随着铁矿石资源日趋紧缺，高铝铁矿的需求量逐渐增加，形成了大量的高炉高铝渣，其中的氧化物组分Al2O3、MgO、SiO2含量占总渣量的55%以上。本课题着眼于冶金渣循环利用的角度，研究了高铝炉渣中Al2O3、MgO、SiO2的回收以及用于堇青石合成的研究；而堇青石是一种具有良好热学性能的无机材料。本研究以期实现冶金固体废弃物高炉渣的高效利用，同时也为堇青石的制备开发出一条新的工艺路径。研究通过对高炉水淬渣的酸解、过滤分离、溶胶陈化、煅烧等流程成功制备出产品纯度较高的堇青石粉末。主要研究成果如下：(1)本实验利用纯试剂模拟高炉渣酸解液组成，即镁铝硅酸硫酸体系，采用溶胶-凝胶法制备干凝胶，然后通过在不同温度下煅烧得到最终产品。利用X-射线衍射与红外光谱对产物进行分析对比，结果显示：通过1200℃-1300℃煅烧后产物主晶相即为α-堇青石相，说明通过硫酸盐体系制备堇青石工艺可行。(2)在高炉渣原料的改性预处理过程中，为了使高炉渣活性增强能完全酸解，研究了高炉渣粒径、酸渣比、硫酸浓度等参数。实验结果表明：在水淬高炉矿渣粒径小于80μm，酸渣比为1:15，硫酸浓度为1.1mol/L条件下进行酸解反应，即可使高炉渣酸解完全。(3)通过对实验工艺的探索和反应参数的筛选，最终得出通过溶胶凝胶法，利用高炉渣为原料成功制备堇青石的工艺为：在将粒径低于80μm的高炉渣，以酸渣比为1:15的比例下，利用1.1mol/L的稀硫酸进行酸解，过滤冲洗除去硫酸钙副产物，将正硅酸乙酯TEOS乙醇溶液（1+4）和硫酸铝去离子水溶液按照堇青石理论配比添加到滤液中，然后将溶液调为pH=2.5-3左右，经过溶胶凝陈化干燥并在900℃预烧，最后在1200-1300℃常压煅烧2h即可得到较纯的堇青石产品。(4)采用TG/DSC热分析、红外光谱、SEM和XRD等手段对样品进行测定、表征。结果表明，利用高炉渣或纯试剂为原料采用相同的溶胶凝胶法制备的堇青石产物，物性和微观结构都大体一致。首先，根据关于纯试剂样品的TG/DSC热分析，在煅烧温度升为1200℃之后样品开始形成堇青石晶相，即硫酸镁分解完全才能生成。通过XRD和FT-IR的分析，得出在经过1200-1300℃温度范围内煅烧后，都可得到以堇青石为主晶相的产物。但是扫描电镜显示，高炉渣制备的堇青石与纯试剂制备的样品表面有些不同，纯试剂制备的样品表面有少量簇状物存在，而高炉渣颗粒表面比较光滑。对经过1300℃下煅烧的由高炉渣制备的产物进行能谱分析和X-射线荧光光谱分析，结果表明，合成的堇青石的化学成分（Si:Al: Mg=(5.02-5.56):(3.72-3.84):2）与其理论组成（Si: Al: Mg=5:4:2）较为接近。对合成的堇青石进一步分析，可发现产物为贫铝富硅型，并对生成机理进行了初步探讨。(5)在对由高炉渣制备的产物进行化学成分分析中，发现产物中还存在一些微量的杂质元素，如钙、钛、钠、铁和钾等元素，由于含量很少，对影响堇青石主晶相的形成并没有产生影响。(6)高铝高炉渣中钙、镁、硅、铝的氧化物组分占99%以上，其中用于生产的堇青石的镁、硅、铝氧化物组分大于55%。另外，通过对实验的副产物进行分析，发现副产物硫酸钙纯度较高，颗粒粒径较细且分布均匀，具有很高的经济价值，因此本实验的研究实现了对高炉渣的高效利用。本文的最后对高炉渣制备堇青石蜂窝陶瓷工艺进行了初步探索，并对其陶瓷性能进行检测。在煅烧温度为1200-1300℃时，堇青石粉末产物的性能没有明显变化，但是在1200,1250和1300℃这三个温度条件下合成的堇青石蜂窝陶瓷性能却不同。因此在利用高炉渣制备堇青石蜂窝陶瓷时，需要进一步的实验研究钙、钛、钠、铁和钾等元素对产物的影响，并且需要对样品详细的分析检测来确定陶瓷最佳的烧成温度或其他的制备工艺的优化。