珍珠巖

 
珍珠巖 Perlite 珍珠巖是一種火山噴發的酸性熔巖，經急劇冷卻而成的玻璃質巖石，因其具有珍珠裂隙結構而得名。珍珠巖礦包括珍珠巖，黑曜巖和松脂巖。三者的區別在于珍珠巖具有因冷凝作用形成的圓弧形裂紋，稱珍珠巖結構，含水量2~6%；松脂巖具有獨特的松脂光澤，含水量6~10%；黑曜巖具有玻璃光澤與貝殼狀斷口，含水量一般小于2%。
礦床的成因類型?
　　我國珍珠巖礦床主要產于我國大陸地殼活動頻繁的中生代。這個代的火山形成了北起黑龍江，南達南海海濱和海南島，長3000公里，寬300~800公里的火山巖帶。此巖帶可進一步劃分為三個亞帶。第一亞帶也叫大興安嶺、燕山亞帶。
這個亞帶中的主要珍珠巖產地有河北的寬城、平泉以及張家口，圍場，沽源；遼寧的凌源、法庫、建平以及錦州、錦西義縣、黑山；山西的靈丘；河南的信陽；內蒙的多倫、太仆寺旗、正蘭旗、中后旗等。第二亞帶名叫東北北部、山東亞帶。這個亞帶中的珍珠巖礦床有吉林九臺、黑龍江穆棱等。第三亞帶名叫東南沿海亞帶。這個亞帶中的礦床有浙江寧海松脂巖礦床等。
　　礦床的工業類型
　　地質上對珍珠巖的劃分有三種。這三種劃分除對比化學成分上的限制略有不同外，其他各項或是互相類似，或是互相補充的。三種劃分的具體內容見下列三表：
　　（1）第一種分級：k0指由工廠焙燒爐試驗得到的礦石膨脹倍數、通常為實驗室焙燒試驗倍數k的2倍左右，如表1 所示。
　　（2）第二種分級：見表2。
　　（3）第三種分級：見表3。
　　上面三種對礦石級別的劃分，主要是按照礦石膨脹性能好壞進行的。實際應用何種品級應根據需要具體決定。
　　上面三種劃分都把巖石的化學成份同其膨脹倍數聯系在一起。我們認為珍珠巖的膨脹倍數不一定完全取決于其化學成份。
因為根據我國山西靈丘縣珍珠巖礦的資料，有膨脹倍數k大于10而其Na2O/K2O=1~1.5的珍珠巖存在。
礦產分布情況
　　礦產分布情況
　　膨脹珍珠巖原料礦床主要為酸性火山噴發巖產物。中國自中生代以來，各類巖漿大量噴出，在侏羅系、白堊系、第三系、第四系內均形成有膨脹珍珠巖礦床。
已在山西、遼寧、內蒙古、河南、吉林、黑龍江、江蘇、浙江、山東、江西、湖北、河北等十多個省、自治區發現膨脹珍珠巖礦床，其中產于山西的儲量最大。已開發的較大的礦床有：河南信陽上天梯、河南羅山、遼寧建平、浙江縉云、吉林九臺、山西靈丘等處。
主要工業指標
　　三、礦床的主要工業指標
　　決定膨脹珍珠巖原料工業價值的，主要是它們在高溫焙燒后的膨脹倍數和產品容重。
　　1．膨脹倍數k0>5~15倍
　　2． 容重≤80kg/m3~200 kg/m3
　　質量要求：
　　1．玻璃質純潔，透明度好，顏色淺的多屬優質。
　　2． 沒有或有輕微脫玻璃化作用，嚴重的屬劣質。
　　3．不含或少含晶質物，含量多的屬劣質。
　　4． 化學成分：SiO2 70%±，H20 4~6%，Fe2O3<1%為優質，>1%為中劣質。
礦石性質
礦物組成
　　珍珠巖、松脂巖和黑曜巖三種類型的巖石均具有在瞬間高溫條件下膨脹的性能。珍珠巖的礦石類型、物質組成、特征、含水量
　　礦石特征含水量，%
　　主要成分為塊狀、多孔狀、浮石狀珍珠巖，含少量透長石、石英的斑晶、微晶及各種形態的雛晶、隱晶質礦物、角閃石等
　　圓弧形裂紋，斷口呈參差狀，珍珠光澤，風化后為油脂光澤，條痕白色
　　2~6
　　主要成分為松脂巖，水解松脂巖和水化松脂巖，含少量透長石和白色凝灰物質，呈不規則分布
　　斷口呈貝殼狀，松脂光澤，條痕白色
　　6~10
　　主要成分為黑曜巖、黑曜斑巖和水化黑曜巖，含少量石英、長石斑晶，極少量不透明的磁鐵礦、剛玉等
