種。軟質粘土一般呈土狀，在水中易分散，與液體拌合後能形成可塑性泥團；半軟質粘土的浸散性較差，其浸散部分與液體拌合後亦可形成可塑性泥團。這二種粘土在製作耐火製品時常用作結合劑。硬質粘土常呈塊狀或板片狀，一般在水中不浸散，耐火度較高，為耐火製品的主要原料。高鋁粘土Al2O3的含量較高，硬度和比重較大，耐火度高，常用以製造高級粘土製品。
頁岩分布
頁岩是我們常用的一種岩石，因其呈薄片狀，具有層狀的節理，所以我們稱它為頁岩，頁岩是一種硬度較小的岩石，主要是由黏土沉積經壓力和溫度形成的岩石，但其中混雜有石英、長石的碎屑以及其他化學物質。頁岩根據其混入物的成分，可分為：鈣質頁岩、鐵質頁岩、硅質頁岩、炭質頁岩、黑色頁岩、油母頁岩等。含鐵的呈褐紅、棕紅等色，還有黃色、綠色等多種顏色。頁岩抗風化力弱。頁岩儲量較大，分布較廣，也由於其自身的特性，決定了頁岩有着廣泛的用途，頁岩常見的用途包括：頁岩制磚、頁岩制陶粒、頁岩制水泥，頁岩煉鐵，頁岩練石油等等，在工業領域應用極為廣闊。
煤矸石分布
煤矸石是採煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，是一種在成煤過程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色岩石。煤矸石棄置不用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出會污染大氣、農田和水體。矸石山還會自燃發生火災，或在雨季崩塌，淤塞河流造成災害。
因為煤矸石是採煤洗煤過程中排放的廢棄物，所以煤矸石的分布主要需要看煤炭的分布。我國煤炭資源/儲量分布總體格局是北富南貧，西多東少，從而形成北煤南運、西煤東調的消費格局。其中山西、內蒙古、陝西、貴州、雲南、安徽六省（區）儲量占儲量總數的77.6%，六省（區）基礎儲量占基礎儲量總數的74.8%，山西、內蒙古、陝西、新疆、貴州、寧夏六省（區）資源量占資源量總數的87.80%。在5.06萬億t全國煤炭資源總量中，超過1萬億t的省份有：新疆(16210億t)和內蒙古(12053億t)；超過1千億t的有：山西(6830億t)、陝西(2922億t)、寧夏(1991億t)、甘肅(1905億t)、貴州(1866億t)、河北(1155億t,包括天津少量)、河南(1138億t)、安徽(1038億t)和山東(1005億t)。以上11個省(自治區)共為48113億t，占全國煤炭資源總量的95.1%。
粉煤灰分布
粉煤灰是煤粉經低溫熄滅後構成的一種似火山灰質夾雜。它是熄滅煤的發電廠將煤磨成100微米以下的煤粉，用預熱氣氛噴入爐膛成懸浮形態熄滅，發生稠濁有少量不燃物的低溫煙氣，經集塵安裝捕集就獲得了粉煤灰。粉煤灰的化學構成與粘土質類似，次要身分為二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化鈣和未燃盡碳。粉煤灰是燃煤電廠排出的主要固體廢物。
粉煤灰是我國當前排量較大的工業廢渣之一，隨着電力工業的發展，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。以煤粉為燃料的火電廠和城市集中供熱鍋爐，其中90%以上為濕排灰，活性較干灰低，且費水費電，污染環境，而其中的有毒化學物質還會對人體和生物造成危害。在粉煤灰樣品中檢測出20多種對環境和人體有害的物質，其中包括可能導致神經系統損傷、出生缺陷甚至癌症的重金屬。
火力發電是電力發展的主力軍，提出和諧社會，循環經濟的環境中，我們在提高火電技術的方向上要着重考慮電力對環境的影響，對不可再生能源的影響，雖然在中國已有部分核電機組，但火電仍占領電力的大部分市場，電力發展滯後經濟發展，全國上了許多火電廠，但火電技術必須不斷提高發展，才能適應和諧社會的要求。本着經濟發展程度越高，火電廠越密集；煤炭資源越豐富，火電廠越密集的原則，火電廠主要集中在華東、華南、東北、華北、貴州。我國的能源工業穩步發展，發電能力年增長率為7.3%，電力工業的迅速發展，帶來了粉煤灰排放量的急劇增加，燃煤熱電廠每年所排放的粉煤灰總量逐年增加，1995年粉煤灰排放量達1.25億噸，2000年約為1.5億噸，到2010年將達到3億噸，給我國的國民經濟建設及生態環境造成巨大的壓力。
