珍珠岩是由火山喷发的酸性熔岩经急剧冷却而成的玻璃质岩石,因其具有典型的珍珠裂隙结构而得名。珍珠岩原矿的直接应用较少,主要用作建筑领域的混合料及钢铁工业的炉渣凝结剂;随着技术的进步和使用要求的提高,珍珠岩在节能环保、生物、新材料等战略新兴产业领域有了新的应用。
珍珠岩是一种火山喷发的酸性熔岩,经急剧冷却而成的玻璃质岩石,因其具有珍珠裂隙结构而得名。珍珠岩是一种性能非常优越的非金属矿产,具有可膨胀、绿色环保、轻质、保温隔热、高吸附性等一系列其它矿产所不具备的性能。珍珠岩原矿的直接应用较少,主要用作建筑领域的混合料及钢铁工业的炉渣凝结剂;它最主要用途是制备膨胀珍珠岩,并利用膨胀珍珠岩的多孔及保温性来制备下游产品,被广泛用于建筑、助滤剂、填料、农林园艺、机械、冶金、水电、轻工业等领域。我国珍珠岩矿床主要是在我国大陆地壳活动频繁的中生代,珍珠岩矿带包括有17个省区,共34处矿区;已探明珍珠岩矿产地20余处,可采储量10亿吨以上,主要集中在河南、山西、黑龙江、辽宁、山东、江苏、江西和内蒙古等地区。
其中,河南居首位,储量为9289万吨,基础储量10622万吨;山西第二,储量3409万吨,基础储量4261万吨;黑龙江第三,储量675万吨,基础储量843万吨。目前,已开发的较大矿床有河南信阳、辽宁建平、浙江缙云、吉林九台、山西灵丘、河北张家口、内蒙宁城、多伦等处。其中信阳上天梯矿床为誉为单体亚洲第一大、世界第二大非金属矿床,珍珠岩储量为1.27亿吨,而且品质较高。
近年来随着技术的进步和使用要求的提高,珍珠岩在节能环保、生物、新材料等战略新兴产业领域有了新的应用。珍珠岩水泥基混合材料作为一种新型建筑材料备受关注。珍珠岩矿在建筑领域属于轻质材料,与水泥基材料(如水泥浆、砂浆等)混合使用可减轻自重并能提高强度,用珍珠岩水泥砂浆对建筑墙体抹灰,建筑物的主要承重构件及基础的固定载荷至少可减轻100kg/㎡,珍珠岩的掺入能降低水泥石的孔隙率、减小孔径和孔表面,且能改善和优化后期水泥石的孔结构,提高水泥基材料的力学强度和耐久性,当珍珠岩破碎至粒径≤5mm且其掺入量≤20%时,水泥强度等级可达42.5级。膨胀珍珠岩在建筑领域的传统应用主要有:做墙体、屋面、吊顶等围护结构的隔热材料;配制轻骨料混凝土,预制各种轻质混凝土构件;膨胀珍珠岩隔热保温制品,如水玻璃膨胀珍珠岩、水泥膨胀珍珠岩、沥青膨胀珍珠岩、憎水膨胀珍珠岩、磷酸盐膨胀珍珠岩、石膏珍珠岩、菱镁珍珠岩等制品,已应用到各建筑体系。在建筑领域,为加强节能环保,陆续开发出了一系列珍珠岩新材料,包括:无机保温隔热砂浆,可替代传统硅酸盐水泥砂浆作墙面抹灰材料;轻质、保温、隔热吸音板,防火A级;防火涂料;珍珠岩防火门芯板,可替代硅酸铝棉、岩棉等产品;膨胀珍珠岩相变储能材料;耐火材料中用球型闭孔膨胀珍珠岩代替漂珠生产轻质耐火材料;将导热系数较小的气凝胶与膨胀珍珠岩结合,进一步降低膨胀珍珠复合保温材料的导热系数,可制备轻质混凝土和保温板,其保温节能效果良好;环氧树脂/珍珠岩复合材料制备轻质隔热的辐射防护板材。利用膨胀珍珠岩的多孔性作为吸附剂,可吸附溶液中重金属离子、去除水面浮油。膨胀珍珠岩负载纳米TiO2可以有效解决纳米TiO2颗粒的团聚问题,为TiO2晶体提供更多的负载点,是TiO2光催化治理废水的一个重要研究方向。新莱特公司利用膨胀珍珠岩为原料制备改性助滤剂,在污水处理、食用油中的五脱等方面有着明显的特效,可替代活性碳、活白土,制备工艺简单且成本较低。膨胀珍珠岩的离子交换能力很低,日本KasaiM通过水热合成法在膨胀珍珠岩表面合成LTA分子筛制备具有化学吸附能力的助滤剂,可吸附Zn等重金属。膨胀珍珠岩负载Fe3+/TiO2可以很好地降解水和土壤中的苯酚,在农林园艺领域对改良土壤、环境保护有很好地发展前景。西班牙有学者评价了无土栽培番茄在中低盐度水条件下的成本效益,得出膨胀珍珠岩基质能有效降低培养成本。
利用膨胀珍珠岩负载药物,可极大提高其附加值。膨胀珍珠岩吸附甲基丙烯酸作为5-氨基水杨酸(结肠特定药物)载体,发现药物释放的速率随珍珠岩含量的增加而增大,随偶联剂用量的增加而减小,通过调节无机填料和偶联剂的含量可控复合体系的释药速率。德国Erli等用纤连蛋白表面修饰TiO2/膨胀珍珠岩多孔复合材料可用作骨引导材料,能促进骨细胞的扩散和生长。其他领域中,膨胀珍珠岩复合材料可用于矿井隔温处理进而消除矿井热害;膨胀珍珠岩代替漂珠作为水泥浆减轻剂可节省固井成本;容重小于60kg/m³的膨胀珍珠岩(珠光砂)可代替聚氨酯用于深冷保冷领域;用膨胀珍珠岩负载氯化铋作为催化剂合成杂环化合物的效果良好;聚苯乙烯/膨胀珍珠岩复合材料的制备过程中,在双螺杆挤出机中添加珍珠岩细粉可降低体系黏度,进而增加体系的润滑效果。