中國(guó)粉體網(wǎng)訊 前不久，網(wǎng)絡(luò)上有一位朋友咨詢中國(guó)粉體網(wǎng)編輯有關(guān)碳酸鈣的用途。據(jù)他透露，他們正在研發(fā)一種可以替代碳酸鈣的材料，碳酸鈣的有些應(yīng)用領(lǐng)域，這種材料將來(lái)可能更適用。碳酸鈣性能好、成本低，從來(lái)都是碳酸鈣替代其它材料，哪有什么材料能替代它！因此，筆者就沒(méi)有在意他說(shuō)的到底是何種材料。
近日，筆者在學(xué)習(xí)硅質(zhì)材料的相關(guān)知識(shí)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)了清華大學(xué)楊金龍教授課題組發(fā)布的一份資料里顯示如下：
（圖片來(lái)源：清華大學(xué)楊金龍教授課題組）
漂珠是種什么材料？
漂珠SEM形貌
上圖即是漂珠的SEM形貌。據(jù)中國(guó)粉體網(wǎng)編輯的了解，對(duì)于漂珠形成的機(jī)理已有眾多報(bào)道，但并不統(tǒng)一，多數(shù)人認(rèn)為粉煤灰中的漂珠，是煤粉進(jìn)入鍋爐中燃燒，高溫作用下，煤渣通過(guò)釋放部分水分，排出內(nèi)部氣體，表面氧化，燃燒等諸多復(fù)雜的反應(yīng)后，又經(jīng)過(guò)多次冷熱交替的過(guò)程而形成。
（圖片來(lái)源：清華大學(xué)楊金龍教授課題組）
簡(jiǎn)單地說(shuō)，粉煤灰是燃煤火力發(fā)電廠排出的固體廢棄物，漂珠是從粉煤灰中提取的一種空心微珠，約占粉煤灰中總量的1％～3％左右。
漂珠具有哪些特別的性質(zhì)？
物理性質(zhì)：漂珠一般為空心玻璃微珠，球壁一般厚度為微珠直徑的5%~8%，熔點(diǎn)大于1300℃，粒徑約1~250μm，電阻率隨溫度的升高而增加，電阻率較高和阻熱效應(yīng)好，熱傳導(dǎo)系數(shù)為0.1~0.2W/(M•K)，親水，多呈灰白色，含少量深色顆粒物質(zhì)，其堆積密度為0.3g/cm3左右，表面有珍珠或玻璃光澤，半透明。 Fe2O3等雜質(zhì)影響漂珠的白度，含雜量越高，顏色越深，最好的漂珠為銀白色。
漂珠可以承受大于300℃的溫度，與一般電絕緣性良好的材料不同，漂珠擁有在高溫條件下溫度與絕緣電阻成反比的特性，非常罕見(jiàn)。
化學(xué)性質(zhì)：漂珠主要由SiO2、Al2O3和Fe2O3組成，此外還含有微量的MgO、CaO及K2O等，在其主要礦物組成結(jié)晶相和玻璃相中，硅酸鹽玻璃相含80%~85%，結(jié)晶成分為石英和莫來(lái)石。
河北某企業(yè)生產(chǎn)的漂珠產(chǎn)品的主要成分
漂珠在10％的鹽酸、硫酸、硝酸、氫氧化鉀等強(qiáng)酸堿溶液中反應(yīng)24ｈ的質(zhì)量損失為1.07％～2.15％，在１％的氫氟酸中損失11.58％，因此漂珠對(duì)一般強(qiáng)酸強(qiáng)堿均有很強(qiáng)的耐蝕性，因而可用于耐酸堿（氫氟酸除外）要求較高的特殊工程中。
漂珠可以用在哪些領(lǐng)域？
（1）隔熱材料
漂珠具有中空的特性，熱導(dǎo)率較小且有很好的絕緣效果，將其壓制成隔熱磚用作爐襯，隔熱性能優(yōu)于硅酸鋁纖維，環(huán)保節(jié)能。
漂珠也可以應(yīng)用在鑄造行業(yè)中，作為盛貯鋼水的保溫帽。據(jù)中國(guó)粉體網(wǎng)編輯的了解，我國(guó)在1984年首次成功研制出漂珠保溫帽，加入漂珠后的保溫帽在抗壓強(qiáng)度和耐火度方面都有顯著的提高，且導(dǎo)熱系數(shù)和恒溫線變化比率很小，這一發(fā)現(xiàn)提高了鋼件出品率也節(jié)約了鋼水成本。
另外，將漂珠作為原料，還可以制作成保溫涂料。隔熱效果優(yōu)良，在低溫、常溫和高溫環(huán)境下都適用�，F(xiàn)已應(yīng)用于電力、化工和化學(xué)等諸多部門中，并批量生產(chǎn)。
（2）耐火材料
