摘 要石墨是一种无机非金属材料，遍布于我国的四川、内蒙等二十多个省份，广泛的被应用于润滑材料，耐火材料，国防部门，航空航天等多种领域。随着我国石墨材料应用的愈加广泛，石墨的消耗量逐年增加，产生的大量尾矿不仅会占用大量的土地，还会对环境中的土壤资源，水资源，等造成一定的污染，长期堆积还可能存在一定的安全问题。本课题以石墨尾矿作为研究对象，通过固相烧结具有一定的形貌和硬度，然后加工成陶瓷材料。使用热分析法分析尾矿材料的烧结温度范围，X射线衍射法，扫描电子显微镜测试法表征尾矿的物相组成和显微形貌，阿基米德法测量尾矿陶瓷的体积密度，万能实验仪测量尾矿陶瓷的抗弯曲强度和破坏载荷等方法，研究物相组成和显微形貌对石墨尾矿基陶瓷力学性能的影响。同时通过掺杂一定比例的Al2O3来改善尾矿基陶瓷的力学性能，判断其作为新型建筑墙体材料或是公路基体材料的可行性，以此来大幅度减少石墨尾矿堆积的问题，实现资源的合理应用，为尾矿的综合利用提供可行的方案。
目 录
第一章 绪论 1
1.1石墨尾矿材料 1
1.1.1石墨尾矿材料简介 1
1.1.2石墨尾矿堆积的危害 1
1.2石墨尾矿的研究意义 2
1.2.1石墨尾矿研究现状 2
1.2.2存在的问题及解决办法 3
1.3制备方法及研究思路 3
1.3.1尾矿基陶瓷材料的制备方法 3
1.3.2尾矿基陶瓷的研究思路 4
第二章 实验研究 5
2.1原料与使用试剂 5
2.2实验仪器与设备 5
2.3尾矿基陶瓷材料制备工艺 5
2.4样品性能测试 7
2.4.1差热热重分析 7
2.4.2物相组成分析 8
2.4.3微观形貌分析 8
2.4.4体积密度表征 8
2.4.5力学性能分析 9
第三章 尾矿基陶瓷材料基体的性能研究 10
3.1尾矿基陶瓷材料的差热热重分析 10
3.2尾矿基陶瓷材料的物相组成分析（XRD） 10
3.3不同烧结温度的显微形貌分析（SEM） 11
3.4不同烧结温 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: #351916072# 
度尾矿基陶瓷的体积密度分析 12
3.5尾矿基陶瓷材料的力学性能分析 13
第四章 氧化铝掺杂尾矿基陶瓷材料性能研究 15
4.1掺杂尾矿基陶瓷材料的物相组成分析（XRD） 15
4.2掺杂氧化铝尾矿基陶瓷的体积密度分析 15
4.3掺杂尾矿基陶瓷材料的力学性能分析 16
第五章 结论 18
参考文献 19
致谢 21
第一章 绪论
1.1石墨尾矿材料
1.1.1石墨尾矿材料简介
石墨是一种应用非常广泛的无机非金属材料，除了常用于制造各种防锈涂料，电极材料，润滑剂，耐火材料，绝缘材料等，在国防工业，航空航天，大型机械等方面也发挥着重要的作用[1]。我国的石墨储量非常丰富，总产量也居世界第一，产地遍布我国河北，内蒙，河南，山东等多个省份。但由于石墨是一种不可再生资源，随着其应用领域的愈加广泛，石墨消耗与日递增，生产石墨材料大多采用浮选工艺，而每一吨石墨材料的生产，都会伴随着大量的废液和尾矿材料的排出。
在石墨生产的过程中，常常会排放出一些矿浆，这些矿浆冷却后会形成一定的固体物料，这就是石墨尾矿，也是石墨生产过程中最为主要的废弃物。由于石墨尾矿数量众多，价格低廉，其中含有的有回收价值的物料较少，常常被大面积的放至于尾矿仓库中，其占地面积很广，占用大面积的土地资源的同时，经过长时间的堆放，还会使其中部分有害的物质渗入土壤或是飘散在空气中，造成土地和空气污染。
石墨尾矿中主要包含一些石英，黏土，长石，方解石等原料以及少量剩余石墨[2]。石墨尾矿颜色呈灰色，粒度分布不均，经过一定的研磨、过筛过程之后，对其进行的热分析可以知道它的烧结温度范围，由于其中存在这一些方解石之类的原料，降低了石墨尾矿的烧结温度，且石墨尾矿烧结温度范围比较窄[36]。由于其数量多，易于处理，可大范围作为填充物料等形式使用。可以考虑作为大范围的公路基体材料或者是新型建筑材料的原料。
1.1.2石墨尾矿堆积的危害
我国的石墨储量非常丰富，随着科学技术的进步，石墨消耗的越来越多，同时伴随着大量的尾矿无处安放，尾矿堆积会造成很多恶劣的影响。
首先，大量废弃的尾矿堆积，占用的大量的土地面积，使原有的土地资源得不到合理的利用，当今我国人口不断增加，土地资源越来越紧张，尾矿一直堆积在土地上，是一种很严重的资源浪费；其次，在尾矿大面积堆积的过程中，其中很多有害有毒的物质很有可能渗透进土壤中，随着时间的推移，甚至可能会对地下水体造成一定的污染，最后导致植被覆盖率降低，社会环境遭到破坏；尾矿虽然是生产石墨的过程中的废料，但是其中仍然含有一些有价值的矿物原料和大量的金属元素，如果可以通过一定的萃取措施或者某些反应措施将其中的有价值的金属元素或矿物提取出来，那么堆积成山的尾矿将会变成一座拥有大量财富的宝山，任其大量堆积浪费了大量的可利用的资源；尾矿的颗粒分布也非常广泛，有很多微小的颗粒容易飘散在空气中，增加目前亟待解决的大气污染问题；在尾矿堆积过多的地方，如果长期降水量较多，很有可能造成泥石流，危害人们的生命财产安全，同时会造成大量的水土流失，导致土地荒漠化[7]。
当前我国石墨的消耗量不断增加，就如何处理大面积的尾矿堆积问题成了目前许多学者研究的课题，如何将所谓的“废料”通过一定的手段使之成为具有使用价值的工业原料，从而在根源上解决尾矿堆积的问题，加强资源上的循环利用，在某种意义上做到变废为宝。
1.2石墨尾矿的研究意义
1.2.1石墨尾矿研究现状
我国目前是世界上石墨消耗量最大的国家，用于国防，航空航天，电池等多种领域。但是对于尾矿材料的处理，我国相对落后于国外许多国家，但是近几年大量学者投身于尾矿材料的研究，也使得我国在尾矿材料的处理方面取得了一些进展。对尾矿的处理主要集中在以下几个方面。
由于石墨尾矿中含有部分高价的金属元素和少量的稀有矿石，例如金红石等等[8]。目前，就有学者在尾矿材料中通过一些沉淀的方法萃取出少量有价值的原料，但是限于成本等各方面都的原因，并未被大量采用。但这无疑是尾矿处理研究中一项重大的突破，如果能够发现一些较为简单的处理工艺获取尾矿中有价值的成分，对尾矿材料进行多次循环利用，那将会节约大量的资源，也会解决目前困扰许多人的尾矿堆积的问题。所以说，提取出石墨尾矿有价值的成分是尾矿研究中非常有意义的一个措施。

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