赤泥是氧化铝生产过程中产生的高碱度废渣,是有色金属行业排放量最大的固体废弃物,其中含有大量的钠和铝。目前传统的筑坝堆存等赤泥处理方式对土壤和水资源造成了严重污染,并带来了有价金属资源浪费和安全隐患等其他问题。因此,如何将赤泥中的有价金属回收及无害化处理一直是赤泥研究的热点课题。本论文的研究主要围绕赤泥中钠和铝的回收,研究内容主要包括两个方面。一方面,探究了亚熔盐法处理赤泥过程中水合铝酸钠(MAH)的结晶过程及结晶动力学。MAH结晶是亚熔盐法处理赤泥的重要中间过程之一,在整个工艺中发挥着关键作用。本文主要考察了MAH在高苛性比、低过饱和度的铝酸钠溶液中的结晶过程和动力学,为亚熔盐法处理赤泥的工业化放大提供了参考。另一方面,本文探究了用氧化钙和氧化镁作为添加剂浸出回收赤泥中的碱的工艺。主要对两种添加剂浸出碱过程中赤泥的物相变化以及相关反应动力学等进行了系统探究。研究结果为赤泥中碱的资源化回收研究提供了新思路。本论文主要取得了以下几个方面的创新成果:(1)采用间歇操作的方式对MAH的结晶过程进行了研究,考察了结晶温度、搅拌速率和初始苛性比(初始α_k)对粒径分布、形貌和结晶率等的影响。实验结果表明,温度的升高有助于晶体的生长,降低成核速率,进而使得晶体的粒径增大。搅拌速率的增加会导致晶体粒径减小。初始α_k的降低意味着过饱和度的增大,随着初始α_k的降低,结晶体系的结晶率升高,晶体平均粒径增大,晶体的微观形貌逐渐从复合片层状变为截锥体。(2)采用间歇结晶方法研究了亚熔盐体系浸出赤泥后铝酸钠溶液模拟液的结晶动力学。基于粒数衡算,研究了成核动力学、生长动力学和聚结动力学。结果表明,MAH晶体的生长动力学符合粒度无关生长-聚结模型。通过分段计算聚结因子,比较不同粒度晶体的聚结因子的大小得到,小粒度晶体的长大主要依赖于聚结,而大粒度晶体的生长是晶体粒度变大的主要因素。(3)首次采用水热法以氧化钙和氧化镁作为添加剂从赤泥中浸出碱,实现赤泥中碱资源的回收。在最优条件下,使用氧化钙和氧化镁的混合物作为添加剂浸出碱,赤泥中的钠硅比为0.03,碱的回收率为89.3%。当使用氧化镁作为添加剂时,在温度低于200℃时,该反应受化学反应控制;但是当温度高于200℃时,反应受内扩散控制。当使用氧化钙作为添加剂时,反应总是受内扩散控制。在碱回收过程中,使用氧化镁作为添加剂会生成类水滑石类物质。碱的回收率受到反应动力学和固体产物的微观形貌共同影响。