牦牛坪稀土矿床作为四川省最大的稀土产地,稀土原矿经选别回收氟碳铈矿、重晶石和萤石后,产出大量的稀土尾矿。如何实现该稀土尾矿的高质化利用,是缓解稀土尾矿堆存所带来的环境问题并实现其资源化利用的关键。本论文以稀土尾矿为主要原料,辅助加入高岭土尾矿和长石尾矿以满足烧制陶瓷配方要求。采用直接发泡法制备多孔陶瓷,研究了各尾矿的矿物组成、化学成分、多孔陶瓷坯体配方、发泡剂种类及用量以及烧结制度对多孔陶瓷各项性能的影响,并结合正交实验对多孔陶瓷的工艺参数进行了优化。论文主要结论如下:(1)稀土尾矿主要物相为石英、钠长石、微斜长石、云母、方解石,化学组成主要为Si O₂、Al₂O₃、Ca O、Fe₂O₃、K₂O以及少量的Ca F₂和Sr O;高岭土尾矿主要物相为高岭石,并含有少量的黄铁矿、锐钛矿及方解石,化学组成主要为Si O₂、Al₂O₃、Ti O₂、Fe₂O₃以及Ca O;长石尾矿的主要物相为石英、钠长石以及钾长石,化学组成主要为Si O₂、Al₂O₃、K₂O、Na₂O以及Fe₂O₃。(2)以稀土尾矿为主要原料,辅助添加高岭土尾矿与长石尾矿,结合K₂O-Al₂O₃-Si O₂三元相图进行多孔陶瓷配方设计,确定陶瓷坯体配方为稀土尾矿60%、高岭石尾矿15%,长石尾矿25%,该配方所在区域为三元相图中白榴石的组成范围。(3)选用碳粉、碳酸钙、可溶性淀粉以及碳化硅为发泡剂,通过对四种发泡剂发泡机理的分析以及试样性能的比较,碳化硅作为制备多孔陶瓷的发泡剂最为适宜。碳化硅用量为1%时,多孔陶瓷的综合性能最优,其气孔率、抗折强度、体积密度以及吸水率分别为68.2%、2.08 MPa、670 kg/m³以及1.4%。(4)单因素实验确定制备多孔陶瓷适宜工艺条件:当碳化硅用量为0.5%,烧成温度为1140℃、保温时间为20 min,预烧温度为1020℃、预烧时间为40 min,试样气孔率、抗折强度、体积密度以及吸水率分别为73.5%、1.72 MPa、438 kg/m³以及1.5%。(5)为优化多孔陶瓷工艺参数,通过设计烧成温度、保温时间、预烧温度、预烧结时间以及发泡剂用量的五因素四水平的正交实验,确定多孔陶瓷的最佳工艺条件。结果表明:烧成温度是影响多孔陶瓷各项性能最主要的因素;最佳工艺条件为烧成温度为1145℃,保温时间为15 min,预烧温度为1030℃,预烧时间为40 min,碳化硅用量为0.5%,所制得试样气孔率、抗折强度、体积密度、吸水率以及导热系数分别为76.2%、1.37 MPa、387 kg/m³、2.3%以及0.051 W/m·K。(6)本论文以稀土尾矿为主要原料,采用直接发泡法所制得的多孔陶瓷满足T/CECS 480-2017《发泡陶瓷保温板应用技术规程》性能要求,可充当墙外保温系统的隔热保温材料。