　　斷口平坦或貝殼狀，部分參差狀，玻璃光澤，風化后為油脂光澤，條痕白色
　　<2
礦物特征
1）珍珠巖的主要物理性質，
2）珍珠巖礦石的一般化學成份
3)我國部分產地珍珠巖、松脂巖、黑曜巖的化學成分
工藝特性
　　當酸性熔巖噴發出地表時，由于巖漿驟冷而有很大粘度，使大量水蒸氣未能從巖漿逸散而存于玻璃質中。當焙燒時，因突然受熱達到軟化程度，玻璃質中結合水汽化產出很大壓力，體積迅速膨脹。在玻璃質冷卻至軟化溫度以下時，便凝成空腔結構，形成多孔的膨脹珍珠巖。因此玻璃質是引起礦石膨脹的基礎條件，水是引起礦石膨脹的內在原因，鐵質是影響礦石膨脹的不利因素之一。
主要用途
　　珍珠巖原砂經細粉碎和超細粉碎，可用于橡塑制品、顏料、油漆、油墨、合成玻璃、隔熱膠木及一些機械構件和設備中作填充料。
　　珍珠巖經膨脹而成為一種輕質、多功能新型材料。具有表觀密度輕、導熱系數低、化學穩定性好、使用溫度范圍廣、吸濕能力小，且無毒、無味、防火、吸音等特點，廣泛應用于多種工業部門。
精致物品及污染物品的包裝材料，寶石、彩石、玻璃制品的磨料，炸藥密度調節劑、污水處理
產品質量標準
　　1．有用元素及主要伴生元素對原料的影響
　　目前，珍珠巖的主要用途以生產膨脹珍珠巖及制品，膨脹的效果是影響制品質量的主要因素。
　工業上應采用一級珍珠巖礦石。三級礦石不準使用。對化學成分的要求為SiO2占70%左右；H2O占4~6%；Fe2O3 + FeO必須<1%。
　　3．國家標準
　　膨脹珍珠巖用礦砂采用國家建筑材料工業局1988年9月批準的中華人民共和國專業標準
綜合利用技術方法及工藝流程
　　珍珠巖按加工程度的不同，其產品可分為珍珠巖原礦、珍珠巖礦砂、膨脹珍珠巖及表面處理的膨脹珍珠巖四類。
　　由于珍珠巖礦石的選礦目的是將入選原礦加工成粒度、水分等指標均達到工業要求的產品，即珍珠巖礦砂，因而決定了珍珠巖的選礦工藝非常簡單，通常為破碎—分級—干燥。
　　目前，我國尚無正規的選礦工藝流程，一般破碎篩分多采用圖1所示的工藝流程。
　　原礦--粗碎-篩 分-篩下-中碎 -篩分-篩上 篩下-篩分-粗礦砂--篩下 篩上--尾礦細礦砂
開發生產實例
　　1）信陽上天梯非金屬礦
　　信陽上天梯非金屬礦位于我國河南省信陽市工業城東部的上天梯礦區。該礦為珍珠巖與膨潤土共生礦床。礦山生產能力60萬噸/年，原礦性質表14。1978年礦山籌建珍珠巖加工車間，1979年建成投產。現兩個加工車間為一系列，一車間為二段閉路破碎篩分流程；二車間為三段閉路破碎篩分流程。
　　 2）建平珍珠巖礦
　　建平珍珠巖礦位于遼寧省建平縣奎德素南山，1973年建礦。年產礦石3.4萬噸。現有一加工車間，生產珍珠巖礦砂、膨脹珍珠巖及其制品。圖3為珍珠巖加工工藝流程。 
　　 3）北京竇店磚瓦廠
　　北京市竇店磚瓦廠位于北京市房山縣附近，1953年建廠，隸屬于北京市建筑材料總公司。主要產品有粘土磚、膨脹珍珠巖粉料及其制品、珍珠巖助濾劑。其中膨脹珍珠巖粉料生產量居全國首位，達18~20萬m3，產品獲國家銀質獎。其生產工藝比較先進，用立式爐焙燒并采用微機控制。膨脹珍珠巖的加工工藝流程見圖4。產品質量標準如表18。
　　原料破碎-破碎-顎式破碎機錘式破碎機-（粒度1~40 mm）-篩分-出廠 裝袋焙燒 預熱（粒度0.2~1mm） 　　
4)國外珍珠巖加工
　　國外珍珠巖加工的原則工藝流程見圖5。
　　原礦破碎- 干燥破碎--儲料倉--回轉爐--產品焙燒--預熱分級--混合攪拌--抽風機--臥式回轉加熱爐--空氣分級機-- 旋風分離排料--立式固定加熱爐
