粉煤灰是一种常见的固体废弃物,从粉煤灰中提取氧化铝将会提高粉煤灰的高附加值利用,缓解我国铝土矿资源匮乏的问题,对于我国工业发展、环境保护和建设资源节约型社会具有极其重要的意义。然而,现有的粉煤灰提铝工艺均有不足的地方和技术难题。因此,开发一种新的提铝方法,为生产高铝耐火材料、氧化铝陶瓷等提供价廉、低品位的氧化铝具有十分重要的意义。本论文在预脱硅‐碱石灰烧结法提取氧化铝的半工业化试验基础上,研究物理法提取氧化铝的工艺与机理。主要成果如下:(1)预脱硅-碱石灰烧结法提取氧化铝工艺,流程长,工艺繁杂,主要包括预脱硅、焙烧、溶出、脱碱等过程。预脱硅工艺在半工业化试验中较易完成,碱液浓度、反应时间等影响副反应的发生;粉煤灰的粒度对脱硅效率有一定影响。混合料焙烧前先进行造粒,增加物料的堆积厚度,同时颗粒间的孔隙有利于热量传递,提高焙烧效率;物料中Na2CO3等碱性物质,在高温时产生强碱蒸汽,对电炉等设备有极其严重的腐蚀性,未找出有效的解决方法。在溶出过程中二氧化硅等微小颗粒以溶胶形式存在,过滤阻力较大,采用压滤工艺能够提高过滤速度;溶出温度控制在70~75℃,液固比控制在3.5左右可减少副反应的发生,洗涤时,水温大于95℃,有利于提高洗涤效率。(2)粉煤灰经过碱溶处理后结构多孔疏松,在机械力的作用下,更容易实现不同粒径、形状的颗粒之间的分散。呈针状的硅酸铝钠水合物粒径较大,刚玉的密度较大,因而它们的沉降末速大,分级后主要存在于底层。玻璃相主要分散于上层液中。研磨-分散-分级可以使Al、Si得到二次分离,Al2O3得到富集。(3)采用振动磨和介质搅拌磨对脱硅粉煤灰进行超细研磨,结果表明:随着研磨时间的延长,脱硅粉煤灰的粒度逐渐变小,振动磨粉磨60s后粒度d50即可达到1.97μm,d90达到7.41μm;介质搅拌磨研磨5min后,粒度d50即可达到2.64μm,d90达到5.76μm。通过测试吸光度和沉降时间,研究不同分散剂及用量对脱硅粉煤灰分散性的影响。结果表明:聚丙烯酸钠分散效果最好,其最佳用量为2.0%。通过重力沉降分级,可以获得低品位的氧化铝,氧化铝含量最高可达69.96%,最佳沉降时间为30min。