粉煤灰是煤炭燃烧的主要副产物，我国以煤为主的能源结构决定了粉煤灰是其主要的工业废弃物。大量的粉煤灰废弃物不仅占用田地，还引起土壤污染、空气污染、水污染和纸质灾害，对环境和公众健康也造成了巨大威胁。利用粉煤灰合成微晶玻璃既可有效利用粉煤灰，解决其环境污染问题，又可节约化工原料、降低成本，制得性能优良的绿色建筑材料，具有重要的环境、经济和社会效益。

微晶玻璃

微晶玻璃作为一类含有大量微晶相及玻璃相的多晶固体材料，是特定组成的基础玻璃在热处理过程中控制晶化而制得的。微晶玻璃既有玻璃的基本性能，又有陶瓷的多晶特性，集合了陶瓷与玻璃的特点，是一类独特的新型材料。与同类型的陶瓷和玻璃相比，微晶玻璃具有热膨胀系数可调范围大、机械强度高、硬度大、热稳定性能和化学稳定性好、软化温度高等优异性能。

粉煤灰微晶玻璃制备原理

粉煤灰的主要化学成分为SiO₂和Al₂O₃，另外还有少量Fe₂O₃、CaO、MgO、TiO₂等，其一般化学组成如下图

通过上表我们发现，粉煤灰成分里面最高的是SiO₂和Al₂O₃，粉煤灰以硅、铝为主的化学组成决定了其所制备的主要是铝硅酸盐系统的微晶玻璃。

粉煤灰量大且呈细粉状，其矿物组成主要是铝硅玻璃体，具有较好活性，都有利于微晶玻璃的制备，是所有工业废弃物中最具优势的微晶玻璃原材料。

粉煤灰制备微晶玻璃的方法介绍

微晶玻璃的制备方法主要有熔融法、烧结法和溶胶-凝胶法三类，

其中利用粉煤灰制备微晶玻璃主要采用熔融法和烧结法。

溶胶—凝胶法主要用于功能材料、非线性光学材料等领域应用的微晶玻璃的制备，以严格控制其成分及各组分的均匀性，不适用于粉煤灰微晶玻璃的制备。

熔融法

熔融法制备微晶玻璃工艺过程

熔融法的玻璃熔体成型生产工艺

生产工艺特点

优点：

容易获得各类异型制品，成品率高、质量稳定、无气孔，适合自动化的生产。

缺点：

玻璃熔制温度高、能耗大且热处理制度难以有效控制。

熔融法制备微晶玻璃的关键是核化与晶化，热处理过程中，一般先形核然后发生晶体长大; 但是对于特定的微晶玻璃体系，也可在一定温度下同时发生核化和晶化过程。

烧结法

烧结法是陶瓷材料的主要制备工艺，近些年在微晶玻璃的制备中逐渐引起了研究人员的极大关注，是具有较多优点的制备方法，有机融合了玻璃、陶瓷和天然石材加工工艺。热处理过程中，玻璃颗粒存在烧结和析晶两个趋势，一般是先产生液相发生烧结行为。

烧结法制备粉煤灰微晶玻璃的一般工艺流程

差距及存在的问题

鉴于粉煤灰微晶玻璃的广阔应用前景，我国比较重视其研究开发，但主要集中在实验室阶段，缺少工业化生产，与国外差距较大。粉煤灰微晶玻璃的工业化生产主要存在的问题有: 

（1）粉煤灰成分复杂且不同地区成分差异较大，严重影响微晶玻璃的性能可控性，制约了其大规模工业生产;

（2）成品率不稳定，优品率低，容易出现色差、色斑、气泡、变形等缺陷;

（3）产品规格、品种、花色比较单一，不能很好满足建筑装饰需求; 

（4）价格较高，普通家庭用户尚不能接受。但是，随着环境保护意识的加强和天然石材的日益匮乏，必然驱动粉煤灰微晶玻璃的工业化探索。