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赤泥是以铝土矿为原料生产氧化铝过程中产生的固体废渣。我国是氧化铝生产大国,赤泥产量约占全球1/3以上,不仅产量大,而且带来巨大的环境污染和安全隐患。同时我国也是一个钢铁产量大国,每年因为提炼钢铁而产生的铁尾矿也成为了重要的污染源,据不完全统计,我国累计堆存的铁尾矿总量达到了2×109t。而随着我国经济的迅猛发展,对于能源的需求越来越大,而我国70%以上的能源是由煤炭发电提供的,随着有限煤炭资源的消耗,寻求新的能源替代品成为各国竞相发展的重点,而作为清洁、无限性的太阳能成为世界瞩目的焦点。为了将赤泥和铁尾矿等工业废渣综合环保利用起来,同时考虑到能源利用的紧张形势,故本研究将上述工业废渣应用于太阳能发电的蓄热材料方面,以求达到既环保综合利用工业废渣又能开拓新的太阳能蓄热材料的目的。本文前期以山东拜尔赤泥、山东页岩、山东滑石、山铝钾长石、林州钠长石、山东石英为主要原料设计了P系列配方,通过干法球磨、半干压成型、无压烧结法制备了"K-Al-Si"系太阳能蓄热陶瓷材料。利用XRD、SEM等测试手段对P系列配方样品进行了性能和微观结构测试。结果表明：以山东拜耳赤泥为主原料制备太阳能蓄热材料的设想是可行的。1080℃烧成制备的P-4样品的总体性能较优,其中样品的气孔率为7.82%、吸水率为3.07%、体积密度为2.55g·cm-3、抗折强度为46.66MPa、热震(室温-800℃,空气中冷却)30次后不开裂,且热震30次后的抗折强度为38.51MPa(强度损失率为17.47%),热震30次后的质量损失率为0.009%,样品的热膨胀系数为11.24×10-6℃,且在600℃时,导温系数为5.709×10-3cm2.s-1、比热容为6.9295×10-1J·(g·K)-1、热导率为10.237×10-1w·(m·K)-1、蓄热密度为415.77kJ-kg"1。相组成分析表明P系列配方样品热震前后主晶相均为赤铁矿、鳞石英、硅线石、钠长石。为了提高赤泥质陶瓷蓄热材料的抗热震性,又在P系列配方实验的基础上设计了G系列6组不同的配方组成,利用XRD、SEM等测试手段对G系列配方样品进行了性能和微观结构测试。结果表明：加入大冶硅灰石可以有效地提高样品的抗热震性。1040℃下烧成的G-4样品的性能优良,其气孔率为39.17%、吸水率为21.27%、体积密度为1.89g·cm-3、抗折强度为33.32MPa、热震(室温-800℃,空气中冷却)30次不开裂,月30次热震后的抗折强度为32.47MPa(强度损失率为2.56%),样品的热膨胀系数为10.48x10-6℃-1(比P-4的热膨胀系数减小了6.76%),且在600℃时,导温系数为4.368×10-3cm2·s-1、比热容为7.4214×10-1J·(g·K)-1(比P-4配方提高了7.10%)、热导率为7.273×10-1W·(m-K)-1、蓄热密度为445.28kJ-kg-1(比P-4配方提高了7.10%)。相组成分析表明G-4样品热震前后的主晶相均为赤铁矿、鳞石英、钠长石、钙长石、蓝晶石。G系列配方虽然提高了赤泥质陶瓷蓄热材料的抗热震性能,但是相应的其强度也降低了,所以为了能够在原有抗热震性能优良的前提下,继续提高样品的强度和抗热震性,本实验在P系列最优配方P-4和G系列最优配方G-4的基础上通过添加Si3N4和SiC设计了L系列配方,利用XRD和SEM等测试手段对1040℃下烧成的L系列样品进行了性能和微观结构的测试,结果表明：加入Si3N4可以有效地提高样品的强度和抗热震性。在1040℃下烧成的L-1样品的性能优良,其气孔率为39.62%、吸水率为19.05%、体积密度为1.96g·cm-3、抗折强度为41.16MPa、热震(400-800℃)30次不开裂,且30次热震后的抗折强度为39.62MPa(强度损失率为3.74%),样品的热膨胀系数为10.47×10-6℃-1(比G-4的热膨胀系数减小了),且在600℃时,导温系数为4.533×10-3cm2.s-1、比热容为5.9058×10-1J·(g·K)-1、热导率为5.852×10-1W·(m·K)-1、蓄热密度为354.35kJ·kg"1。相组成分析表明L-1样品热震前后的主晶相均为赤铁矿、鳞石英、钠长石、钙长石、蓝晶石、氮化硅。在进行赤泥质陶瓷蓄热材料研究的同时,本研究还对本钢铁尾矿质陶瓷蓄热材料进行了前期探索。以本钢铁尾矿、山东页岩、山铝钾长石、林州钠长石、鹤壁铝矾土为主要原料设计了H系列配方。利用XRD、SEM等测试手段对H系列配方样品进行了性能和微观结构测试。结果表明：以本钢铁尾矿为主原料制备太阳能蓄热材料的设想也是可行的。1120℃下烧成的H-3配方较优,其样品的气孔率为21.47%,吸水率为10.26%,体积密度为2.09g·cm-3,抗折强度为59.02MPa,抗热震性能在400-800℃条件下30次不开裂,热震30次后的强度为56.78MPa,热震强度损失率为3.79%,样品的热膨胀系数为10.55×10-6℃-1,在600℃时,导温系数为4.039×10-3cm2·s-1、比热容为1.0087x10-1kJ·(kg·K)-1、热导率为8.413×10-1W·(m-K)-1、蓄热密度为605.22kJ·kg-1。样品的相组成分析表明主晶相为鳞石英(SiO2)、刚玉(a-Al2O3)、赤铁矿(Fe203)。本实验除对基体材料进行了研究外,还试验了用于潜热-显热复合陶瓷蓄热材料的封装剂和PCM的研究。通过试验各种封装剂配方组成,得到最优的封装剂配方,其中赤泥质的最优封装剂配方组成为：赤泥基材添加量50wt%,合成革青石粉添加量35wt%,KNO3添加量5wt%,硼熔块添加量10wt%；铁尾矿质的最优封装剂配方组成为：铁尾矿基材添加量80wt%,硼熔块添加量20wt%。通过SEM测试,可知最优配方的封装剂与基材的结合性良好,能够紧密地结合在一起。通过对NaCl和MgCl2进行包裹,并对包裹的球体进行SEM测试可知,赤泥质陶瓷蓄热球包裹MgCl2的效果良好,MgCl2与基材的相容性良好；而铁尾矿制陶瓷蓄热球包裹NaCl效果良好,NaCl与基材的相容性良好。