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铁尾矿是铁矿石选矿过程中产生的工业废弃物,其大量堆存严重影响我国矿业的发展。本文以铁尾矿和石墨粉为原料,通过泡沫注凝-碳热还原反应烧结工艺制备了高导热铁尾矿多孔陶瓷。该成果可作为复合相变材料的支撑载体应用于太阳能水热地板采暖系统等绿色节能领域,从而将危害环境的工业废弃物转变为节能环保新材料,具有显著的经济效益和社会效益。本文首先以泥状细颗粒铁尾矿和石墨粉为原料,采用冷压成型-气氛保护烧结工艺制备了铁尾矿陶瓷,通过X射线衍射分析测定产物的物相组成及其含量,研究了石墨含量、烧结温度、保温时间对反应产物的影响,确定了合适的原料配比与烧结工艺;其次,通过泡沫注凝-碳热还原反应烧结工艺制备了铁尾矿多孔陶瓷,并研究了原料配方、料浆固相含量对多孔陶瓷性能的影响;最后对铁尾矿多孔陶瓷热导率进行了理论计算和测量。研究结果表明,烧结温度是影响铁尾矿与石墨反应生成SiC的重要因素。该反应的起始温度约为1500 ℃,随着烧结温度升高,产物中SiO2含量减少,SiC含量增多。1600℃时,SiC含量最高,是较为理想的烧结温度;延长保温时间可以使反应更加充分,在石墨含量为25 wt.%、烧结温度为1600℃的条件下,SiC含量在保温时间为2 h时最高;随着石墨含量的增加,产物中SiC的相对含量呈先增后降的趋势,1600 ℃保温2 h条件下,SiC的相对含量在石墨含量为25 wt.%时达到最大值(87 wt.%),但当石墨含量大于30 wt.%后,SiC的相对含量随着其增加而减少。在制备铁尾矿多孔陶瓷时,料浆中加入少量SiC可以防止多孔陶瓷在烧结过程中产生剧烈变形,并可提高多孔陶瓷的热导率。实验范围内较佳的SiC加入量为15 wt.%。随着料浆固含量增加,多孔陶瓷的骨架变粗,线收缩率、体积密度和压缩强度增加,而气孔率和吸水率降低。综合考虑各方面性能,当料浆固相含量为45 wt.%时,铁尾矿多孔陶瓷样品的性能最佳。采用泡沫注凝-碳热还原反应烧结工艺制备的多孔陶瓷的热导率最高可达0.69 W/(m·K),比相同孔隙率的普通铁尾矿多孔陶瓷的热导率提高20倍。