據(jù)悉，漂珠耐火涂料在二十世紀(jì)八十年代初期由我國(guó)研制出來(lái)，用其制成的耐火涂料導(dǎo)熱系數(shù)很低且絕緣性較好，具有較高的耐火度。將其在相同溫度與普通無(wú)機(jī)耐火涂料相比，溫差高達(dá)20℃~50℃。漂珠在高溫下具有不燃、不變形及無(wú)煙等特點(diǎn)，屬于高級(jí)耐火阻燃無(wú)機(jī)非金屬材料，是防火阻燃涂料生產(chǎn)的良好的填料。
1986年，我國(guó)研制出漂珠耐火絕熱板，主要應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)。漂珠絕熱板耐鋼液腐蝕、具有較好的保溫效果、無(wú)毒無(wú)害。生產(chǎn)出來(lái)的鋼制品成坯率較高，且表面光滑，縮孔小。
（3）填料
漂珠可以作為補(bǔ)強(qiáng)劑加入到橡膠中，改善天然橡膠和合成橡膠力學(xué)性能差和強(qiáng)度較低的缺點(diǎn)。且漂珠的成本較低，它的應(yīng)用會(huì)帶來(lái)較好的經(jīng)濟(jì)效果。研究表明：在天然橡膠中可以用漂珠代替炭黑作為補(bǔ)強(qiáng)劑，而在合成橡膠中可以同時(shí)添加炭黑和漂珠，減少炭黑的添加量，降低成本。
漂珠還可以作為塑料填充材料，加入漂珠后的塑料在絕緣性、強(qiáng)度和穩(wěn)定性方面均有提高，同時(shí)又降低了基體密度，性能很優(yōu)異。
漂珠的吸水率較低，約為5％，水滴在漂珠上呈露珠狀，說(shuō)明漂珠具有良好的防水性能，可作為防水涂料的填料。
（4）其它
用粉煤灰漂珠或改性漂珠作填料，已研制出具有低熱傳導(dǎo)系數(shù)、高反射率、高耐磨、高阻燃以及高耐候性能的干粉反射隔熱保溫涂料，耐候性強(qiáng)、耐火性能好且具有防腐、以及耐酸堿能力，在涂層很薄時(shí)，依然具有很好的抗雷擊性能的抗雷擊導(dǎo)電涂料。
漂珠也需要表面改性？
根據(jù)應(yīng)用要求，需要有目的性地改變漂珠的表面物理性質(zhì)或賦予其新的功能，以滿足現(xiàn)代新材料，新工藝和新技術(shù)發(fā)展的需要。漂珠的表面改性大多采用在溶液中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的方法。其中應(yīng)用較多且效果理想的有非均相沉淀法、溶膠-凝膠法、化學(xué)浸漬法和化學(xué)鍍法。
（1）非均相沉淀法：是將漂珠置于蒸餾水中，以硫酸鈦為鈦源，利用其水解作用，使其在事先預(yù)熱的蒸餾水中發(fā)生水解，加入適量的表面活性劑，并用酸堿調(diào)和劑調(diào)節(jié)pH值，反應(yīng)一段時(shí)間后將漂珠進(jìn)行水洗，水洗7遍以后，利用熱處理爐在500℃~800℃煅燒2h，即可在漂珠表面包覆一層TiO2薄膜。
（2）溶膠—凝膠法：是將酞酸丁酯作為鈦源，以乙醇作為溶劑，濃硝酸作為酸度調(diào)和劑，反應(yīng)物酞酸丁酯、乙醇、H2O、HNO3、以一定的比例進(jìn)行配比。將漂珠加入酞酸丁酯溶液中水解，再攪拌15min。將漂浮在液面上的漂珠收集起來(lái)，在烘干箱中70℃烘干。然后在熱處理反應(yīng)爐煅燒3h，溫度控制在600℃，而后冷卻至室溫，再用同樣方法再煅燒一次，即可得到TiO2薄膜。
（3）化學(xué)浸漬法：是將預(yù)熱過(guò)的漂珠置于Fe(CO)5溶液中，發(fā)生反應(yīng)生成Fe和FeO，再經(jīng)過(guò)熱處理后Fe生成Fe2O3。
（4）化學(xué)鍍：是在化學(xué)溶液中滴加還原劑，金屬離子在還原劑的作用下，自催化還原，脫離金屬表面并沉積在目標(biāo)基體表面的過(guò)程。有時(shí)也被叫做無(wú)電解鍍或者自催化鍍。主要利用氧化還原反應(yīng)在漂珠表面鍍銅。
小結(jié)
漂珠由部分煤渣形成，獲取極其方便且價(jià)格低廉，將其回收并研究其新的用途，變廢為寶，有較高的經(jīng)濟(jì)效益及環(huán)境效益。
參考資料：
梁巖：漂珠的表面改性及漂珠復(fù)合涂層制備
辛銀花：漂珠在涂料行業(yè)中的應(yīng)用
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除！
