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煤炭是我国的最主要的能源物质之一。煤矸石与煤系地表共生,是在煤炭开采、掘进、洗选、加工等生产过程中产生的固体废弃物,约为原煤产量的10%～20%。随着社会的高速发展,煤矸石累积量不断增加,给大气、土壤、水质和地质灾害等方面带来了极大的危害。而煤矸石是一种富含铝硅的固体废弃物,铝的含量为16%～48%,以高岭石为主,可用其进行铝的提取,对煤矸石的资源化利用具有重大意义。本文以山西柳州煤矸石酸溶物固体为研究对象,首先通过纯物质硫酸铝碳热还原反应的热力学分析对反应的可行性和趋势做出基本的判断,并对反应进行动力学研究;其次,根据煤矸石酸溶物固体的组成成分进行掺杂,添加不同种类的硫酸盐,研究不同种类硫酸盐对硫酸铝碳热还原反应的影响,并研究其反应动力学;然后,过渡到真实体系——煤矸石酸溶物固体碳热还原体系研究,并借助相关的表征进行机理阐述;最后,煤矸石酸溶物固体碳热还原产物进行碱溶,通过单因素实验获得较为适宜的工艺条件。得出了以下结论:（1）通过不同气氛下硫酸铝分解的热力学计算结果表明:在氧化气氛下,硫酸铝分解难度最大,分解温度至少在800℃以上;在H2还原与无烟煤弱还原气氛下,硫酸铝分解反应比较容易发生,H2还原气氛下常温下就可进行,而无烟煤弱还原气氛下,起始分解温度为60℃。从热力学分析结果可知,反应温度对硫酸铝的碳热还原反应速度影响十分显著,高温阶段（450～600℃）主要是Al2（SO4）3被还原生成CO的反应占主导地位,反应生成的CO与Al2（SO4）3发生反应,升高反应温度有利于C还原Al2（SO4）3生成CO反应的进行,且可以提高化学反应速率、减少硫酸铝分解时间。由动力学分析结果可知,在反应温度为450～600℃时,还原反应的限制性步骤为界面化学反应控制,其动力学方程可用Erofeev方程（?）来表示,表观活化能为227.488 k J/mol。通过600℃、2 h碳热还原产物的XRD衍射图谱、FTIR光谱和SEM图像表明,产物为无定形氧化铝,具有明显的Al-O-Al键拉伸振动,粒径小,这为后期还原产物碱溶制备冶金级氧化铝提供了良好的理论依据。（2）硫酸钾、硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸铁及硫酸氧钛掺杂时反应的活化能分别为191.395 k J/mol、197.799 k J/mol、217.755 k J/mol、220.073 k J/mol、206.422 k J/mo l与213.049 k J/mo l。对比三种体系的活化能可以看出,硫酸钾、硫酸钠、硫酸钙、硫酸镁、硫酸铁及硫酸氧钛作为掺杂剂,比未掺杂体系（纯物质硫酸铝）更容易进行碳热还原反应,掺杂物均具有类似“催化”的效果,其“催化”性能为K2SO4>Na2SO4>Fe2（SO4）3>Ti OS O4>Ca SO4>Mg SO4。由真实体系还原产物XRD与SEM分析可知,在450～600℃范围内,随着温度的升高,还原产物的XRD峰型逐渐变得紊乱,无定型程度也越来越高。但温度过低,难以保证硫酸铝的转化率。因此,碳热还原温度不宜低于500℃。而且煤矸石酸溶物碳热还原产物颗粒较小,为后期碱溶操作提供了便利的条件。（3）煤矸石酸溶物固体碳热还原产物碱溶最佳工艺条件为:碳热还原反应温度600℃,反应温度200℃,反应时间80 min,液固比1:1,Na OH浓度200 g/L,此时氧化铝的溶出率为97.73%。在此条件下,通过对碱溶产物的XRD与SEM分析,发现碱溶产物为α-Al（OH）3,产品颗粒呈规则的球状,且分散程度高,进一步证明了还原产物中氧化铝具有较好的反应活性。产品氢氧化铝的品质达到了GBT 4294-2010中的AH-1级要求。