李嘉怡 刘阳桥 常启兵 顾雅洁 孙盛睿 孙 科 常星岚 奚 爽

1）景德镇陶瓷大学材料科学与工程学院 江西景德镇 333403

2）中国科学院上海硅酸盐研究所 上海 200050

3）浙江天地环保科技股份有限公司 浙江杭州 311199

粉煤灰是燃煤电厂产生的大宗固体废弃物，大多采用填埋方式进行处理，这造成了大量的土地资源浪费并带来潜在的环境问题［1-2］。堇青石具有耐高温性、低热膨胀系数和良好的抗热震性，成为太阳能储热和催化剂载体等领域的关键性材料［3-4］。近年来，以粉煤灰为原料制备粉煤灰基堇青石陶瓷逐渐成为研究热点［5］，这是实现粉煤灰高值化利用的重要途径。

采用矿物原料以固相反应烧结合成堇青石的生产成本低且工艺简单，但是存在组分难控制、烧结温度范围窄等问题，不利于堇青石相的生成，导致材料热学及力学性能较差。为此，需要引入烧结助剂，降低煅烧温度、热膨胀系数，提高强度。何宜柱等［6］、李萍等［7］提出，引入5% ～10%（w）锂辉石能促进针状莫来石的生成，起到短纤维增韧的效果，同时也能促进制品的致密化，提高材料强度。Oliveira等［8］引入2.5%（w）硫酸锆可提升1 300℃烧后试样的耐压强度，但热膨胀系数没有降低。Rocher等［9］和Shennawi等［10］研究发现：以AlF3、MgF2等氟化物作为添加剂，可以在陶瓷烧结过程中降低液相黏度，促进镁铝尖晶石发育并提高其向堇青石的转化效率。

在本工作中，选用氟锆酸钾作为添加剂，一方面是由于氟锆酸钾可以在较低的温度（700～900℃）分解产生的HF气体与Al2O3、MgO及SiO2反应，原位合成氟化物；……