广西贵港铝土矿属高铁、高硅三水铝石型铝土矿，矿中氧化铝和氧化铁含量均达不到各自的工业品位要求，不能用传统的方法生产氧化铝或铁。但矿石中有用组分总含量却较高，有用矿物主要为三水铝石、针铁矿、赤铁矿，三者占矿石的70～80％，此外，尚有钒、镓、钛、镍等金属可综合利用，因而是一种很有综合利用价值的矿产资源。 本文查阅了大量的国内外关于高铁高硅铝土矿方面的资料，在前人工作的基础上，采用“烧结-高炉冶炼-提取氧化铝”工艺作为广西贵港铝土矿的综合利用方案，并对该方案进行了全面系统的研究。结果表明，该方案从技术上是可行的。 本文首先在实验室的范围内，对广西高铁铝土矿生产高碱度烧结矿以及对高碱度烧结矿模拟高炉冶炼进行研究。研究结果表明，高碱度烧结矿具有较好的机械物理性能，其冶金性能完全满足高炉冶炼的要求。在5～6℃·min-1的冷却制度下铝酸钙炉渣的自粉状况很好，其物相和化学组成均满足“提取氧化铝”工艺的要求。 首次对高铁铝土矿生产高碱度烧结矿以及高炉冶炼生产硅铁和铝酸钙炉渣进行了工业化试验研究。通过工业化试验打通了“烧结-高炉冶炼”工艺流程，验证了高铁铝土矿高炉冶炼的工业可行性。实践证明，高碱度烧结矿在高炉中冶炼顺利，炉况顺行，渣铁排放容易。炉渣流动性好，自粉完全，化学成分和物相组成满足氧化铝生产的要求。 通过对铝酸钙炉渣生产氧化铝的试验研究，本文发现在Na2Oc浓度120g/L，浸出时间2h，浸出温度75℃，L/S为4.5的条件下，铝酸钙炉渣的氧化铝浸出率可在80％以上；浸出渣的化学成分和物相组成满足水泥工业对水泥料的要求；浸出渣在浸出浆液体系中总体呈现正电性，炉渣浸出浆液在阴离子型絮凝剂A-1000的作用下，具有较好的沉降性能、压缩性能，清液层具有良好的透光度；在155℃下以钠硅渣作晶种进行中压脱硅，脱硅时间2h，硅量指数达到400以上，完全满足碳酸化分解对铝酸钠溶液的质量要求，晶种添加量以40g/L为宜；脱硅精液经碳酸化分解可获得合格的氢氧化铝产品。 首次对铝酸钙炉渣浸出动力学过程进行研究。本文以有固相产物生成的粒径不变的收缩未反应核模型描述了炉渣的浸出过程。结果表明，在55～85℃的试验范围内，炉渣浸出过程的速率控制步骤为固膜扩散控制，浸出反应动力学方程式为：1+2(1-xB)-3(1-xB)2/3=[1.108exp(-1906/T)]t，其活化能为15.85kJ/mol。经验证试验表明，模型能较好地描述实际浸出反应过程。 本文首次对微波辐射加热作用下铝酸钙炉渣的浸出性能进行了研究。研究发现在微波辐射作用下，氧化铝浸出率和反应体系的温度随着微波辐射功率的提高而增加，在温度未到达溶液沸点之前，反应体系为非恒温反应过程；微波辐射加热浸出与传统加热浸出相比较，微波辐射加热浸出可降低调整液的Na2Oc浓度，缩短浸出时间。同时，对在微波作用下炉渣浸出动力学也进行了研究，并探讨其浸出反应机理。结果表明，在试验的微波辐射功率范围内，浸出反应符合有反应固相产物生成的粒径不变的收缩未反应核模型，浸出反应速度受化学反应控制，微波非等温过程的反应动力学方程为：ln{[(1-x)1-n-1]/(n-1)}=ln(A/β0)·(E’/R)-2.315-0.4567(E’/RT)表观反应活化能为40kJ/mol左右。微波作用可改变反应的频率因子，对反应活化能影响不明显。随着微波辐射功率的增大，频率因子增加，宏观表现出微波功率的增加对反应有促进的作用。