煤基固废制泡沫陶瓷的发泡工艺研究及应用进展

作     者：孟凡会 张敬浩 杜娟 李忠 MENG Fanhui;ZHANG Jinghao;DU Juan;LI Zhong

作者机构：太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室山西太原030024 国阳工程咨询有限责任公司山西太原030013 

出 版 物：《洁净煤技术》 (Clean Coal Technology)

年 卷 期：2022年第28卷第1期

页      面：155-165页

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：山西省自然科学基金资助项目(201701D121029 201803D421011 202104010910004) 

主　　题：煤基固废 泡沫陶瓷 制备方法 发泡工艺 造孔剂 

摘      要：煤基固体废弃物主要包括采煤和选煤过程中排放的煤矸石、燃煤电厂排出的粉煤灰等,由于无法进行大规模利用并不断堆积造成了严重的环境污染。环保要求的提高使得煤基固废的处理成为煤炭行业的重中之重。泡沫陶瓷是一种具有耐高温特性的新型多孔材料,性能优异,应用范围广。利用煤基固废制泡沫陶瓷,不仅可实现煤矸石和粉煤灰的规模化利用,减少环境污染,还可降低泡沫陶瓷的生产成本。综述了煤矸石和粉煤灰制泡沫陶瓷的主要方法,包括发泡法、添加造孔剂法和有机泡沫浸渍法。不同类型的发泡剂均可在高温下反应或分解产生气体,从而在坯体中产生孔隙,重点阐述了造孔剂的造孔机理,造孔剂添加量对泡沫陶瓷孔分布、孔径大小、孔形貌以及对泡沫陶瓷性能的影响,如气孔率、抗压强度等。对比了不同制备方法的优缺点、应用范围和主要发展方向,其中发泡法可以控制产品的各向异性,但对原材料的要求相对较高,制备工艺条件不受控制;有机泡沫浸渍法可调控泡沫陶瓷的形貌和组成,但需要较长时间排塑;添加造孔剂法可获得形状复杂、气孔结构不同的产品,但造孔剂易发生团聚现象。概述了泡沫陶瓷在不同领域的应用进展,针对不同的应用领域,泡沫陶瓷的性能侧重点也不尽相同,对孔结构要求也不同。由于煤基固废组成成分复杂程度不同,在一定程度上阻碍了泡沫陶瓷的发展,指出了今后煤基固废制备泡沫陶瓷所需解决的问题,即深入研究煤基固废的物料特性和烧结活性,加强对形成过程中孔结构的理论研究,建立煤基固废制不同类型泡沫陶瓷的性能指标体系和性能标准,从而为后续泡沫陶瓷性能的研究和大规模应用提供参考。