垃圾分布
國家經濟的不斷發展，大量人口湧入城市，產生出來的垃圾也在慢慢的包圍着城市，我國是世界上垃圾包袱最重的國家，人均每年產生垃圾440公斤，中國城市固體生活垃圾總量居世界前列，每年產生垃圾1.5億噸，存量已達70億噸，城市垃圾產生的污水會污染地下水，有害物質會破壞生態，並帶來持續的環境污染，因此城市垃圾的處理也刻不容緩。我國1/3以上的城市均深陷垃圾圍城困局，中國除縣城之外的668個城市中，有2/3的城市處於垃圾包圍之中，1/4已經無垃圾填埋堆放場地。全國城市垃圾堆存累計侵占土地超過5億平方米，每年的經濟損失高達300億元。一般的垃圾處理都是採用填埋和焚燒這二種方法，填埋導致填埋區域生態環境惡化，造成二次污染。而焚燒產生大量的飛灰，又產生大量的污染，飛灰污染主要有重金屬污染、溶解鹽污染以及二惡英和呋喃等有機污染物污染，飛灰處置時可能會污染地下水體。飛灰含少量二惡英和呋喃等有機污染物，有污染環境和危害人類健康的風險。將垃圾變成陶粒不僅解決了傳統陶粒生產需大量使用粘土、耗費土地資源，破壞生態平衡問題，還為城市「三廢」之一的垃圾處理提供了新的突破，變廢為寶，解決了垃圾處理的難題，是一項利國利民、造福子孫後代的工程，具有保護環境和可持續發展戰略的重大意義。
隨着城市改造的深入和社會主義新農村建設的開展，建築垃圾的產生量逐漸地增多。我國建築垃圾的數量已占到城市垃圾總量的30%～40%。絕大部分建築垃圾未經任何處理，便被施工單位運往郊外或鄉村。採用露天堆放或填埋的方式進行處理，耗用大量的徵用土地費、垃圾清運等建設經費。同時，清運和堆放過程中的遺撒和粉塵、灰砂飛揚等問題又造成了嚴重的環境污染。
生物污泥分布
城市污泥是指城市污水處理廠在處理污水過程中產生的沉澱物質，這種污泥含水量高、易腐爛，有強烈的臭味，並且含有寄生蟲卵、病原微生物及重金屬，如不加以妥善處理，任意排放，將會對環境造成二次污染，直接危害人類身體。隨着經濟的發展，城市的建設也越來越快，而隨着城市人口的激增，長期以來，由於種種原因，人們忽視了污泥的存在。隨着我國城市污水處理力度和污水處理設施建設的加快，城市污水處理率不斷提高，污泥的處理處置問題日益顯現出來。如何處理生物污泥一直是自來水公司的難題，傳統的處理方法主要有填埋、焚燒、農田林地利用、投海等幾種方法，這幾種方法各有優劣，而隨着陶粒砂工藝技術的推廣，污泥再利用反而成為節能、環保、綠色、高效的代名詞。每年排放污泥量（乾重）約130萬噸，且每年仍在以10%左右的幅度增長。隨着這些污水廠運行效率逐漸提高和新的污水廠逐步建成，我國城市污泥的每年排放量（乾重）估計最終將達到840萬噸左右，占我國年總固體廢棄物排放量的3.2%。以生物污泥為主要原材料，採用烘乾、磨碎、成球、燒結成的陶粒，稱為污水處理生物污泥陶粒。用生物污泥代替部分黏土來燒制陶粒既節省黏土，又保護農田，也起到了一定的環保作用。生物污泥陶粒廣泛應用與建材、園藝、食品飲料、耐火保溫材料、化工、石油等部門。陶粒因其材質輕，比表面積大，吸附懸浮能力強，並具有耐磨，耐沖刷，微孔多，截污能力強，化學性能穩定等優點陶粒砂濾料是水廠、濾池和煉油廠濾油池較理想的過濾材料。產品不含對人體有害的金屬離子及有毒有害雜質。還能處理可生化的有機工業廢水、工業雜排水、微污染水源等，完全可以在水處理中取代石英砂、無煙煤等
用作過濾介質。陶粒可重複使用，最後廢棄時可填埋，因其本身材質，填埋之後又可形成新的土壤和頁層，不會破壞環境，是一種優良的綠色過濾材料，既環保又節能。
參考來源