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近些年,我国陶瓷工业发展迅速,高氧化铝含量的优质铝矾土储量迅速下降,各个矿区的生态环境正在逐步恶化,优质铝矾土的供需失衡问题逐渐显现出来。基于陶瓷工业的发展现状和国家节能减排的发展理念,我们的研究主要集中在两方面:一方面,提高采用优质铝矾土为原料所制备陶瓷材料的性能,尽可能使有限铝矾土资源的作用发挥到更大;另一方面,以铬铁合金尾渣、铝矾土尾矿等固体废弃物代替优质铝矾土制备高强度陶瓷材料,减少优质铝矾土的使用。最后,基于陶瓷材料的化学组成和矿物组成特点,以不同系统陶瓷材料的性能最佳配方作为最终配方,成功制备了 86 MPa级别的刚玉质陶粒支撑剂、52 MPa级别的MgO-A12O3-SiO2系统陶粒支撑剂和52 MPa级别的K2O-Fe2O3-FeO-Al2O3-SiO2系统陶粒支撑剂。(1)以二级铝矾土为主要原料,当复合添加剂的添加量为锰矿石2wt%、白云石4 wt%时,在1350℃下保温30 min所制备的陶瓷材料抗弯强度高达265.37 MPa,研究了锰矿石和白云石作为复合添加剂对铝矾土基刚玉质陶瓷的作用机理;同时,以二级铝矾土为主要原料,当镁矿石的添加量达到7 wt%时,在1350℃下保温30 min所制备的陶瓷材料抗弯强度高达291.64MPa,研究了镁矿石作为添加剂对铝矾土基刚玉质陶瓷的作用机理。选择抗弯强度最高的配方(二级铝矾土 92 wt%、粘土 1wt%、镁矿石7 wt%)制备陶粒支撑剂,所制备的刚玉质陶粒支撑剂破碎率低至4.88%(闭合压力:86 MPa),体积密度最高为1.86 g/cm3,达到了 12.5K级。制备的高强度铝矾土基刚玉质陶瓷可在某些领域取代氧化铝陶瓷,降低氧化铝陶瓷的生产成本,使得铝矾土的作用达到更大化。(2)以铬铁合金尾渣和二级铝矾土为主要原料,通过高温烧结成功制备了 MgO-Al2O3-Si02系统陶瓷,锰矿石作为添加剂,经过配方优化,在1320℃下成功制备出抗弯强度高达177.7 MPa的陶瓷材料,系统的研究了其烧结机理,以及锰矿石对该系统陶瓷的增强机理。选择抗弯强度最高的配方(铬铁合金尾渣45 wt%、二级铝矾土 52 wt%、粘土 2 wt%、锰矿石1 wt%)制备陶粒支撑剂,其破碎率为5.08%(闭合压力:52 MPa),视密度为3.03 g/cm3,达到了 7.5K级,铬浸出的浓度仅为0.0198mg/L。高强度的MgO-Al2O3-SiO2系统陶瓷具有广阔的应用前景,同时为固体废弃物铬铁合金尾渣的高效利用提供了一种简便的方法。(3)以铝矾土尾矿为主要原料,配合少量的二级铝矾土,通过高温烧结成功制备了K2O-Fe2O3-FeO-Al2O3-SiO2系统陶瓷,经过配方优化,在1 130℃下成功制备出抗弯强度高达197.41 MPa的陶瓷材料,对其超低温烧结机理进行了系统的研究。选择抗弯强度最高的配方(铝矾土尾矿85wt%、二级铝矾土 14wt%、粘土1 wt%)制备陶粒支撑剂,其破碎率为4.65%(闭合压力:52MPa),视密度为2.78g/cm3,达到了 7.5K级。超低温度烧结的高强度K2O-Fe2O3-FeO-Al2O3-SiO2系统陶瓷具有广阔的应用前景,同时为固体废弃物铝矾土尾矿的高效利用提供了一种简便的方法。