铁尾矿基吸声陶瓷的制备与性能研究：一种环保型噪声控制材料的创新开发

为解决工业固废堆积与噪声污染双重环境问题，陕西理工大学团队创新性地以铁尾矿(IOTs)和核桃壳废弃物(WSW)为原料，在1140-1200°C烧结温度下成功制备高性能吸声陶瓷(SACs)。研究表明，1160°C烧结的样品SAC3具有最佳性能：表观孔隙率63.87%、体积密度1.19 g/cm3、抗压强度1.87 MPa，在1000-6000 Hz频段平均吸声系数达0.67。该研究为铁尾矿高值化利用和城市噪声治理提供了经济环保的新方案。

　　

随着中国"双碳"战略的推进，工业固废资源化利用成为迫切需求。2024年我国铁尾矿(IOTs)年产量达5.4亿吨，占尾矿总量50%以上，不仅占用土地，还造成土壤和地下水污染。与此同时，建筑行业对矿物资源的需求激增与优质资源枯竭的矛盾日益突出。传统吸声材料存在成本高、固废利用率低等问题，开发兼具环保性和功能性的新型材料势在必行。

陕西理工大学研究团队在《Materials Chemistry and Physics》发表的研究中，创新性地将铁尾矿与核桃壳废弃物(WSW)结合，通过调控助熔剂成分避免完全致密化，在1140-1200°C相对低温区间成功制备出高性能吸声陶瓷(SACs)。研究采用X射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜(FESEM)分析物相与微观结构，测试了色度参数、吸水率、体积密度、抗压强度和吸声性能等指标。

材料与配方
以陕西商洛的铁尾矿(含SiO₂、MgO、Fe₂O₃等)、核桃壳废弃物、长石和石英砂为主要原料，基础配方含70wt.%铁尾矿。XRF分析显示原料含滑石、镁角闪石等主相，为材料提供骨架结构。

铁尾矿表征
XRD证实原料以滑石(PDF#73-0147)、镁角闪石(PDF#85-2158)为主相，含少量白云石和石英。这种多元矿物组合有利于低温烧结时形成多孔结构。

结论
最优样品SAC3在1160°C烧结时呈现63.87%的高孔隙率和0.69的峰值吸声系数(2500 Hz)。微观结构显示材料含有大量微米级不规则孔隙，这是优异吸声性能的关键。研究实现了铁尾矿利用率>70%的技术突破，较传统工艺降低烧结温度100°C以上。

该研究的创新性体现在三方面：首次将铁尾矿与核桃壳废弃物协同利用，开发出"固废增值-噪声治理"双效材料；提出通过控制助熔组分实现"适度致密化"的新策略；为城市交通噪声治理提供了可产业化的解决方案。陕西省科技厅项目(2020GY-314)和陕西理工大学基金(SLGRCQD2021)的支持，彰显了该研究的应用价值与社会效益。