開發利用現狀及發展趨勢
開發利用現狀、存在問題及解決對策
　　國內外珍珠巖礦占主導地位的用途是生產膨脹珍珠巖及其制品。目前我國膨脹珍珠巖的年產量已超過400萬m3，占我國保溫材料年產量的5%左右，是國內使用最為廣泛的一類輕質保溫材料。據有關部門統計，目前我國膨脹珍珠巖在市場上的應用比例為建筑工程約60%，熱管道保溫約30%，裝飾材料約10%，故主要還是用于建筑節能和設備及管道保溫。
　　盡管珍珠巖廣泛地應用于各個領域，是一個方興末艾的工業，但它在某些領域已面臨嚴峻的挑戰，不久的將來，許多材料將取代珍珠巖。在代用材料方面，用作灰漿和建筑領域的隔熱材料，片狀蛭石是一種最有競爭性的材料。輕質骨料如：浮石、膨脹粘土、頁巖和火山灰巖、火山灰渣、或泡沫水泥，它們成本低、結構強度高、超過珍珠巖。
　　在隔熱方面，玻璃纖維、礦棉、硅藻土、石棉、纖維和塑料泡沫也是有力的競爭對手。其中最具有代表性的是信陽市平橋區中信保溫建材廠，擁有中國最大的珍珠巖生產車間，具有二條膨脹珍珠巖生產線，生產工藝過程采用DCS(DISTRIBUTE CONTROL SYSTEM)系統使用公司的TPS系統對整個裝置進行過程控制、實時操作和工廠信息一體化,其中以煤氣為燃料的膨脹珍珠巖生產線，是國內最大的膨脹珍珠巖產品的生產線,專門生產珍珠巖助濾劑原料。充分顧及膨脹珍珠巖質量是影響珍珠巖助濾劑的主要因素.由于膨脹珍珠巖質量穩定，顆粒強度高,從根本上保證了BN(AG)型珍珠巖助濾劑的產品質量。膨脹珍珠巖用于過濾材料時，雖然也使用硅石砂、有機纖維和其它材料，但硅藻土是主要的代用材料。
　　用作填料和添加劑的還有粉狀滑石、硅石砂、粘土、硅藻土和石灰石。
　　在農業上，與珍珠巖相抗衡的有蛭石、泥灰和鋸末。
　　珍珠巖做吸附劑、磨料和添加劑時最容易受到各種礦物制品的挑戰。
　　在冷凍工程上，不透明氣溶膠和一種由鋁和玻璃布組成的薄膜可取代珍珠巖。
　　為迎接其它制品與材料的挑戰，珍珠巖及珍珠巖加工業首先要降低生產成本提高制品性能，充分利用其自身的優點不斷開發研制新的功能性制品，如：
　　輕質防水隔熱建筑材料產品質量輕，不易老化，防水隔熱，適于高層建筑以及輕質墻體、管道保溫、冷庫墻體保冷等。
　　復合輕質功能性板材 產品容重輕，強度高，可切割成適合現場需要的不同形狀，拋光處理后表面平整度高的產品。
　　玻璃質建筑裝飾板其特點是具有優異的物理化學性能，質感豪華，裝飾性能好；其力學性能、耐氣候性、光澤度等優于大理石接近花崗巖。
　　無土載培基質是農業、植物、園藝方面很有發展前途的應用領域。一些較大顆粒珍珠巖漸漸被用于在蔬菜育苗中，作為育苗土的必備成分，以增加營養基質的透氣性和吸水性。
　　助濾劑，實踐表明珍珠巖和硅藻土并用，效果優于任何一種助濾劑單獨使用。
發展趨勢
　　1）為了提高膨脹珍珠巖的制品性能，應盡快開發球形非多孔膨脹珍珠巖的研制。首先入爐珍珠巖礦要盡可能地按近球形而不是以前的粒度適宜的不規則狀；第二是改善窯爐的結構，提高膨脹珍珠巖的強度。
　　2）珍珠巖原礦經細粉碎，超細粉碎和表面化學處理而成為具一定功能的礦物填料，可廣泛地應用于橡膠、塑料、電纜、油漆、油墨等行業。
　　3）珍珠巖用于動物飼料和種植農作物，已取得初步效果，無論是作動物飼料的添加劑、雞籠中的鋪墊料、填料、防板結和改善流動性的添加劑，或作為獸醫制劑、殺蟲劑、肥料、微量元素的載體、吸收劑或吸附物，或用于分離培養基質及其它目的。
　　總之，濾紙和助濾劑，園藝和填料的進一步利用，將使我國珍珠巖工業躍上新的臺階。我國珍珠巖工業是有發展前途的。