粉煤灰是燃煤电厂的固体废弃物,粉煤灰空心微珠是从其中提纯出来的一种球形漂珠,具有原料易得、耐高温、质轻、流动性好的特性,因此被广泛应用在塑料、人造革、航天器等领域。但由于空心微珠是光滑球体,硬度高和带色严重等缺陷,应用于聚合物时容易引发结合界面开裂,加工设备磨损严重和不适用于填充浅色材料等问题,因此制约了其在填料领域的发展。基于Mg（OH）₂、ZnO和Al₂（SiO₃）₃等无机材料具有硬度低,白度高和阻燃等特性,本文选用微米级空心微珠为原料,经过煅烧预处理,采用非均匀形核法,通过在粉煤灰空心微珠表面包覆Mg（OH）₂、ZnO、Al₂（SiO₃）₃对其进行无机改性,制备了包覆效果良好、白度高的核-壳结构复合阻燃粉体。通过单因素试验和正交试验探究了各试验因素对白度的影响规律和最佳工艺条件;采用白度仪、Zeta电位仪、红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、粒度仪、比表面积仪、热重分析仪等现代仪器,测定并表征粉煤灰空心微珠改性前后的白度值、化学组成及组分含量、包覆层形貌、比表面积、粒度大小和分布。煅烧试验结果表明:在马弗炉里以815℃温度下煅烧2 h,粉煤灰空心微珠白度从13.7提高至27.1。粉煤灰空心微珠表面包覆Mg（OH）₂试验结果表明,单因素试验最佳工艺条件为:包覆量为50%,NaOH和MgSO₄溶液的浓度分别为0.3 mol/L和0.15 mol/L,包覆剂以7mL/min滴加速度并流双加,反应温度为80℃,粉煤灰空心微珠固液比为1:5,反应时间为30 min,溶液p H=12,在此条件下,复合粉体白度为51.2。正交试验结果表明滴加速度、固液比和反应时间对复合粉体白度有显著影响,正交试验最佳工艺条件为:包覆量为70%,包覆剂滴加速度为5 mL/min,反应温度为90℃,溶液p H=10,空心微珠固液比为1:5,反应时间为90 min,在此条件下,复合粉体白度为55.3。粉煤灰空心微珠表面包覆ZnO结果表明以Zn（OH）₂作为前驱体,单因素试验最佳工艺条件为:包覆量为90%,NaOH和ZnSO₄溶液的浓度分别为0.3 mol/L和0.15 mol/L,包覆剂以2 mL/min滴加速度并流双加,反应温度为80℃,固液比为1:8,反应时间为30 min,溶液p H=9,105℃下干燥,在此条件下,复合粉体白度为58.3。正交试验结果表明固液比、反应温度对复合粉体白度有显著影响,正交试验得到的最佳工艺条件为:固液比为1:8,反应温度为70℃,p H=9,滴加速度为3 mL/min;在此条件下,复合粉体白度为62.6。粉煤灰空心微珠表面包覆Al₂（SiO₃）₃正交试验结果表明反应因素Al:Si物质的量之比和反应温度对复合粉体白度有显著影响;正交试验得到的最佳工艺条件为:包覆量为110%,Al:Si物质的量之比为1:1,包覆剂滴加速度为4 mL/min,反应温度为70℃,溶液p H=13,固液比为1:10,在此条件下,复合粉体白度为58.3。现代仪器对煅烧预处理前后和无机包覆粉体表征结果表明,煅烧后空心微珠表面更光滑,比表面积从3.692 m²/g减小至2.471 m²/g,粒径减小,白度从13.7增加至27.1;无机包覆改性后,表面分别包覆了厚度为13.36 nm的薄片状Mg（OH）₂,比表面积由2.471 m²/g增加至30.992 m²/g;包覆了直径约为46 nm的六棱柱状ZnO,比表面积由2.471 m²/g增加到10.361 m²/g;包覆了直径为50 nm左右的无定型非晶态集合体Al₂（SiO₃）₃,比表面积由2.471 m²/g增加到24.205 m²/g。在溶液酸碱性不同的环境下,包覆层与基体之间存在不同类型的静电引力,而且两者之间不仅羟基相互作用,而且离子之间发生吸附、交换作用,产生化学键力,有利于核-壳结构牢固结合。包覆剂在溶液中溶解成离子,离子在热力学动力下运动,从过饱和溶液中析出成核,在相变和过饱和度驱动力的作用下,在微珠的活性部位结晶生长,形成片状Mg（OH）₂或柱状ZnO晶体。若溶液过饱和度过大,则易形成无定型Al₂（SiO₃）₃非晶体沉淀。