煤气化渣是煤化工企业在生产过程中产生的固体废弃物,排放量巨大。目前煤气化渣的处理方式主要是填埋,不仅浪费了大量的土地资源,同时给环境也带来了严重污染,成为了煤化工企业的发展瓶颈和技术难题。因此,针对煤气化渣的资源化利用研究迫在眉睫。填料是高分子树脂制品中常用的组成材料之一,通过添加特定的填料,既可以使高分子树脂增强增韧,又能节约树脂、降低成本。目前常用树脂填料如碳酸钙、高岭石、滑石等大多为矿物型填料,其生产不仅消耗大量宝贵矿石资源,同时由于生产工艺过程较为复杂,生产成本较高。本论文以煤化工行业产出的气化渣固废为对象,通过研究其独特的理化性质和颗粒形貌特点,尝试通过一定物理化学手段制备出一种复合填料,使其成为一种低成本高附加值的填料产品来替代传统橡塑填料。煤气化过程主要产生两种尾渣,根据其排放位置和粒径大小的不同,分为煤气化细渣和煤气化粗渣。煤气化细渣主要由非晶态的球形玻璃微珠和絮状的残余炭组成。玻璃微珠的化学成分主要是二氧化硅以及金属氧化物（Al2O3、Ca O、Fe2O3等）,反应活性较高,容易和稀酸发生化学反应;残余炭表面粗糙并且结构多孔,有利于填料与基体的相容。本文针对煤气化细渣的化学特性,成功制备了介孔二氧化硅/炭复合材料并用作聚丙烯的填料,可以替代传统塑料填料重钙粉,并且制备过程简单易操作,成本低廉,能有效地实现煤气化渣的资源化利用。通过不同温度的煅烧得到了不同炭含量的煤气化细渣填料产品,并将其应用于聚丙烯的补强,探究了煤气化细渣不同炭含量对聚丙烯复合材料性能的影响。结果表明,不同炭含量煤气化细渣的添加能够增强聚丙烯复合材料的抗弯曲能力及热稳定性,但会降低其延展性。高炭含量煤气化细渣填充的聚丙烯复合材料具有较高的拉伸强度。聚丙烯复合材料的断裂伸长率、冲击强度以及弯曲强度随着炭含量的减小呈现出先增加后降低的变化趋势。这是因为炭含量减小带来的亲水性下降有利于填料与基体的相容,但活性降低以及比表面积的降低又不利于填料与基体的相容,在煅烧温度为410°C,炭含量为5.07%时,上述影响达到平衡,聚丙烯复合材料具有最好的综合性能。通过盐酸和煤气化细渣中玻璃微珠发生化学反应,酸浸溶出其中金属氧化物并形成介孔孔道,然后煅烧除去残留炭,成功制备出一种介孔球形二氧化硅材料,并将其应用于聚丙烯中,探究了介孔二氧化硅的孔结构对复合材料性能的影响。结果表明,介孔二氧化硅的添加会增强复合材料的弯曲强度和热稳定性,但使得断裂伸长率以及冲击强度降低。聚丙烯复合材料的力学强度（拉伸、冲击和弯曲强度）随着盐酸用量的增加均呈现出先增加后降低的趋势,酸溶程度过低导致球形颗粒孔结构无法充分形成,而酸溶程度过高时活性硅会与HCl反应导致孔道受到破坏。当盐酸溶液中HCl分子刚好与玻璃微珠中金属氧化物完全反应,即酸灰比为1.0时,介孔二氧化硅孔体积最大,用作填料与基体相容最佳,聚丙烯复合材料的各种性能最佳。根据上述选定的最佳酸灰比,对煤气化细渣进行盐酸酸溶造孔处理,然后煅烧控制炭含量,即可不同炭含量的介孔二氧化硅/炭复合填料,并将其用作聚丙烯填料,探究了复合填料的结构对聚丙烯复合材料性能的影响。结果表明,介孔二氧化硅/炭复合填料的添加能够显著增强聚丙烯复合材料的力学强度。随着炭含量的降低,复合填料比表面积的逐渐降低与碳硅化学键作用的减弱对填料的补强效果不利,但粒径的减小与非极性的增加对填料与基体的相容有利。在煅烧温度为450°C,炭含量为14.47%时,以上多种影响达到平衡,此时聚丙烯复合材料力学强度最好,在填料添加份数为20 phr时,聚丙烯复合材料达到最佳的拉伸强度（34.96 MPa）,基体结晶度最高（34.06%）。界面相互作用分析结果表明,炭含量为14.47%的复合填料与聚丙烯具有最大的界面相互作用参数,填料与基体的粘附能力最强。并且,复合填料的加入能够显著降低复合材料的导热系数,说明介孔二氧化硅/炭复合填料在保温隔热领域也有广阔的应用前景。通过对比复合填料和重钙粉对聚丙烯复合材料性能的影响得知,复合填料能够替代1250目重钙粉用作聚丙烯填料。目前,通过该工艺制备的复合填料已经实现量产,系列技术成功实现产业化。