粉煤灰漂珠作為一種新興多功能材料，由于它具有輕質(zhì)、絕熱、耐酸堿、無(wú)毒、不燃燒、無(wú)臭味等特點(diǎn)，將之用作生產(chǎn)輕質(zhì)保溫材料首選材料，并探索出一條合理的生產(chǎn)工藝線路，為粉煤灰的綜合利用開(kāi)辟了一條心途徑，對(duì)窯爐工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用，生產(chǎn)的輕型漂珠保溫磚的耐火度為1100~1300℃，最佳使用溫度為400~1150℃，導(dǎo)熱系數(shù)為0.105~0.127W（m·K）。
漂珠和泡沫形成機(jī)理
漂珠的形成
煤粉在爐膛中呈懸浮燃燒狀態(tài)，顆粒中的可燃物絕大部分在爐內(nèi)燃盡，可燃燒產(chǎn)生的高溫，使煤粉顆粒變成為熔融狀態(tài)，在強(qiáng)大的擾動(dòng)下，近乎超流體狀況。超流態(tài)物質(zhì)的初始溫度和冷卻速度是形成漂珠的關(guān)鍵因素。粒徑較大的物質(zhì)熔融體，在波動(dòng)熱氣流的沖擊下，被吹成氣泡嗎。煙氣作為氣泡的載體介質(zhì)，當(dāng)煙氣溫度降低到一定值時(shí)，氣泡酒冷卻、收縮、形成漂珠。
漂珠屬玻璃物質(zhì)，常溫情況下，其對(duì)溫度的反射系數(shù)達(dá)20%左右，隨著溫度增加，反射系數(shù)增大。封閉在珠內(nèi)的氣體，在漂珠形成過(guò)程中遇冷收縮，珠內(nèi)部產(chǎn)生一定的真空度。因此，漂珠具有優(yōu)良的保溫性能，常溫下導(dǎo)熱系數(shù)為0.025~0.033W（m·k）。
泡沫（孔隙）的形成
不溶性氣體分散在液體或溶融固體中所形成的分散系成為泡沫，而液體膜與氣體所構(gòu)成泡沫屬二相泡沫。它的生成與液體分散介質(zhì)的粒度、表面張力等有極密切的關(guān)系。一般來(lái)說(shuō)，純液體介質(zhì)的表面張力往往超大型過(guò)25mN/m。分散介質(zhì)硅酸鹽的水溶液，雖然粘度較大，但界面能太高，無(wú)法產(chǎn)生泡沫。在該分散系中加入表面活性劑——一種起泡劑，可以降低界面能。活性劑分子是由親水性極性基因和憎水性非極性基因組成的。它能定向地排列在任意兩相界面層上，使界面的不親和力得到某種程度的平衡，從而降低了表面張力。而且表面張力降低越多，則界面上的吸附量也增加地越多，因此可以形成排列更緊密的吸附層，從而增加了界面膜強(qiáng)度。由此可見(jiàn)，良好的起泡劑分子，在吸附層內(nèi)必須具備有比較強(qiáng)的相互吸引力，同時(shí)，親水基因有較強(qiáng)的水化力。皂類是一種優(yōu)良的起泡劑，它分散在硅酸鈉水溶液介質(zhì)中，在機(jī)械力的作用下，整個(gè)體系產(chǎn)生振動(dòng)，從而擾動(dòng)界面的空氣，發(fā)生激烈的撞擊，一些液體包裹氣體，形成二相泡沫。
原材料
漂珠的選擇
在選擇漂珠的過(guò)程中，漂珠的粒度組成很重要，它可以影響制品的成型
性能、燒成工藝和使用性能
漂珠的化學(xué)成分
漂珠的化學(xué)成分見(jiàn)表1
物理性能
主要呈灰白色，在光學(xué)顯微鏡下觀察，有的為無(wú)色透明體、有的為乳白色半透明及非透明體，多為單個(gè)存在，但也由一些粘連在一起，粒徑在0.3~200um之間，堆積密度為0.48g/cm3。
耐火度
漂珠中Al2O3含量偏低，而含助熔物Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O等偏高。經(jīng)檢驗(yàn)，漂珠的耐火度為1350℃。
外加劑的選擇
粘合劑
