利用煤矸石碳热还原氮化法制备Sialon材料,以及β-Sialon-Al₂O₃、β-Sialon-SiC等复相材料是煤矸石资源化高值利用的有效途径之一。在碳热还原氮化反应过程中,煤矸石中的矿物质之间、矿物质与添加剂、矿物质与煤矸石中的碳等发生相互反应形成新物相,是利用煤矸石碳热还原氮化法制备Sialon等耐火材料的理论依据。因此研究碳热还原氮化反应过程下煤矸石中矿物质的演变行为,对利用煤矸石制备Sialon等功能耐火材料具有重要的意义。本论文利用X射线衍射仪和扫描电子显微镜等研究煤矸石中矿物质在高温不同条件下的演变行为。文章首先考察了不同煤矸石中矿物质在氮气气氛下的碳热还原氮化反应情况,以及气氛对煤矸石中矿物质反应情况的影响,在此基础上进一步探索了氮气气氛下,煤矸石中矿物质之间的相互作用及矿物质与有机质和无机组分的反应机理,具体研究了煤矸石中碳含量、碳微晶结构和部分无机组分含量对矿物质碳热还原氮化反应的影响,得到了以下主要结论:（1）高温氮气气氛下,主要矿物组成为高岭石与石英的四种煤矸石中,具有较高含碳量的平朔和柳林煤矸石中矿物质在1300℃以上可以发生碳热还原氮化反应,而碳含量较低的中阳煤矸石碳热还原氮化反应难以进行,同时Fe₂O₃和CaO等易熔氧化物含量较高的灵石煤矸石也难以发生碳热还原氮化反应。（2）高温不同气氛下,只通入Ar时,高温样品中的莫来石在1300℃时开始发生碳热还原反应生成碳硅石（SiC）;只通入N₂时,莫来石在1300℃时发生碳热还原氮化反应生成β-Sialon相和刚玉相（Al₂O₃）;当先通入Ar并停留1h后通入N₂停留2h时,样品中生成的碳硅石在通入N₂后转化为β-Sialon相,且中间体碳硅石的生成能够明显促进莫来石向β-Sialon相的转化。当煤矸石中碳含量较低时,热处理过程中难以同时生成SiC相和Sialon相。（3）含碳物质的加入,可促进中阳煤矸石中矿物质碳热还原氮化反应的发生,且β-Sialon相生成量与碳微晶结构层片间距的大小成正比关系。层片间距越大,含碳物质反应活性越高,越有利于促进煤矸石中矿物质碳热还原氮化反应的进行。（4）煤矸石中CaO、Fe₂O₃和MgO等组分的加入对高温下矿物质的碳热还原氮化反应有重要的影响。在1400℃,N₂气氛下,随着CaO含量增加,莫来石与CaO更趋于向钙长石（CaO·Al₂O₃·2SiO₂）转化;随着MgO含量增加,样品熔点降低,在高温下发生烧结现象,阻碍碳热还原氮化反应的进行;当煤矸石中Fe₂O₃含量低于5%时,Fe₂O₃的存在对矿物质碳热还原氮化反应的影响较小;但当Fe₂O₃含量高于5%时,样品容易发生烧结现象,抑制氮化反应的进行。