煤矸石是夹在煤层中的岩石，也是采煤和洗煤过程中的废弃物，是我国排放量最多的工业废渣之一。目前，全国煤矸石积存量高达几十亿吨，对生态环境造成了严重的破坏。煤矸石作为可回收再利用资源，已经广泛的应用在诸多领域。通过研究发现，煤矸石中的主要成分是氧化铝和二氧化硅，而这些化合物又是常用的陶瓷生产原料，煤矸石本身也具有大量微孔和较高的比表面积。因此，完全可以利用煤矸石来制备机械强度高、耐酸碱腐蚀以及寿命长等具有优异性能的陶瓷等材料。
　　
　　1、多孔莫来石陶瓷材料
　　
　　多孔莫来石陶瓷是一种优质的耐火材料，具有耐高温、高熔点、高强度、抗蠕变性好、导热系数小、抗热震性好、节能效果显著等优点，受到各国学者的广泛关注。多孔莫来石材料广泛应用于冶金、陶瓷、玻璃和化工等领域，但用于合成多孔莫来石的原料成本较高，制备工艺较为复杂。因此，如何利用廉价资源合成莫来石已成为耐火材料领域重要研究方向之一。
　　
　　由于煤矸石中含有大量的氧化铝和二氧化硅，这是制备多孔莫来石的主要原料。并且煤矸石中含有的氧化钙、氧化镁等氧化物，在烧结陶瓷的过程中低温时可以快速的产生液相，也可缩短烧结时间，降低烧结温度，这也为煤矸石制备多孔莫来石材料提供了可行性。
　　
　　甄强等采用除杂后的低品位煤矸石为主要原料，交联丙稀酸树脂、氧化铝为造孔剂，合成了多孔莫来石陶瓷，研究发现：随着交联丙稀酸树脂、氧化铝含量的增加，多孔莫来石陶瓷材料的显气孔率升高；其体积密度和耐热度随着造孔剂含量的增加而下降。
　　
　　宋绍雷等采用煅烧且酸洗后的低品位煤矸石、氧化铝和二氧化硅为主要原料，交联丙稀酸树脂为造孔剂，聚乙烯醇为结合剂制备出了多孔莫来石材料。发现在1600℃下烧结2h便可制备出主晶相为莫来石的多孔莫来石材料。
　　
　　康庆庆等以煤矸石、高岭矾土为原料，黏土为结合剂，氧化镁和碳酸钙为烧结助剂，选用不同成分的造孔剂，在1200℃下制备出多孔莫来石材料。研究发现：造孔剂的种类与粒度大小不同，烧结出的多孔陶瓷成孔效果也不同。随着造孔剂数量的增加，显气孔率升高，但体积密度及抗折强度有所下降。
　　
　　谷玲钰等以煤矸石、粉煤灰为主要原料，纯碱为烧结助剂，木屑为造孔剂，通过干压成型、高温煅烧的方法制备了莫来石和钠长石共存的多孔陶瓷。研究发现：随着造孔剂含量增加，多孔陶瓷的显气孔率先增大后减小；当造孔剂含量为12%时，多孔陶瓷气孔率最高为44.52%，抗压强度最高可达55.13MPa。
　　
　　陈金凤等以含铝煤矸石为主要原料，玉米淀粉为造孔剂，聚乙烯醇为结合剂，在1500℃保温3h，制备出多孔莫来石材料。结果表明：随着造孔剂添加量的增加，制得材料的体积密度显著下降，显气孔率和线收缩率明显升高；当玉米淀粉添加量为40%时，烧成多孔莫来石材料性能最好。莫来石材料的体积密度为1.21g/cm3，显气孔率为62%。
　　
　　Yan等以煤矸石为主要原料，碳酸镁和碳酸钙作为造孔剂，制备出多孔莫来石陶瓷。该陶瓷中含有的莫来石相高达76%，其显气孔率为41%，抗压强度为53.6MPa。
　　
　　Li等用煤矸石和氢氧化镁为原料，采用原位分解工艺方法，制备出显气孔率超过50%的多孔莫来石陶瓷。
　　
　　2、多孔堇青石陶瓷材料
　　
　　多孔堇青石陶瓷具有耐高温、耐酸碱、热膨胀系数低和抗压强度高等特点，因此，广泛应用于冶金、陶瓷、玻璃等行业的窑炉材料中。煤矸石中含有Al2O3和SiO2组分，很适合制备多孔堇青石陶瓷，而且煤矸石中有机质也可在烧结过程中起到造孔的作用，在堇青石陶瓷生坯中占据一定体积，高温烧结后会留下孔隙，有利于提高多孔堇青石陶瓷的显气孔率。因此，完全可以利用煤矸石来制备气孔率较高、导热系数低、抗热震性能优异的多孔堇青石陶瓷材料。
　　
　　彭犇等利用煤矸石、用后镁碳砖和用后滑板砖（粒度均为45μm）为原料，石墨、淀粉和复合添加剂为造孔剂，制备出性能优良的多孔堇青石材料。研究发现：多孔堇青石材料性能受造孔剂种类的影响较大。当添加25%的复合造孔剂，在1350℃下煅烧3h后，可制备出高纯度的多孔堇青石陶瓷材料。其热膨胀系数为2.14×10－6/K、显气孔率为44.9%，且其综合性能优异。
　　
　　吴国天等以煤矸石、铝矾土和碱式碳酸镁为原料制备出多孔堇青石陶瓷材料。研究结果表明：以酸浸处理后的煤矸石为原料制备的多孔堇青石陶瓷，其气孔率和抗压强度均明显增加；以1200℃下酸浸后的煤矸石为原料制备出的多孔堇青石陶瓷比未酸浸制备出的多孔堇青石陶瓷显气孔率提高5.09%，抗压强度提高3.33MPa。
　　
　　杨涛等以煤矸石、滑石、氧化镁、氧化铝为原料，添加5%的活性炭为造孔剂，以聚乙烯醇溶液为结合剂，在1400℃下煅烧6h制备出抗压强度为29.1MPa的多孔堇青石陶瓷。其显气孔率高达39.8%，且大多数为贯通气孔结构。
　　
　　闫国进等以煤矸石、工业氧化镁和氧化铝为原料，在1210～1240℃下经过磨碎、筛分、成型、干燥、高温煅烧等工艺制备出多孔堇青石玻璃陶瓷。制得的多孔堇青石玻璃陶瓷的物相主要为堇青石及少量的莫来石，而且其晶粒细小、分布均匀，抗折强度高达60MPa。
　　
　　耿鹏以煤矸石、二氧化硅和氧化镁粉为原料，蒸馏水为造孔剂，聚乙烯醇为结合剂，采用冷冻干燥法制备出多孔堇青石材料。结果表明：采用超低温制备出的多孔堇青石晶粒排列有序，延长冷冻时间有利于晶粒的生长。
　　
　　资料来源：《曹雨桐,马北越,付高峰.利用煤矸石制备陶瓷材料的研究进展[J].耐火与石灰,2021,46(05):6-11》，由【粉体技术网】编辑整理，转载请注明出处！