中国粉体网讯  前不久，网络上有一位朋友咨询中国粉体网编辑有关碳酸钙的用途。据他透露，他们正在研发一种可以替代碳酸钙的材料，碳酸钙的有些应用领域，这种材料将来可能更适用。碳酸钙性能好、成本低，从来都是碳酸钙替代其它材料，哪有什么材料能替代它！因此，笔者就没有在意他说的到底是何种材料。

近日，笔者在学习硅质材料的相关知识时，偶然发现了清华大学杨金龙教授课题组发布的一份资料里显示如下：

（图片来源：清华大学杨金龙教授课题组）

漂珠是种什么材料？

漂珠SEM形貌

上图即是漂珠的SEM形貌。据中国粉体网编辑的了解，对于漂珠形成的机理已有众多报道，但并不统一，多数人认为粉煤灰中的漂珠，是煤粉进入锅炉中燃烧，高温作用下，煤渣通过释放部分水分，排出内部气体，表面氧化，燃烧等诸多复杂的反应后，又经过多次冷热交替的过程而形成。

（图片来源：清华大学杨金龙教授课题组）

简单地说，粉煤灰是燃煤火力发电厂排出的固体废弃物，漂珠是从粉煤灰中提取的一种空心微珠，约占粉煤灰中总量的1％～3％左右。

漂珠具有哪些特别的性质？

物理性质：漂珠一般为空心玻璃微珠，球壁一般厚度为微珠直径的5%~8%，熔点大于1300℃，粒径约1~250μm，电阻率随温度的升高而增加，电阻率较高和阻热效应好，热传导系数为0.1~0.2W/(M•K)，亲水，多呈灰白色，含少量深色颗粒物质，其堆积密度为0.3g/cm³左右，表面有珍珠或玻璃光泽，半透明。 Fe₂O₃等杂质影响漂珠的白度，含杂量越高，颜色越深，最好的漂珠为银白色。

漂珠可以承受大于300℃的温度，与一般电绝缘性良好的材料不同，漂珠拥有在高温条件下温度与绝缘电阻成反比的特性，非常罕见。

化学性质：漂珠主要由SiO₂、Al₂O₃和Fe₂O₃组成，此外还含有微量的MgO、CaO及K₂O等，在其主要矿物组成结晶相和玻璃相中，硅酸盐玻璃相含80%~85%，结晶成分为石英和莫来石。

河北某企业生产的漂珠产品的主要成分

漂珠在10％的盐酸、硫酸、硝酸、氢氧化钾等强酸碱溶液中反应24ｈ的质量损失为1.07％～2.15％，在１％的氢氟酸中损失11.58％，因此漂珠对一般强酸强碱均有很强的耐蚀性，因而可用于耐酸碱（氢氟酸除外）要求较高的特殊工程中。

漂珠可以用在哪些领域？

（1）隔热材料

漂珠具有中空的特性，热导率较小且有很好的绝缘效果，将其压制成隔热砖用作炉衬，隔热性能优于硅酸铝纤维，环保节能。

漂珠也可以应用在铸造行业中，作为盛贮钢水的保温帽。据中国粉体网编辑的了解，我国在1984年首次成功研制出漂珠保温帽，加入漂珠后的保温帽在抗压强度和耐火度方面都有显著的提高，且导热系数和恒温线变化比率很小，这一发现提高了钢件出品率也节约了钢水成本。

另外，将漂珠作为原料，还可以制作成保温涂料。隔热效果优良，在低温、常温和高温环境下都适用。现已应用于电力、化工和化学等诸多部门中，并批量生产。

（2）耐火材料

据悉，漂珠耐火涂料在二十世纪八十年代初期由我国研制出来，用其制成的耐火涂料导热系数很低且绝缘性较好，具有较高的耐火度。将其在相同温度与普通无机耐火涂料相比，温差高达20℃~50℃。漂珠在高温下具有不燃、不变形及无烟等特点，属于高级耐火阻燃无机非金属材料，是防火阻燃涂料生产的良好的填料。

1986年，我国研制出漂珠耐火绝热板，主要应用于钢铁行业。漂珠绝热板耐钢液腐蚀、具有较好的保温效果、无毒无害。生产出来的钢制品成坯率较高，且表面光滑，缩孔小。

（3）填料

漂珠可以作为补强剂加入到橡胶中，改善天然橡胶和合成橡胶力学性能差和强度较低的缺点。且漂珠的成本较低，它的应用会带来较好的经济效果。研究表明：在天然橡胶中可以用漂珠代替炭黑作为补强剂，而在合成橡胶中可以同时添加炭黑和漂珠，减少炭黑的添加量，降低成本。

漂珠还可以作为塑料填充材料，加入漂珠后的塑料在绝缘性、强度和稳定性方面均有提高，同时又降低了基体密度，性能很优异。

漂珠的吸水率较低，约为5％，水滴在漂珠上呈露珠状，说明漂珠具有良好的防水性能，可作为防水涂料的填料。

（4）其它

用粉煤灰漂珠或改性漂珠作填料，已研制出具有低热传导系数、高反射率、高耐磨、高阻燃以及高耐候性能的干粉反射隔热保温涂料，耐候性强、耐火性能好且具有防腐、以及耐酸碱能力，在涂层很薄时，依然具有很好的抗雷击性能的抗雷击导电涂料。

漂珠也需要表面改性？

根据应用要求，需要有目的性地改变漂珠的表面物理性质或赋予其新的功能，以满足现代新材料，新工艺和新技术发展的需要。漂珠的表面改性大多采用在溶液中发生化学反应的方法。其中应用较多且效果理想的有非均相沉淀法、溶胶-凝胶法、化学浸渍法和化学镀法。

（1）非均相沉淀法：是将漂珠置于蒸馏水中，以硫酸钛为钛源，利用其水解作用，使其在事先预热的蒸馏水中发生水解，加入适量的表面活性剂，并用酸碱调和剂调节pH值，反应一段时间后将漂珠进行水洗，水洗7遍以后，利用热处理炉在500℃~800℃煅烧2h，即可在漂珠表面包覆一层TiO2薄膜。

（2）溶胶—凝胶法：是将酞酸丁酯作为钛源，以乙醇作为溶剂，浓硝酸作为酸度调和剂，反应物酞酸丁酯、乙醇、H₂O、HNO₃、以一定的比例进行配比。将漂珠加入酞酸丁酯溶液中水解，再搅拌15min。将漂浮在液面上的漂珠收集起来，在烘干箱中70℃烘干。然后在热处理反应炉煅烧3h，温度控制在600℃，而后冷却至室温，再用同样方法再煅烧一次，即可得到TiO2薄膜。

（3）化学浸渍法：是将预热过的漂珠置于Fe(CO)₅溶液中，发生反应生成Fe和FeO，再经过热处理后Fe生成Fe₂O₃。

（4）化学镀：是在化学溶液中滴加还原剂，金属离子在还原剂的作用下，自催化还原，脱离金属表面并沉积在目标基体表面的过程。有时也被叫做无电解镀或者自催化镀。主要利用氧化还原反应在漂珠表面镀铜。

小结

漂珠由部分煤渣形成，获取极其方便且价格低廉，将其回收并研究其新的用途，变废为宝，有较高的经济效益及环境效益。

参考资料：

梁岩：漂珠的表面改性及漂珠复合涂层制备

辛银花：漂珠在涂料行业中的应用

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