我国铝土矿资源储量丰富,每年资源消耗量也十分巨大。随着我国铝土矿需求量日益增长,且国内高品位铝土矿资源日趋枯竭,通过预脱硅手段提高低品位矿铝硅比,使之可用于拜耳法生产,将是解决铝土矿重大战略需求的关键所在。本文针对河南某典型低品位一水硬铝石型铝土矿(A/S=2-3)难以直接利用的问题,采用焙烧-碱浸的方法进行预脱硅,有效地提升了矿物铝硅比,处理后的铝土矿A/S最高可达7.55。此外,由于脱硅液中碱浓度较高、成分较复杂,导致硅资源化利用困难。针对这一问题,本文采用种子诱导和循环碱液诱导两种方法,均成功地制备出了一类粒度分布较为集中的硅酸钙,可用于造纸填料。除硅后的碱液可进入预脱硅工序重复循环使用,进而实现了整个工艺流程的绿色与可持续循环。本论文主要研究内容与成果如下:(1)针对品位极低的铝土矿(A/S=2.26),通过焙烧-碱浸法,在1000℃下焙烧1 h后,在95℃下200 g/L氢氧化钠溶液(以Na₂O计)中浸出40 min,液固比为8,精矿铝硅比最高可提升至7.55。采用收缩模型,对焙烧矿浸出过程进行动力学分析,结果表明100 g/L和200 g/L碱浓度下的反应均属于化学反应速率控制过程,反应活化能分别是59.49 kJ/mol和51.61 kJ/mol。(2)研究发现引入少量硅酸钙作种子(0.4g/L)以及氧化钙预先在100g/L的碱液中水化,可以从脱硅液中诱导合成粒度分布集中在10μm左右的锡箔状硅酸钙。实验证实,三种不同性质的硅酸钙种子对产物粒径分布的影响不同。与seed-2或者seed-3相比,反应温度在90℃下seed-1诱导效果最好。(3)研究发现氧化钙预先在带有0.59g/L硅酸根的100g/L的碱液中水化同样可以从脱硅液中制备出粒度分布集中在10μm左右的硅酸钙产物。通过FBRM在线监测以及其他表征手段证实CaO的缓慢水化以及硅酸根的诱导反应结晶共同促进了此类产物的生成。与文献报道的造纸填料硅酸钙以及沉淀碳酸钙(PCC)相比,此类硅酸钙在保证纸张强度的情况下可以极大提高纸张的松厚度。与传统研磨碳酸钙(GCC)相比,此填料磨耗率更低。说明其具有潜在的工业应用价值。