一、地质聚合物
地质聚合物是一类以偏高岭土或其它以硅、铝、氧为主要元素的硅铝质材料为主要原料， 经适当的工艺处理，在较低温度条件下通过化学反应得到的新型无机聚合物材料。在国内也有人称之为矿物聚合材料、碱激发材料、土壤聚合物、土聚水泥等。地质聚合物同时具有有机高聚物、陶瓷、水泥等的优良性能，可在许多领域用作建筑材料、高强材料、固核固废材料、密封材料和耐高温材料等，具有较好的开发利用前景。
20世纪30年代，美国的Purdon最先提出了将高炉矿渣用NaOH激发，可将矿渣中的硅、铝和钙解聚，并形成水化产物。
公认的地质聚合物的开创者为前苏联科学家Glukhovsky。Glukhovsky通过对古罗马和埃及古建筑的研究，总结出这些古建筑建材都由水化铝硅酸钙组成，与硅酸盐水泥中的水化产物相似，是一种天然岩石的结晶相——方沸石，具有良好的耐久性。并于20世纪50年代开发出了一种由磨细的铝硅酸盐和含碱工业废渣混合而成的新型胶凝材料，他称之为土壤水泥（soil cement）。
20世纪60年代，前苏联已开始进行碱矿渣水泥和混凝土生产性研究。并于1962年投入使用，1964年开始工业化生产，1965年制定了了土壤水泥技术规范，1972投入大规模生产，并在1976年获得该材料的专利。
20世纪70年代，欧美各国也相继开始进行地质聚合物的开发。法国科学家Joseph Davidovits通过用碱激发偏高岭土制得了一种新型胶凝材料。在1976年的国际理论和应用化学联合会（IUPAC）的大分子会议上，Davidovits提出对这类碱激发材料进行统一命名为：聚铝硅酸盐。1978年，他首先提出并采用“Geopolymer”一词。
随后，许多科学家对地质聚合物的制备进行了改进和发展。20世纪90年代后期，以工业废渣制备高性能能地质聚合材料成为国际上的研究主流。澳大利亚墨尔本大学的Van Jaarsveld和Van Deventer等致力于由粉煤灰等工业固体废弃物制备地质聚合物及其应用的研究，包括固化有毒金属及化合物等。
目前，国际上有关地质聚合物材料方面的研究机构较多。如法国的“Geopolymer Institute”，美国的“Waterways Experiment Station” 德国的“Huds Troisdoreage”、美国的“Federal Aviation Administration”等专门研究机构均致力于此类材料的研发。并已取得了令人瞩目的成果，许多都已进入实用化阶段，已有的商品有美国的PYRAMENT牌水泥、德国TROLIT牌粘结剂和法国GEOPOLYCERAM牌陶瓷等。
二、地质聚合物在中国的发展前景
粉煤灰是中国最主要的大宗工业固废之一。通常所说的粉煤灰是燃煤电厂以及煤矸石、煤泥资源综合利用电厂锅炉烟气经除尘器收集后获得的细小飞灰和炉底渣。2012年，中国粉煤灰的排放量高达5.4亿吨。随着火电装机容量的不断增加，粉煤灰的排放量也将越来越大。
近些年，中国的粉煤灰处理利用取得了较好的成效，粉煤灰被利用在建材工业、道路工程、回填工程、农业等多个领域。2012年，中国的粉煤灰利用率为68%，利用总量达到3.67亿吨。但是不容忽视的是，还有高达1.73亿吨的粉煤灰未被利用。这些未利用的粉煤灰主要集中在山西、内蒙古等边远的煤炭产区和省份，大量堆积对空气、土壤、水体等造成了严重的污染。
粉煤灰是一种由不同结构微细颗粒组成的多相集合体，其主要相组成为非晶相及石英、莫来石、赤铁矿和磁铁矿等晶相，共存于各种微细颗粒中。大量玻璃相及微细颗粒的存在使粉煤灰具有一定的活性，这也使得粉煤灰能够作为主要原料，在碱激发剂的作用下，生产粉煤灰基地质聚合物材料。
在大力倡导环境保护和可持续发展的背景下，利用粉煤灰生产地质聚合物材料，实现粉煤灰的进一步资源化利用，具有十分有利的发展条件。因此，粉煤灰基地质聚合物材料也是未来中国地质聚合物发展的重要方向。
考虑到地质聚合物发展的制约条件，未来可以通过以下几种途径来实现粉煤灰基地质聚合物的实用化和效益化。
一是提高产品定位。因为地质聚合物的生产成本较高，在一般应用中与同类波特兰水泥相比没有优势。可以利用地质聚合物的优势，提高粉煤灰基地质聚合物的产品定位，生产高档次的产品，将其重点应用在核废料封存，耐腐蚀的下水道管道工程、隔热保温防火等特殊工程中。
二是产品制品化。实现粉煤灰基地质聚合物产品的专业化生产，并以建筑建材制品的形式投入市场应用，可以有效地解决粉煤灰性能不稳定、激发剂掺量变化范围大、养护温度和方法多变、产品应用要求不同等问题。因为通过专业化的生产，能够很好地控制产品质量，严格按照产品标准来生产统一的或要求不同的产品。
粉煤灰基地质聚合物对减少矿产资源消耗、节约能源、保护环境，实现经济社会的可持续发展具有具有重要意义。可以预见，未来粉煤灰基地质聚合物在不断研究和发展之中，将在中国具有十分乐观的发展前景。
（转自：中国粉煤灰产业联盟）
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