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煤矸石是煤炭工业的固体废弃物，是目前排放量最大的工业固体废弃物之一。煤矸石露天堆放不但占用大量土地，而且影响生态环境。目前煤矸石主要应用于发电、筑基铺路、土地复垦和井下充填等。利用煤矸石生产建材产品和轻质骨料对可持续发展具有重要的意义。实验中以山西阳泉煤矸石为主要原材料，通过掺加钠长石、氧化铁、赤泥和硅质材料等，采用圆盘手工成球的方法制备轻质陶砂。研究了原料组成和烧成制度对煤矸石轻质陶砂性能的影响，并对轻质陶砂的物相组成、微观结构与膨胀机理的关系进行了分析。 研究表明:掺加氧化铁可以提高陶砂的膨胀性能，但会降低陶砂的单颗粒抗压强度。加入4％氧化铁，陶砂的体积膨胀倍率最大，为1.86。掺加少量赤泥，可以改善陶砂的膨胀性能，陶砂的物相组成中含有较多玻璃相，当含有74.43％的玻璃相时，陶砂能形成0.6～0.9mm的外壳，有光滑的空孔。 为充分利用固体废弃物，探讨了大掺量赤泥的可能性。随赤泥掺量增大，陶砂的膨胀性能增强，吸水率增大，单颗粒抗压强度降低，膨胀温度范围变窄，容易变形，赤泥的掺量为30％时，陶砂的膨胀倍率为2.41，膨胀温度范围为22℃。赤泥掺量增大，陶砂的玻璃相减少，孔径变大，开口气孔尺寸变大。 对掺加30％赤泥的陶砂进行正交实验设计，研究焙烧温度、焙烧时间、预热温度和预热时间四个因素对轻质陶砂堆积密度、吸水率、抗压强度和软化系数的影响。根据正交实验设计原则，并考虑陶砂生产过程的节能要求，最终确定赤泥-煤矸石陶砂的烧成工艺。添加玻璃粉，得到了堆积密度690Kg/m3，吸水率0.3％，单颗粒抗压强度3.49MP，孔径大小一致，分布均匀的陶砂。