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本文属工业固体废弃物资源化综合利用应用基础研究课题。以工业固体废弃物粉煤灰综合利用为目的,以堇青石合成的热力学计算为基础,采用粉煤灰掺量>75%的工业固体废弃物高掺量工艺配方,合成了堇青石含量达到96%以上,适宜制备高温结构材料和泡沫载体陶瓷的两组优化工艺配方。按照堇青石的理论组成（MgO 13.8wt%,Al2O3 34.9wt%,SiO2 51.3wt%）配料,将制备的试样分别于不同的温度下合成,以确定理论组成配方下堇青石的最佳合成温度。在此基础上,研究富镁、贫镁、富铝和贫铝配方中合成产物的相组成;采用XRD分析K值法计算堇青石相的含量,通过基本性能的检测分析,参照SEM的显微结构分析结论,确定和优化高铝粉煤灰合成堇青石的最佳配方。研究发现,适量的合适添加剂不仅可以提高合成堇青石矿物的含量,而且可以降低堇青石陶瓷材料的总体热膨胀系数。实验通过在堇青石原料中引入不同种类的添加剂,测定其基本性能、矿物组成和显微结构,以确定不同种类的添加剂对堇青石合成过程的影响。论文采用凝胶注模结合发泡法制备了蜂窝状堇青石陶瓷载体,优化了制备工艺过程、完善了制备机制,制备出了性能优异的蜂窝状堇青石陶瓷载体。研究结果表明:（1）利用工业固体废弃物粉煤灰合成堇青石,最佳的合成堇青石的温度范围为1290℃1310℃。随着合成温度的提高,试样的气孔率和吸水率下降,体积密度和抗压强度提高,热膨胀系数下降。1310℃合成的试样,热膨胀系数为2.18×10-6℃-1（室温1000℃）,采用K值法计算堇青石含量为96%。（2）以工业固体废弃物高铝粉煤灰为主要原料合成堇青石,理论配方为最佳配方。与采用较纯原料合成堇青石相比,富铝配方、贫铝配方、富镁配方和贫镁配方都不能提高合成试样的强度和致密度,不能降低试样的热膨胀系数。（3）添加ZrO2可以提高试样的致密度,掺入量为1wt%时,试样表面光滑无裂纹,试样中部分β-堇青石向α-堇青石转变,堇青石的含量增加。当ZrO2掺入量为2wt%,合成温度达到1310℃,烧结体体积微膨胀,表面出现微裂纹,烧结试样中生成的堇青石又被分解成莫来石和玻璃相,堇青石含量降低,莫来石的生成量增加。掺入1wt%Li2CO3试样在合成温度为1310℃时,采用K值法计算,堇青石生成量达到98%,热膨胀系数为1.96×10-6℃-1（室温1000℃）。试样中的堇青石以β-堇青石为主,β-堇青石数量的增加,有利于降低烧结制品的热膨胀系数。（4）以溶胶-凝胶法制备的堇青石陶瓷粉体为主要原料,ZrO2纳米粉为添加剂,采用凝胶注模结合发泡法制备蜂窝状堇青石陶瓷载体。研究发现,堇青石浆料的最佳工艺参数为:固含量为60wt%、单体含量为15wt%、单体/交联剂比例为12:1;在1250℃的烧成温度下,引入1wt%的ZrO2纳米粉可以促进堇青石的合成,降低蜂窝状堇青石陶瓷载体的热膨胀系数;CTAB发泡剂比SDBS发泡剂的发泡能力和气泡稳定性强,添加CTAB的样品的气孔率大于添加SDBS样品的气孔率。