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。頁巖是由粘土物質經壓實作用、脫水作用、重結晶作用后形成的。
1、頁巖的類型
常見的頁巖有：①黑色頁巖②碳質頁巖③油頁巖④硅質頁巖⑤鐵質頁巖⑥鈣質頁巖。
1.1黑色頁巖
巖石中含有較多的有機質或細分散狀的硫化鐵而呈黑色。外貌與炭質頁巖相似，其區別在于不染手。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。如我國北方白堊系中的黑色頁巖中含有豐富的有機質和介形蟲、孢粉等微體古生物，是重要的生油巖系。
1.2炭質頁巖
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，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、沼澤環境下的產物，出現于煤系中，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，并發出瀝青味及流出油珠。油頁巖屬于頁巖的范疇，但具有腐泥煤的特征，也有人把它叫做“高灰分的腐泥煤”。油頁巖主要是在閉塞海灣或湖沼環境中由低等植物如藻類及浮游生物的遺體死亡后，在隔絕空氣的還原條件下形成的，常與生油巖系或含煤巖系共生。
1.4硅質頁巖
頁巖中Si02平均值約58%，而硅質巖中的Si02，可達85%以上。在富含高嶺石的硅質泥巖、頁巖中，常保存有硅藻、海綿和放射蟲化石，所以一般認為這種巖石中硅質的來源與生物有關，有的也可能和海底噴發的火山灰有關。故硅質頁巖中含有較多的玉髓、蛋白質等。
1.5鐵質頁巖
巖石中含有鐵礦物，鐵質礦物作為色素使巖石帶色，多呈紅色或灰綠色。紅色鐵質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境下，被三價鐵渲染的結果。
1.6鈣質頁巖
巖石中含有碳酸鈣，分布很廣。常見于大陸和海陸過渡環境的紅色巖系中，淺海和瀉湖沉積的鈣泥質巖系中也很常見。如我國北方下寒武統饅頭組、南方三疊系青龍群中的頁巖，大部分為鈣質頁巖。
大部分頁巖是生產燒結磚瓦的比較好的原料，但也有一部分頁巖不能用來生產燒結磚。究其原因，就是這一部分原料的物理和化學性能不能滿足燒結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1.5~3，結構比較致密的，其普氏硬度系數可以達到4~5，有的硬質頁巖的硬度更高。
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。
根據形成巖石時沉積情況的不同，頁巖的塑性指數范圍在5~23，有的頁巖的塑性指數甚至超出了這一范圍。故有的頁巖實際上是不能作為燒結磚的原料的。
頁巖原料的干燥敏感性的高低，表現為多種多樣的形式。通常用干燥敏感性系數來衡量，它的范圍一般在0.4-1.6之間，對于有些塑性非常高的頁巖來說，它的干燥敏感性系數可能更高。
頁巖的干燥線收縮率，根據其種類不同也有很大的變化，其變化范圍在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較大的。一般隋況下，頁巖的Si02，含量在45%~80%之間波動，A12O3量在12%-25%之間波動，Fe2O3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。
4、生產燒結磚時對頁巖原料物理性能的要求生產頁巖燒結磚時，對頁巖的物理陛能的要求是：頁巖的普氏硬度系數小于4，粉碎后粒度小于2mm。塑性指數為7%- 15%，干燥線收縮在3%—8%，燒成線收縮的變化范圍為2%-5%，干燥敏感性系數要求的范圍是0%—1.5%，燒成溫度范圍的要求>50度。原料顆粒級配符合原料成型后顆粒最緊密堆積原理。
5、生產燒結磚時對頁巖原料化學性能的要求
生產頁巖燒結磚時，要求制磚原料中Si02的含量為55%~70%，Al203的含量為10%~20%，Fe2O3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礦物的粒度小于0.51mm時，其含量可以達到20%左右，而當石灰質礦物的粒度大于0.5mm時，其含量應小于2%。
用頁巖原料生產燒結磚時，如果主要成分在制磚要求含量的范圍以內，則會使生產較順利的進，如果某種成分超出了原料的要求范圍，就要對燒成過程進行相應的調整。
如原料中大顆粒Si02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，干燥收縮小、干燥敏感性低起到瘠化劑的作用。另一方面，由于Si02在燒成過程中要進行晶型轉換，使其體積發生變化，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Si02易于熔融，使制品結構均勻、密實，當原料中Si02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，反而發生膨脹，使抗折強度大大降低。與此相反，當原料中Si02含量小于于50%時，則制品抗凍性能很差。
Al2O3是耐火度很高的氧化物，它是磚瓦產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Al2O3的含量小于10%時，燒成制品的力學強度較低，提高原料中Al2O3，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。
Fe2O3在磚瓦產品的燒成過程中起到幾方面的作用：①它是一種著色劑，能使制品顏色發生變化，當窯內為氧化氣氛時，鐵是以高價形式存在，制品呈紅色，當窯內為還原性氣氛時，鐵是以低價形式存在，制品呈黑色或青藍色；②在還原性氣氛中，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，表現在：①含量過高時會縮小原料的燒成溫度范圍，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，而變為黃色或者淺黃色；③大顆粒的CaO存在于燒成后的制品中，會產生石灰“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，則應將其破碎350.5mm以下，燒成時，應適當提高燒成溫度，讓CaO與其他組分充分結合，達到“死”燒的目的。
MgO雖然起助熔作用，但如果它與SO3結合。會產生MgSO4，MgSO4卻是有害于制品的，會使制品泛白霜、體積膨脹，破壞其結構，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。
當我們對自己生產所用的原料有了全面、準確的認識后，就可根據各組分含量的多少，對燒成過程進行準確的控制，根據Si02晶型轉化、發生體積膨脹的規律，控制燒成的升溫速度和冷卻的降溫速度。當Si02顆粒較大，含量較高時，應適當提高燒成溫度，當Si02顆粒較小，含量較低時，可適當降低燒成溫度。根據原料中Al2O3含量的高低，確定制品的燒成溫度，為Al2O3與其他組分的結合，提供必要和充分的燒成條件。當Al2O3含量較高時，采用較高的燒成溫度，當Al2O3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范圍。當CaO含量高時，燒成溫度范圍要小一些，應注意燒成溫度的波動范圍不要太大，否則會出現欠火磚，或者過火磚。
6、哪些頁巖可以生產燒結磚
到底什么樣的頁巖可以生產燒結磚？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，才能生產出合格的燒結磚。
當頁巖的物理性能符合塑性指數為7%-15%，干燥線收縮在3%-8%，燒成線收縮的變化范圍為2%-5%，干燥敏感性系數要求的范圍是0%-1.5%，燒成溫度范圍的要求>50℃，普氏硬度系數小于4，就能滿足生產時對其物理陛能的要求。
當頁巖石的化學性能符合Si02的含量為55%~70%，從Al2O3的含量為10%~20%，Fe2O3的含量為2%~10%，CaO的含量<15%，MSO含量<3%，SO3含量越小越好，K+、Na+等低熔點含量要適量時，就能滿足生產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，就可以生產燒結磚。
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