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黄河淤积泥沙是一种大自然废料，量大面广，危害极大。沉积的泥沙不仅占压、沙化大量农田，同时造成当地风沙环境，污染严重，给农业生产及人们的生活带来巨大危害，对黄泥泥沙的综合整治刻不容缓。本研究以黄河泥沙为主要原料，以粉煤灰、煤矸石和页岩等为主要辅助原料，采用挤出成型技术生产高档陶瓷清水砖。由此实现了对多种固体废弃物的综合利用，改善生态环境。利用TG—DTA、SEM、XRD和XRF等测试手段，分析了黄河泥沙、页岩、粉煤灰及煤矸石等原料的特性、微观形貌和物相组成。
结果表明：用黄河泥沙制备新型墙体材料陶瓷清水砖可行，且其可塑性满足挤出成型的要求。从化学组成上看粉煤灰、煤矸石和页岩满足制砖的要求。本研究设计了Ca—Al—Si系统的H系列样品和K（Na）—Ca—Al—Si系统的K系列样品的配方组成，制备这两个系列的陶瓷清水砖，并采用TG—DTA、SEM、XRD和EPMA等测试方法对样品的性能和微观结构进行了测试分析，分析了各种性能的影响因素以及探讨了坯体烧成过程中的反应机理。结果表明：H系列中典型配方H—3和H-10配方的黄河泥沙掺量为60％。配方H—3经1120℃烧成，Wa为11.52％，Pa为23.36％，D为2.03g·cm—3，烧成抗折强度为41.04 MPa，抗压强度为45.3MPa，冻融后抗压强度为39.2 MPa；配方H-10经1120℃烧成，Wa为7.32％，Pa为16.20％，D为2.21g·cm—3，烧成抗折强度为39.31MPa，抗压强度为46.9MPa，冻融后抗压强度为40.8MPa。K系列中典型配方K—3经1120℃烧成，Wa为8.76％，Pa为18.64％，D为2.13g·cm—3，烧成抗折强度为34.90MPa，抗压强度为50.8MPa，冻融后抗压强度为45.5MPa。几个典型配方的各项性能均大大超过了GB13544—2000《烧结多孔砖》标准。坯体在烧成过程中的反应机理是：烧成温度达900～1000℃左右，熔剂K2O、Na2O、CaO及MgO与SiO2形成低共熔物，温度继续升高，脱水产物偏高岭石分子重排生成蓝晶石（Al2SiO5），CaO与Al2O3、SiO2反应生成钙长石（CaAl2Si2O8），坯体中的杂质铁与MgO、SiO2反应生成辉石（MgFeSi2O6），多余的SiO2在冷却的过程中生成α—石英。本研究还制备出了与黄河泥沙质陶瓷清水砖相适应的一次烧成的低温生料釉。最佳配方A—4—5的烧成温度为1120℃，釉面硬度为718.8MPa，白度为59.3，在以配方A—4—5为基釉的基础上制备的色釉不仅遮盖了坯体的颜色，且具有较好的发色及乳浊效果，坯釉结合性好。在小试的基础上，选取H—3配方进行了中试和大试投产，均取得了成功。在工厂的大试投产生产的陶瓷清水砖产品经980℃烧成，其吸水率为15.54％，饱和系数为0.78；冻融前后的抗压强度分别为25.4MPa、22.5MPa；产品的尺寸偏差达到优等品的要求；无石爆现象；有轻微泛霜现象。检测结果表明，大试投产生产的产品的各项指标达到GB13544—2000《烧结多孔砖》要求。此外，探讨了在大试成型、干燥、烧成中出现的生产工艺问题，提出了解决方法和途径。