安徽理工大學劉銀教授課題組近日在煤矸石等煤系固廢高值化利用方面取得了系列工作進展，相關研究成果已發表於相關權威期刊。
氧化鋯/莫來石復相陶瓷的物相、微觀結構及力學效能
煤矸石、煤泥等是一類大宗煤系固廢，長期堆存既佔用耕地，又造成環境汙染。劉銀教授課題組以煤矸石、煤泥、廢舊耐火材料等為原料製備了莫來石陶瓷及其復相陶瓷等，系統研究了不同製備方法、影響因素對材料微觀結構、力學效能的影響。以煤矸石、煤泥等煤系固廢製備的莫來石多孔陶瓷，控制煤泥和木屑粒徑和新增比例實現孔結構搭建，透過控制燒結溫度、新增玻璃粉等方式實現了孔結構的最佳化和力學效能增強。結果表明：莫來石多孔陶瓷在1180℃燒結3h，可實現完全反應，顯氣孔率均高於31.22%，線收縮率小於8.48%，<8μm的孔與8-20μm的孔的數量比從7∶2調整為2∶7，抗折效能從7.7MPa提升到28.36MPa，可以滿足海綿城市透水磚應用。
多孔陶瓷的物相、孔徑分佈與力學效能
課題組發展了以煤矸石為原料、低溫熔鹽法熔製備奈米莫來石粉體，專案進一步製備了莫來石/氧化鋁、氧化鋯/莫來石兩種復相陶瓷。結果表明莫來石新增量為20 wt.%，燒結溫度為1550 ℃時，莫來石/氧化鋁復相陶瓷的抗折強度為263.73 MPa，斷裂韌性為5.01 MPa·m1/2，格里菲斯斷裂理論進一步表明此時的臨界裂紋尺寸和斷裂能亦為最大值，分別為173.86 μm、127.55 J/m2。
莫來石/氧化鋁相關的抗折強度、斷裂韌性及其格里菲斯理論分析圖
課題組進一步深入研究了鋯源種類、氧化鋯新增量等因素對氧化鋯晶型、氧化鋯分佈、樣品力學效能等影響。結果表明：ZrOCl2∙8H2O促進t-ZrO2在常溫下的保留，透過應力相變增韌、微裂紋增韌和裂紋分支增韌增強氧化鋯/莫來石復相陶瓷力學效能，優於m-ZrO2對樣品微裂紋增韌的單一增韌。上述工作為煤矸石等煤系固廢高值資源化利用提供了新思路。
上述研究結果先後授權國家發明專利5項，博士和碩士研究生以第一作者高水平學術論文5篇，劉銀教授為以上論文的通訊作者。該工作得到了安徽省高校學科（專業）拔尖人才學術資助專案、安徽省科技重大專項、2019年國家級大學生創新創業訓練計劃、安徽理工大學2019年研究生創新基金專案等資助。 （朱宏政）
