广西高铁三水铝石型铝土矿是我国最大的红土型三水铝土矿,其矿床具有高铁、高硅、低铝、低铝硅比的特点,矿中铝和铁含量均未达到一般冶炼品位要求,且成分和结构复杂,是我国难处理复合矿石资源之一。高铁铝土矿作为我国铝、铁的重要资源储备,其综合利用研究具有长远意义。若高铁铝土矿仅作为铁矿或铝矿开发,经济上不合理,且技术难度大,因此须考虑铝、铁和硅的综合提取工艺。本文设计了采用酸法提取铝土矿中有价组元的新工艺,实现了高铁铝土矿中铝、铁、硅的综合利用。其主要工艺为：采用硫酸法和硫酸氢铵法提取铝土矿中的铝、铁,达到铝铁与硅分离的目的,同时得到二氧化硅副产品；焙烧熟料溶出后溶液采用黄铁矾法沉淀铁,煅烧或水解黄铁矾得到氧化铁副产品；净化后的溶液制备铝盐、砂状氧化铝和超细氧化铝。对上述工艺各工序进行如下研究：1.研究采用硫酸两段焙烧提取铝土矿中铝、铁的效果。第一段焙烧结果表明：铝土矿粒度小于74μm,硫酸加入量为理论所需量的1.1倍,体系250℃焙烧时间为3 h,铝、铁提取率分别可达83.6%和78.6%。为进一步提高铝、铁提取率,继续提高温度对物料进行焙烧,在350℃焙烧20 min,铝、铁提取率分别可达97.4%、97.9%。2.研究采用硫酸氢铵焙烧法提取铝土矿中铝、铁的条件及反应过程的宏观动力学。同时,研究焙烧熟料溶出条件及溶出过程动力学。焙烧结果表明：硫酸氢铵质量为铝土矿质量的3.5倍,450℃恒温焙烧60 min,铝、铁的提取率分别可达到93%和95%以上。焙烧动力学表明：硫酸氢铵与高铁铝土矿的整个焙烧反应过程受内扩散控制,在150～250℃间,铝、铁的反应表观活化能分别为4.15kJ·mol-1、2.49 kJ·mol-1在350～450℃间,铝、铁的反应表观活化能分别为7.48kJ·mol-1、11.64kJ·mol-1。溶出结果表明：液固质量比4：1,70℃溶出60min,铝、铁的溶出率均能达到98%以上,且铝、铁溶出均受外扩散控制。3.研究采用黄铁矾法沉淀熟料溶出液中的铁。硫酸法焙烧得到的溶液采用黄钠铁矾法沉淀除铁,硫酸氢铵法得到的溶液采用黄铵铁矾法沉淀除铁。结果表明：硫酸法得到的溶液在95℃时,溶液pH值在1.5～2.0持续1.5 h,终点pH值为3.0时,铁的沉淀率达94.9%,铝的沉淀率可控制在4.9%。硫酸氢铵法得到的溶液在95℃时,溶液pH值在1.5～2.0持续2 h,终点pH值为3.0时,铁的沉淀率达94.7%,铝的沉淀率可控制在5%以内。得到的黄铁矾进行水解,黄钠铁矾水解产物全铁含量可达59.34%,黄铵铁矾水解产物铁含量可达57.51%,产物符合YB/T4267-2011中普通铁精矿JKCV标准。4.黄铁矾法沉淀除铁得到的溶液制备铝化合物：硫酸铝盐、砂状氧化铝和超细氧化铝。净化后溶液结晶制备硫酸铝盐,结果表明：硫酸铝溶液在20℃结晶8 h,硫酸铝的结晶率达84.1%；硫酸铝铵溶液在20℃结晶6 h,硫酸铝铵的结晶率达88.3%,对结晶产物进行重结晶,得到工业硫酸铝、硫酸铝铵产物。结晶后的溶液进行铝、铁共沉淀,沉淀产物采用拜耳法制备砂状氧化铝。共沉淀结果表明：溶液终点pH值6.5,60℃反应40 min,铝、铁的共沉淀率均达98%以上。共沉淀产物采用拜耳法溶出,氢氧化铝的溶出率达96%以上,种分得到砂状氧化铝。重结晶得到的硫酸铝铵与碳酸铵溶液反应制备碳酸铝铵,煅烧碳酸铝铵制备超细氧化铝,结果表明：温度45℃,碳酸铵浓度1.75kJ·mol-1,硫酸铝铵浓度0.15kJ·mol-1,碳酸铵与硫酸铝铵摩尔比为2.75,铝沉淀率达99.5%,制备的碳酸铝铵煅烧分解得到超细氧化铝。研究结果为广西高铁三水铝土矿的综合利用提供思路和进一步的实验参考。