粘合劑不僅使漂珠顆粒聚合起來(lái)，而且加入起泡沫，進(jìn)行機(jī)械攪拌，在粘滯力的作用下，形成泡沫，實(shí)現(xiàn)第二次制造孔隙，試驗(yàn)表明，在堿金屬硅酸鹽水溶液中，硅酸鈉溶液性能較佳。因此，粘合劑一般采用密度為1.3~1.45g/cm3的硅酸鈉，模數(shù)為2.45。
起泡劑
常見(jiàn)的表面活性類起泡劑有松香皂、肥皂、十二烷基苯硫酸鈉、十二硫酸鈉等。皂類泡沫持久性好，而烷基苯磺酸鈉雖然比較容易起泡，但穩(wěn)定性差，為此，一般要加入穩(wěn)泡劑才能使用。常見(jiàn)的穩(wěn)泡劑有：尼鈉樂(lè)（即月桂酰、乙醇胺），十二烷基二甲基安的氧化物等，而后者的穩(wěn)泡效果更佳。一般情況下，用普通肥皂即可以獲得滿意的泡沫。
固化劑和添加劑
氟硅酸鈉是較好的固化劑，用量在總量的14%~16%。添加4%~10%的氧化鋅，可以改善產(chǎn)品的耐火度和抗水性。
配方
1m3體積混合物物料的配合比
硅酸鈉（1.34g/cm3）0.25m3，氟硅酸鈉50kg，漂珠120kg，起泡劑0.36m3，添加劑適量。
起泡劑濃度與制品密度及強(qiáng)度的關(guān)系
起泡劑濃度與制品的關(guān)系見(jiàn)表2
表2 起泡劑與磚的密度及強(qiáng)大的關(guān)系
起泡劑用量對(duì)制品的密度及強(qiáng)度等物理性能有大影響，可以根據(jù)實(shí)際的使用效果，調(diào)整其用料的多少，直至達(dá)到制品的性能指標(biāo)要；起泡劑的濃度一般控制在40-60g/L之間較合適。
生產(chǎn)工藝
工藝流程
輕型漂珠保溫磚生產(chǎn)工藝流程見(jiàn)表1。
攪拌
攪拌機(jī)轉(zhuǎn)速要適當(dāng)。攪拌機(jī)的轉(zhuǎn)速窯根據(jù)拌合物的數(shù)量及稠度決定。轉(zhuǎn)達(dá)速低，氣泡效果差；轉(zhuǎn)速高，漿料在離心力的作用下，沿?cái)嚢铏C(jī)內(nèi)壁運(yùn)動(dòng)，影響拌和效果。
困料
通常在半干法混煉后，短時(shí)間內(nèi)有的原料很難達(dá)到水分均一。如立即成型，坯體容易變形，影響制品質(zhì)量。困料時(shí)間一般為8個(gè)小時(shí)，泥料表面在困料時(shí)間內(nèi)應(yīng)盡可能避免干燥。困料還可使泥料中的粘土充分水解，泥料塑性提高，便于成型。
成型
漂珠呈玻璃狀，表面光滑，成型時(shí)物料容易移動(dòng)，所需壓力不太大，以15~30t靜壓為宜。
干燥
烘房?jī)?nèi)溫度要適宜，溫度場(chǎng)分布窯均勻。漂珠壁薄，中部呈真空狀態(tài)，熱傳度慢，在干燥過(guò)程中，如果紅房?jī)?nèi)溫度很不均勻，導(dǎo)致漂珠壁內(nèi)外溫差較大，熱應(yīng)力大，會(huì)造成珠壁破裂或破碎，影響保溫效果。因此，在150~400℃范圍內(nèi)，突然升溫、降溫都會(huì)破壞漂珠的形貌。為此，適宜的干燥溫度還可以避免制品在干燥過(guò)程中產(chǎn)生形變、裂紋或較大的線收縮。
結(jié)論
（1）用粉煤灰中的漂珠生產(chǎn)保溫材料制品，其導(dǎo)熱系數(shù)、抗壓強(qiáng)度完全能滿足保溫材料制品技術(shù)指標(biāo)要求。
（2）漂珠保溫磚與其它保溫材料制品相比有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，制品抗壓強(qiáng)度高、吸水率低、耐酸堿、耐高溫等，最高使用溫度可達(dá)1200℃以上。
（3）漂珠保溫材料制品的生產(chǎn)成本低，漂珠可直接從沉灰池中撈取，無(wú)需經(jīng)過(guò)分選工藝。
目前我國(guó)粉煤灰及其空心微珠的利用尚處在初期階段，利用率和利用水平都有待發(fā)展，因此任何能使粉煤灰變害為利的方法都應(yīng)該重視；尤其是空心微珠的綜合利用，作為一種新興多功能材料，其應(yīng)用前景將越來(lái)越好。