鞍山型高硅铁尾矿是铁尾矿中占有比例最大的一种类型，该类铁尾矿中含硅量高，有的含SiO2量高达83%，这种类型的尾矿一般不含有价伴生元素，平均粒度为0.04～0.2 mm。北京科技大学的研究人员以鞍钢尾矿为主要原料，利用碳热还原法合成以SiC 为主的复合粉体，为尾矿的高效利用探索一条新的途径，从而为节约土地资源，保护生态环境作出贡献。
    试验以鞍钢高硅铁尾矿为主要原料，通过计算配入不同量石墨作为还原剂。尾矿的主要化学组成（w）：SiO2 70.38％、Fe2O3 24.51％、CaO 0.63％。
    试验验采用正交设计方法，主要考察了4个因素（反应温度、配碳量、恒温时间、氩气流量）的3个水平对生成产物的影响，考虑到1 400 ℃以下SiC 产率较低，而超过1 500 ℃产率提高不明显，因此选择了1 400～1 500 ℃进行研究，设计的正交试验表如表1所示。
表1                        正交试验表
 反应温度/℃ 配碳量
n(C)︰n(SiO2) 保温时间/h 氩气流量/(L•min-1)
1 1 400 3 4 0.4
2 1 400 4 6 0.6
3 1 400 5 8 0.8
4 1 450 3 6 0.8
5 1 450 4 8 0.4
6 1 450 5 4 0.6
7 1 500 3 8 0.6
8 1 500 4 4 0.8
9 1 500 5 6 0.4
    混合料以无水乙醇为介质在聚氨酯球磨罐中湿混24 h，料浆于60 ℃烘箱中烘干，充分干燥后再干混4 h，以确保原料充分混匀，再经140 MPa机压成型。素坯采用BN埋粉，置于管式炉中进行常压烧结，炉管中连续通入Ar，并采用以下控温制度: 在60 min内从室温加热至200 ℃，200 ℃经200 min至800 ℃，保温30 min，然后以2～8 ℃•min-1的升温速率升温至1 400～1 500 ℃，保温4～8 h，自然冷却至室温；产物在马弗炉中800 ℃保温4 h，烧去残存游离碳。采用X射线衍射仪分析物相组成，并估计生成相的含量，用电子扫描显微镜观察产物形貌。
    试验结果：(1)以高硅铁尾矿为主要原料，利用碳热还原法合成了以SiC为主的复合粉体，分析了Si-C-O体系中SiO2的还原机理。(2)产物中β-SiC为主晶相，其次为FexSiy和SiO2。合成SiC粉体过程中，最主要的影响因素是配碳量，其次是反应温度；在保证配碳过量的情况下，保温时间和氩气流量对合成产物的影响不是很明显。合成SiC的最佳工艺参数为:n(C)∶n(SiO2)=5，反应温度1 500 ℃，恒温时间8 h，氩气流量0.6 L•min-1。(3)产物晶粒存在多种几何形状，其中SiC晶粒多以片状、柱状、球状形式存在，并且晶粒表面比较光滑，晶粒的尺寸分布不均匀。
（摘编自《材料导报》2010，№1）