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煤矸石是煤炭开采，洗选及加工过程中排放的废物，约占煤炭产量的15％。其矿物成分以高岭石、蒙脱石、石英砂、硅酸盐等为主。并含有Si、Al、Fe、Ca等多种常量和微量元素。
煤矸石的分类因划分依据的不同而不同。按矿物组成，结合岩石的结构、构造等特点，可分为粘土岩矸石、砂岩矸石、粉砂岩矸石、钙质岩矸石、铝质岩矸石。按照煤炭工业固体废渣的来源可分为矸石、选煤矸石和煤炭加工后所剩的废渣。按照粒度组成可分为粗粒矸石(>25m)、中粒矸石(1～25mm)和细粒矸石(O～1m)[1]。
长期堆存煤矸石造成严重的环境危害，主要表现在：占用大量的耕地，阻塞河道，易引发火灾；自燃时释放大量有害气体；煤矸石中过量的放射性元素危害人类健康。其中的细粒随风飘散易形成降尘污染；矸石山的崩塌、滑坡或泥石流灾害会危及人类安全；同时极大地破坏生态平衡。
我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤矸石的排放量占全国工业固体废物排放量的35％左右。因此，加强对煤矸石的研究，大力开展煤矸石的资源化利用，具有重要的意义。
随着煤炭工业的发展，煤矸石资源化的综合利用和研究，早就引起国内外专家的广泛关注，且在科研和生产实践中取得了很大的进展。我国开发利用煤矸石已有几十年的历史，取得了很大成就，对煤矸石资源化利用进行了大量的研究和开发。主要包括利用煤矸石进行能量转化；生产热能；从煤矸石中提取化工产品，例如生产制备白炭黑和水玻璃等化工产品；利用煤矸石生产建筑材料以及其他材料，主要是砖瓦、水泥、砌块、陶粒，以及煤矸石的直接利用，主要包括煤矸石用于路基、地基填料等。
陶粒是指利用粘土、泥质岩石、工业废料等为主要原料，掺加少量粘结剂、附加剂、添加剂等经加工成粒或粉磨成球再烧胀等工艺过程而制成的一种人造轻骨料。粒径大于5mm的称之为陶粒，小于5mm的则称之为陶砂。由于陶粒内部的微孔、多孔结构，形态成分均一，使陶粒具重量小、强度高、保温隔音效果好、防火抗冻、耐化学腐蚀、施工适应性强等优良性能，在实际生产中得到广泛的应用。因此利用煤矸石生产陶砂是煤矸石资源化利用的一个重要途径。
本论文采用新的生产工艺将煤矸石制备成陶砂，实现了煤矸石的有效资源化利用。同时将煤矸石陶砂经过处理后，用于吸附废水中的重金属，扩展了煤矸石陶砂的用途。论文主要分为两个部分。
1.煤矸石陶砂的制备研究以煤矸石和普通粘土为主要原料，掺加Fe2O3外加剂，经过配料→混合→研磨→成球→风干→烘干→烧成→冷却，制备煤矸石陶砂。并且对制各的煤矸石陶砂的抗压强度和吸水率这两个性能进行测试和分析。同时考察了烧结温度、煤矸石含量、Fe2O3添加量、粘土含量和保温时间对煤矸石陶砂性能的影响。分析实验结果得到最佳实验条件为：烧成温度为1200℃，煤矸石含量为80g，粘土含量为20g，Fe2O3添加量为2g，保温时间为30min。在最佳烧成条件下，颗粒抗压强度能达到39.71MPa，超过GB2838-81筒压强度≥6.5MPa的规定，吸水率为12.43％，低于GB2838-81吸水率≤22％的规定。
2.吸附实验研究煤矸石陶砂本身具有比表面积大、多孔结构和有较强的吸附能力等特点，利用BaCl2溶液处理煤矸石陶砂，然后对废水中的Cr6-进行吸附，并且对影响吸附效果的各个因素进行实验分析，得到最佳吸附条件：在pH值=5.5，铬浓度为10mg/L～50mg/L，接触时间为25min时，按照铬和陶砂的质量比为1/1000，投加通过处理的含钡煤矸石陶砂对铬的去除率能达到99％以上，能达到国家排放标准。