粉煤灰-鋰渣基發泡陶瓷的制備及性能研究

常星嵐 陳瑤姬 顧雅潔 孫盛睿 孫 科 廖達琛 劉陽橋 奚 爽 李小紅

1）浙江天地環保科技股份有限公司 浙江杭州 311199

2）中國科學院上海硅酸鹽研究所 上海 200050

發泡陶瓷由豐富的氣孔和連續的骨架構成，可發揮隔熱、保溫、隔音、耐高溫等多種優點，是一種重要的功能陶瓷材料［1］。傳統發泡陶瓷主要是在各種尾礦粉體中添加石英、黏土和長石等硅酸鹽材料形成基礎原料，以碳化硅等作為發泡劑并輔以少量穩泡劑，在高溫下燒結得到［2-3］。近年來，以粉煤灰取代尾礦和石英，發展粉煤灰基發泡陶瓷成為該領域低成本化發展的重要方向。

粉煤灰是我國燃煤電廠的固體廢棄物，其二次應用吸引了眾多研究者的關注［4-6］。粉煤灰中含有豐富的Al2O3和SiO2，具有制備鋁硅發泡陶瓷的基本成分［7］。以粉煤灰為原料制備發泡陶瓷材料，既緩解其存量龐大易污染環境的問題，又可顯著降低原料成本。但采用粉煤灰制備發泡陶瓷的燒成溫度較高，體積密度較低，壓縮強度亦難以提升，導致實際應用受限。顯然，難以兼顧低的體積密度和高的壓縮強度是當前粉煤灰基發泡陶瓷的又一研究難點。本課題組在前期的工作［8］中，通過引入新型添加劑（氟鋯酸鉀）可將粉煤灰的摻量提高至60%（w），燒結溫度降低至1 230℃，所得到的發泡陶瓷體積密度低至0.30 g·cm-3，抗壓強度為1.13 MPa，可作為高強輕質保溫材料使用。上述研究證實了在發泡陶瓷的制備過程中，減小氣孔壁中物相顆粒的長徑比有利于提高氣孔的圓度與均勻性，對于提升發泡陶瓷的壓縮強度具有重要影響。……