摘 要：活化硅酸盐矿物原料能够降低陶瓷的烧成温度，从而减少能耗。受植物吸硅现象启发，有机酸活化硅酸盐矿物被关注。本文总结了活化硅酸盐矿物研究现状及其机理，并综述了单一低分子量有机酸溶出硅酸盐矿物中骨架元素的机制，最后介绍本课题组相关研究成果，并对有机酸活化硅酸盐矿物的今后研究作了展望。
关键词：低分子量；有机酸；活化；硅酸盐矿物；
1 引 言
以陶瓷、水泥、玻璃为代表的建材行业是国民经济的支柱产业之一，对我国社会经济的快速发展起到了重要的支撑作用，然而该行业普遍存在能耗高、污染重等问题。在我国，工业部门煤炭消耗中，建材工业煤炭消耗占7.4%，废气排放占全国工业废气排放总量的18%。铝硅酸盐矿物是建材行业的主要原料，铝硅酸盐矿物以硅氧四面体、铝氧四面体、铝氧八面体为结构单元，晶体结构中Si-O、Al-O键键能高达444.0 kJ/mol、317～402 kJ/mol，因此铝硅酸盐矿物在参与化学反应过程中通常需要在高温环境下打开Si-O和Al-O键，这是建材行业高能耗的内在原因。以陶瓷行业为例，在陶瓷生产中，平均能耗约为20000 kJ/kg，其中60%以上的能耗来自于烧成工序；据热平衡计算，陶瓷烧成温度从1400℃降低到1300℃，单位产品能耗可降低20%；从1300℃降到1200℃，单位产品能耗可降低11%以上。因此降低烧成温度是节能减排的关键。
陶瓷材料的性能在很大程度上由其显微结构决定，而陶瓷显微结构形成过程中发生的主要物理化学变化是硅酸盐矿物的熔融、玻璃相和莫来石的生成、气孔的排除等。其中最核心的过程是玻璃相和莫来石的形成。通过配方的优化很容易生成玻璃相，因此降低陶瓷烧成温度的核心问题是如何在较低的温度下大量生成莫来石。活化硅酸盐原料是降低莫来石及其他建材产品烧成温度的常用方法之一，活化后的原料可有效降低硅酸盐结构完整性和有序性，使原料具有较高的反应活性。
2 活化硅酸盐矿物现状
硅酸盐矿物的活化手段主要有机械活化、热活化和酸活化。机械活化一般是利用机械能，通过微粒间碰撞等物理作用来破坏矿物中Si-O键，增加矿物的比表面积和表面缺陷，提高矿物的反应能力。朱明曾报道利用行星球磨机粉磨水泥原料后，原料中晶体发生了晶格畸变、化学键断裂等过程，从而使得反应活性增大。热活化则一般是在低于烧成温度下，对矿物原料进行预烧，使矿物由结构稳定且有序的晶态转变为长程无序的无定形态，从而增强原料的反应活性。闫伟曾报道层状硅酸盐矿物绢云母热活化后，微观结构坍塌，晶格也产生了畸变，反应活性大大增强。综上可知，机械活化和热活化对矿物具有一定的破坏效果，但两者能耗大，对设备要求高。
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