为了减少废弃尾矿砂的大量堆积以及由此产生的生态危害，获得其再资源化的新途径，本文首次将铁尾矿砂作为基材应用到保温材料领域，创建了将其微纳米化的简易方法，并采用常温干燥养护的方法制备了一种以微纳米铁尾矿砂为主要基材，掺混SiO2气凝胶、纤维素醚和玻璃纤维等外加剂的新型保温隔热复合材料。以导热系数为衡量标准，选择四因素三水平正交试验对微纳铁尾矿砂/SiO2气凝胶复合材料四个主要影响因素(微纳米铁尾矿砂粒径、SiO2气凝胶掺量、羟丙基甲基纤维素掺量和玻璃纤维掺量。)进行了正交优化，并获得了其影响因素主次和最优配方。借助微观影像测试分析，对比了铁尾矿砂微纳米化前后微观结构的变化，观察了掺混物质对以微纳铁尾矿砂为基料的复合材料微观结构的影响，成功借助Matlab以及ImagePro-Plus6.0(以下简称为IPP6.0)对得到的微观影像进行了定量分析，并与实验测得的真实数据进行了可行性对比验证。探讨了微纳米化对铁尾矿砂物理性质和保温性能的影响以及SiO2气凝胶对材料保温隔热性能的改善作用。并在正交实验的最优配方基础上，制备了微纳铁尾矿砂/SiO2气凝胶复合材料系列试件，结合微观分析，实验研究了铁尾矿砂粒径、SiO2气凝胶掺量、羟丙基甲基纤维素掺量和玻璃纤维掺量等各个因素的变化对微纳铁尾矿砂/SiO2气凝胶复合材料的密度、孔隙率、导热系数和抗压强度等性能的影响规律，并获得了许多拟合良好的关系函数。获得主要研究结果如下：
　　(1)由主体成分含量分析，铁尾矿砂可作为实际工程中一种廉价的胶凝材料新资源。铁尾矿砂微纳米化的最终研磨中位粒径d(0.5)大概控制在0.2μm左右较合适，相应研磨时间取120min，此时可以得到最优的经济效益。
　　(2)正交实验结果为：当铁尾矿砂粒径为0.2μm以及气凝胶、羟丙基甲基纤维素和玻璃纤维的掺量分别为20％、0.6％和1％时配方最优，此时复合材料具有最小的导热系数，为0.065W/(m?K)，抗压强度为1.938MPa；影响因素主次为：铁尾矿砂的粒径影响最大，SiO2气凝胶掺量影响次之；纤维素醚和玻璃纤维掺量影响相对较小。
　　(3)实验结果已证实，由于铁尾矿砂粒径微纳米化使其比表面积大幅增加且导热系数大幅减小，粒径为0.2μm左右的铁尾矿砂相较于初始粒径27μm的铁尾矿砂其比表面积增加了28.05m2/g，导热系数下降了0.5748W/(m?K)，这一现象为铁尾矿砂在保温隔热领域的应用提供了新的思路。
　　(4)研磨后的铁尾矿砂内部结构紧实，不像研磨前存在大量的块状物，研磨后没有块状物且表面较光滑平整。颜色上，研磨前铁尾矿砂颜色偏黄，而微纳米铁尾矿砂由于其粒径的减小颜色更趋近于黑灰色，保水性上，微纳米铁尾矿砂的保水性较初始尾矿砂明显增强。
　　(5)外加剂改善了基体紧实的结构，材料变得疏松多孔且出现更多的空洞和缝隙。通过扫描电镜观察各成分在复合材料中的存在状态，发现SiO2气凝胶散落于基质上且表面光滑完整，没有受到尾矿砂水化阶段的影响，气凝胶疏松多孔的结构极大改善了基质本身紧实的基体。
　　(6)当添加20％的气凝胶时，0.2μm、0.6μm、1.0μm铁尾矿砂/SiO2气凝胶复合材料的导热系数下降百分比分别为85.58％、74.77％、20.52％。可见SiO2气凝胶的加入对不同粒径的微纳米铁尾矿砂导热系数都有一定的改善作用，但对粒径较小的铁尾矿砂改善效果会更加显著。
　　(7)放大倍数在1000～5000倍的影像量化得到的孔隙率与实际测得的孔隙率较符合，因此图像定量分析过程中选择的影像放大倍数不宜过大或过小，最适宜的放大倍数应该在1000～5000倍之间。
　　(8)微纳铁尾矿砂/SiO2气凝胶复合材料具有隔热保温和价廉且轻薄的优势，将其用于建筑隔墙结构中在节能、低成本和增加容积率等方面具有重要价值。
　　(9)尾矿砂基复合材料的密度随着尾矿砂粒径的减小而减小，孔隙率随着尾矿砂粒径的减小逐渐增大，粒径从2.0μm减小到0.2μm，密度下降了23.75％，孔隙率增加了15.8％。导热系数随着粒径的减小呈现减小的趋势，即尾矿砂粒径越小，导热系数越小，保温效果越好；抗压强度随着尾矿砂粒径的增加呈现递增的趋势。
　　(10)尾矿砂基复合材料的密度、导热系数、抗压强度均随SiO2气凝胶掺量的增加而减小，但孔隙率随着气凝胶掺量的增加而增加。故掺加SiO2气凝胶可有效提高尾矿砂基复合材料的保温隔热效果，但从材料强度考虑只宜少量掺加，当气凝胶掺量为25％时，复合材料的抗压强度与未添加气凝胶的对照组相比下降了57.48％。当气凝胶掺量在10％～20％之间对复合材料的孔隙率影响最大，此时密度减少了14.78％，孔隙率增加了27.47％，导热系数下降了76.53％。