氧化铝是一种重要的工业原料,广泛用于航空航天、汽车、建筑和半导体等行业中。目前我国生产氧化铝的工艺依然是采用传统的拜耳法,该方法主要以铝土矿为生产原料。然而,面对日渐减少的铝土资源,我们该如何利用有限的铝矿产资源去支撑人类无限的发展呢?本论文以铝工业产生大量的铝灰为研究对象,通过利用优化的碱烧结浸出法从铝灰中提取氧化铝,以期将被认为固废中的大部分铝资源以高纯度的氧化铝形式回收,同时将工艺剩余的残渣用作合成能固化重金属钙矾石的材料。本论文通过对铝灰的前处理、碱烧结及氧化铝浸出等过程的研究,实现了铝灰中氧化铝以高纯度的形式浸出;其次,通过浸出动力模型拟合,找出浸出过程中控制氧化铝和氧化硅浸出的控制步骤,并探索它们的浸出机制;最后本论文对工艺中的浸出渣进行回收利用研究,将浸出渣与钙基化合物（Ca O和Ca SO4）混合物制得具有固化重金属能力的钙矾石材料。研究结果表明,在脱氮除盐过程中,温度对氮化铝的水解反应影响较大,在一定温度范围内,体系温度越高,氮化铝的分解速度越快。本研究以固液比为1/15 g/m L并在100℃下加热100min的条件,将铝灰中84.5%氮化铝分解。物料的煅烧温度,Na2O/Al2O3比值（碱比）、Ca O/（Si O2+Fe2O3）比值（钙比）、浸出过程中的浸出温度、浸出时间和液固比均对氧化铝和氧化硅浸出有较大影响;而煅烧过程参数的最直接的影响体现在物料的烧结物相,即当煅烧温度、碱比或钙比偏低时,氧化铝与氧化硅在碱性条件容易生成Na2Al2Si O4;当碱比较高、钙比偏高或偏低时,铁酸钠会以多种形式生成（Na8Fe2O7、Na Fe O2、Na4Fe O7等）;当煅烧温度偏高或钙比偏高时,氧化钙就易与氧化铝在高温条件下生成铝酸钙(Ca2Al2O5和Ca4Al6O13)。研究得出,煅烧温度、钠比和钙比的最佳参数值分别为1000℃、1.4和2.0;浸出温度、时间和液固比最佳参数值分别为60℃、40min和25/1 m L/g。在浸出液体系中引入硫酸钙能够有效除去溶液中90%以上的可溶性硅,其使用量为1.5 g/m L。浸出动力学研究表明,氧化铝和二氧化硅的浸出反应主要受内扩散步骤控制,它们浸出动力学反应的表观活化能分别为11.4010 k J/mol和2.0556 k J/mol;浸出机制为氧化铝浸出的过程中同时伴随着氧化硅的溶出,而硅酸根能与铝酸根和铝酸钙发生副反应生成不溶性矿物如方钠石和石榴石,从而影响氧化铝的浸出分数。利用浸出渣合成的固化材料能够有效地分别将Pb、Mn和Cd固化成重金属-钙矾石,并使重金属不易浸出,其固化阈值分别为:1.0%～6.0%、1.0%～4.0%和0.5%～2.0%。