煤矸石是夾在煤層中的巖石，也是采煤和洗煤過(guò)程中的廢棄物，是我國排放量最多的工業(yè)廢渣之一。目前，全國煤矸石積存量高達幾十億噸，對生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞。煤矸石作為可回收再利用資源，已經(jīng)廣泛的應用在諸多領(lǐng)域。通過(guò)研究發(fā)現，煤矸石中的主要成分是氧化鋁和二氧化硅，而這些化合物又是常用的陶瓷生產(chǎn)原料，煤矸石本身也具有大量微孔和較高的比表面積。因此，完全可以利用煤矸石來(lái)制備機械強度高、耐酸堿腐蝕以及壽命長(cháng)等具有優(yōu)異性能的陶瓷等材料。
　　
　　1、致密莫來(lái)石及其復合材料
　　
　　莫來(lái)石（3Al2O3·2SiO2）是一種優(yōu)質(zhì)的耐火材料，具有致密度高、抗熱震性好、抗蠕變性好、膨脹系數低、化學(xué)成分穩定等特點(diǎn)。在我國天然的莫來(lái)石儲量較少，大部分莫來(lái)石都是采用人工合成的辦法。一般以高嶺土和氧化鋁粉體為原料，采用燒結法或電熔法制備莫來(lái)石材料。由于煤矸石中高嶺石含量一般可達90%以上，因此利用煤矸石配入Al2O3等輔料，經(jīng)過(guò)高溫煅燒反應可以制備出性能優(yōu)良的莫來(lái)石及莫來(lái)石復合材料。我國就煤矸石制備莫來(lái)石及其復合材料的研究也取得了一定的進(jìn)展。
　　
　　楊中正等以高鋁礬土為主要原料，配以煤矸石和少量的Al2O3制得莫來(lái)石熟料，研究發(fā)現：在1700℃下可以燒制性能優(yōu)良的莫來(lái)石熟料，其顯氣孔率小于25%，體積密度≥2.75g/cm3。
　　
　　楊強等以酸洗后的煤矸石為主要原料，與氧化鋁混合均勻，通過(guò)固相燒結法制備莫來(lái)石，結果表明：在1600℃燒成溫度條件下，隨著(zhù)保溫時(shí)間的延長(cháng)，莫來(lái)石化程度會(huì )先提高之后略有下降，所以制備莫來(lái)石的保溫時(shí)間應控制在2h以?xún)取?br /> 　　
　　胡其國等選用鋁礬土、煤矸石為主要原料，五氧化二釩（V2O5）和氟化鋁（AlF3）為添加劑，采用固相反應制備了主晶相為莫來(lái)石相的晶體，研究表明：當鋁礬土和煤矸石中的硅鋁以2:3.05的摩爾比混合時(shí)，制備出的莫來(lái)石材料強度和硬度都得到了顯著(zhù)的提高，使用性能最佳。其體積密度高達2.3g/cm3、顯氣孔率為23.6%、吸水率為10.55%、抗折強度為114MPa。
　　
　　吳貴平等利用煤矸石、高嶺土為原料，配入鉀長(cháng)石成功合成莫來(lái)石－高硅氧玻璃復相材料。研究發(fā)現：不添加鉀長(cháng)石的混料燒結溫度在1590℃以上，而按K2O比例為1.5%且添加鉀長(cháng)石的物料，燒結溫度可降至1530℃。由此，向混料中添加一定量的鉀長(cháng)石可以降低燒結溫度。
　　
　　童玲欣等以煤矸石為原料，通過(guò)除雜、煅燒等工藝使煤矸石活化，采用水熱晶化法制備出納米莫來(lái)石復相粉體材料。結果表明：活化后的煤矸石粉末在濃度為2～4mol/L氫氧化鈉溶液、80～90℃的攪拌溫度、保溫3h、液固比為10mL/g條件下制備了納米莫來(lái)石復相粉體，納米莫來(lái)石復相粉體結晶效果良好，大多數為柱狀晶，晶粒長(cháng)度為50nm，平均長(cháng)徑比達到3.5。
　　
　　2、致密賽隆及其復合材料
　　
　　房現閣等以高鋁煤矸石、鐵精礦粉、焦炭粉為原料，采用碳熱還原氮化法在1400～1550℃保溫4h條件下制備出Fe－Sialon復相致密材料，研究發(fā)現：焦炭量超過(guò)10%、在1500℃下保溫4h制備的Fe－Sialon致密材料晶粒分布最均勻，使用性能最好。
　　
　　岳昌盛等以酸洗后的煤矸石基β－Sialon粉、鋁粉、硅粉及α－Al2O3粉為原料，利用二次氮化法制備出β－Sialon及β－Sialon/SiC致密陶瓷材料。研究發(fā)現：增加Al、Si的含量可以提高材料的體積密度和抗折強度，顯氣孔率得以下降。
　　
　　徐斌以煤矸石和天然黏土為主要原料，利用膠態(tài)成型工藝成型坯體，通過(guò)碳熱還原氮化工藝成功合成β－Sialon/SiC復相致密陶瓷材料。研究發(fā)現：采用膠態(tài)成型的優(yōu)化工藝可制得密度高達1.12g/cm3的素坯，經(jīng)燒結后便可制得致密的β－Sialon/SiC復相材料。
　　
　　資料來(lái)源：《曹雨桐,馬北越,付高峰.利用煤矸石制備陶瓷材料的研究進(jìn)展[J].耐火與石灰,2021,46(05):6-11》，由【粉體技術(shù)網(wǎng)】編輯整理，轉載請注明出處！