高铝粉煤灰原位合成莫来石晶须增强多孔陶瓷

中国粉体网讯  粉煤灰中富含氧化硅和氧化铝等资源，尤其在内蒙西部和山西北部产生的高铝粉煤灰中氧化铝和氧化硅含量达80%～85%，极具资源化利用的前景。特别是高铝粉煤灰中铝的含量一般超过40%，依据中国铝土矿分类，已达到3级铝土矿的品位。因此，高铝粉煤灰是一种高价值的含铝矿产资源。

莫来石（3Al₂O₃·2SiO₂）晶须为针状结构的莫来石单晶，是常压下 Al₂O₃-SiO₂ 二元体系中唯一稳定存在的物质。由于具有高熔点、热膨胀系数低、卓越的抗蠕变性能、高温时能保持良好的化学稳定性和高强度，因此，莫来石晶须是一种性能突出的工程材料。作为陶瓷基复合材料中一种优异的增强增韧相，其开发应用必将促进整个陶瓷基复合材料的研究和发展；在高温结构材料中莫来石晶须可提高材料的抗蠕变性能和抗热震性能；当被用作在制造无机复合材料的过滤膜时，还可以利用晶须具有比较光洁的表面和大长径比的形状的特殊性，使其堆积成孔的方式与颗粒有很大的不同，这些特性使其具有较优异的防堵塞性能。由此可见，莫来石晶须可以被广泛应用于耐火材料、无机过滤膜、工业水处理等领域。

莫来石晶须还可用于制备水油分离的莫来石晶须微孔过滤膜，并可通过改变烧结温度等参数来控制莫来石晶须的生长来获得适宜的气孔率和孔径大小。同时，还可用来制备体积密度小、热导率低、过滤特性良好的莫来石晶须增强多孔陶瓷，这种复相多孔陶瓷具有稳定性好、重复利用率高、离子吸附能力强等特点。

莫来石晶须的制备方法有很多，采用原位合成莫来石晶须的方法提高陶瓷的强度和韧性、改善陶瓷的脆性是一种非常有效的途径。通过对高铝粉煤灰进行预处理，得到含有微晶莫来石、刚玉和10～20%玻璃相二氧化硅的混合物相，以氟化铝为添加剂，在原有莫来石球状莫来石结构的基础上原位合成了不同长径比的莫来石晶须，多孔莫来石陶瓷抗压强度为62.3MPa，体积密度为1.12 g/cm3，孔隙率为56.6%，导热系数0.16w/(m·K)；微观结构分析表明其内部具有球状与晶须复合结构，从而达到高强度高气孔率低导热的效果，为高铝粉煤灰高值化利用提供了一条有效途径。 

2024年12月12日-13日，中国粉体网将在山东淄博举办“2024第七届新型陶瓷技术与产业高峰论坛”，来自天津大学材料学院正高级工程师洪景南将作题为《高铝粉煤灰原位合成莫来石晶须增强多孔陶瓷》的报告。

专家简介

洪景南，1983年，正高级工程师，博士研究生。主要研究方向为高铝煤基固废资源化利用。曾获国家科技进步二等奖1项、省部级科技奖4项。主持及参与完成国家重点研发计划项目子课题1项、国家863计划项目子课题2项、科技兴蒙重点专项1项、内蒙古重大专项1项及中国大唐集团重大科技项目2项。授权发明专利20余项，发表论文10篇。

来源：

高建明等：综合利用粉煤灰制备莫来石系列材料研究进展及展望

张锦化：莫来石晶须的制备、生长机理及其在陶瓷增韧中的应用

（中国粉体网编辑整理/空青）

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