一块红褐色木质般的板子，均匀分布着蜂窝一样的中空微细小孔，却轻到几乎感觉不到分量。两手紧紧抓住板子两头，拼尽全身力气连掰三下，板子竟然毫无破损。“你肯定掰不碎它，它的强度和砖一样大。”10月21日，在河北勇龙邦大新材料集团测试质检实验室，副总经理陈金德自豪地说，这块貌不惊人的板子，其实是由无数个肉眼几乎看不到的陶瓷“小乒乓球”组成。“它源于一项国际领先的新技术———煤矸石微米级陶瓷空心微珠技术。这些陶瓷空心微珠质量轻强度大，还具有隔热、保温等功能，是一种难得的新型建筑材料。”

    更让人意想不到的是，如此功能强大的建筑新材料，原料竟然是难以消化处理、令世界头痛的废物煤矸石。

    突破煤矸石转化瓶颈

    ———不受化学成分影响，原料100%可利用

    10月21日，在勇龙邦大的产品展厅里，100倍显微镜下显示出黄色、红色或棕色的空心小球让人眼前一亮。这些实际大小比头发丝还细、单位可以用微米计量的小球就是陶瓷空心微珠。“简单来说，陶瓷空心微珠就是由煤矸石做原料，制成的空心‘小乒乓球’。”陈金德表示，这种制作的过程，其实就是利用了煤矸石中的硅酸盐组分，通过成型技术制备出这些空心微珠。“煤矸石中含有的硅酸盐成分，对陶瓷空心微珠的强度、结构都起着关键作用。”“煤矸石资源化利用，一直是个世界性难题。”陈金德介绍说，最主要的原因是煤矸石化学成分的波动和不稳定。

    煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，目前是我国产生量和堆积量最大的工业固体废弃物之一。全国累计堆存量已超过40亿吨，而且每年仍以煤产量10%的速度递增。“大量堆积的煤矸石，不仅侵占土地、影响生态，煤矸石自燃产生的烟尘还会污染大气，对环境造成极大影响。”“传统的煤矸石提纯方法主要以提炼化学成分为主，但由于不同采煤过程，甚至同一煤矿不同时段采煤排出的煤矸石化学成分都不相同，因而成为制约煤矸石处理转化的技术瓶颈。”陈金德举例说，产业化的煤矸石提纯生产线需要稳定的化学成分含量，如果设定为5%的浓度，那么当煤矸石中这种化学成分的含量低于5%时，这种工艺提纯方法就会受到限制而无法提取。“我们这项新技术的突破在于，只注重产品结构的成型，而不受产品材料组分变化的影响。”陈金德表示，无论煤矸石化学成分如何波动变化，新技术均能稳定生产出陶瓷空心微珠，煤矸石甚至可以100%被利用。“以前煤矸石处理多集中在制砖、回填、修路、发电等低级利用层面，不仅耗资多、回报少，而且利用率低。”陈金德表示，如今新技术的突破不仅解决煤矸石处理的世界性难题，还为煤矸石资源高附加值应用提供了新的方向。

    攻坚微珠成型核心技术

    ———发泡成型，成球率达95%以上

    在一个白色的小桶里放上一些煤矸石粉体，加点发泡剂和水，经过一段时间搅拌，就形成了超稳定泡沫浆料。陈金德说，煤矸石发泡和泡沫分离，是制造陶瓷空心微珠的第一步，同时也是最核心的一步。

    眼前看起来像黑色奶昔，用手摸起来海绵一样柔软有弹性的泡沫浆料，已经形成了千万个直径50微米左右的空心球泡。“不要小看这些空心小泡，它们能保持一个星期不破碎。”陈金德介绍，这种发泡成型技术处于国际领先地位，目前已经在50多个国家申请了专利。

    据介绍，传统空心微珠采用熔融法生产，如氧化铝空心球，把氧化铝粉末在2000多度高温下熔成岩浆一样的液体，然后通过专业设备吹制出空心球珠。这种工艺能耗大、成本高，而且技术应用受制约。“为了让这些泡沫长时间不坍塌，并且能保持高强度，我们可是费了大脑筋。”陈金德表示，整个团队试验了近千种配方，用了几年时间才终于试验成功。现在的发泡技术不仅能使泡沫保证一周时间不变形，还能实现空心微珠的粒径大小、开口闭口、堆积密度等指标生产可控。

    解决了发泡的难题，怎么分离这些泡沫的问题又接踵而至。“其实分离空心微珠和分开肥皂泡相似。”陈金德这样向笔者打比方，大家小时候都玩过肥皂泡，没有成型的空心微珠极易粘连，而且很容易破碎，“你能把它们一个个分开吗？”“分开这些肉眼几乎看不见的小泡沫，靠人工显然不现实。”陈金德说，那么是不是用网格形成的筛眼可以分开呢？这种方法很快被证实也不可行，经过筛眼的空心微珠很多被拉成了长条形，有的即便能顺利通过，又粘连在一起。“同时要解决的是这些小泡沫该如何拿得起来、放得下去的问题。”陈金德说。破解这些难题，整个科研团队用了近两年的时间，终于摸索出了成功分离空心气泡的方法。目前，空心微珠的成型率可达到95%以上，成熟的泡沫分离技术可以使所有泡沫安全分离。

    降低成本打造“金微珠”

    ———每吨成本只要2000多元，转化产品比煤还值钱

    “用陶瓷空心微珠可以进行植物的无土栽培，无毒、无害，还可以起到缓释、保湿的作用。”在陈金德的指引下，笔者看到，勇龙邦大的产品展厅里，一株青翠欲滴的滴水观音静静地扎根在盛满水的透明花瓶里。

    陶瓷空心微珠的用途可不止这一种。“因为特有的中空结构，这是一种具有保温、隔热、吸音、缓释等性能的新型基础工业材料。”据介绍，煤矸石制成的陶瓷空心微珠可以广泛应用于航空、航天、医药、石油、公路、建材、耐火保温材料、水土保持及沙漠治理等多个领域。“以煤矸石为原料，生产1吨陶瓷空心微珠的成本仅为2000多元。”陈金德表示，该产品性价比好，市场前景广阔。“原先的煤矸石用来烧砖、铺路还得赔钱，堆成山都没人愿意要。现在经过转化进行高附加值应用，出来的产品比煤还要值钱，真是‘点石成金’。”新技术刚一突破，便引来山西、内蒙古等地多家煤企负责人前来洽谈。

    那这项技术的生产成本是怎么降下来的呢？陈金德向笔者算了一笔账：煤矸石为工业废弃物，生产原料成本极低，而且国家还会对煤矸石处理给予一定补贴。“除去烧失量，煤矸石原料与产品的比例，可以达到1∶1。这就意味着，1吨煤矸石原料，能生产出1吨空心微珠产品。”“为了降低成本，我们对发泡、烧结等多个环节进行成本控制，光发泡剂一项就几乎试遍了全国所有的产品，通过不断比较，找出了质最优价最廉的发泡剂。”

    陈金德表示，这项技术又是一项平台技术，不仅适用于煤矸石，尾矿、废石、粉煤灰、炉渣等矿业废物、工业废物和陶瓷原料都可以用来生产陶瓷空心微珠。

    （周洁、李治梅、韩英）