高钛铝土矿的开发利用能够缓解我国铝土矿资源短缺的问题,但拜耳法处理高钛铝土矿会导致碱耗增加、Al₂O₃溶出率降低、钛结疤严重等一系列问题。通过项目组前期实验探索发现利用高压水化法来处理高钛铝土矿是一个可行方案,但因铝土矿中钛含量高,结疤问题依然无法避免,结疤过程和机理仍需深入研究。本论文通过研究高钛铝土矿在高压水化溶出条件下的结疤情况,并结合纯钛矿物在此条件下的生成产物对比分析,深入研究含钛矿物在溶出过程的结疤机理,从而为高钛铝土矿的利用奠定一定的理论基础。通过高压水化法溶出高钛铝土矿结疤实验研究,结果表明,高温、高碱、高石灰添加量、高母液分子比及高固含都在一定程度上会使得结疤生成率增加,并且溶出温度的影响最为显著。在高压水化溶出条件为温度290℃、苛性碱浓度360g/L、固含275g/L、石灰添加量8%、分子比(MR)30、溶出时间30min时,Al₂O₃的相对溶出率达到99.70%,而结疤率也达到了0.153 g/(m²·h·g_o)。通过对结疤、赤泥及纯物质溶出产物的分析,揭示出高压水化溶出高钛铝土矿时含钛矿物形成钛结疤的过程为:锐钛矿与溶液中的2NaAl(OH)₄反应生成Na₂O·3TiO₂,生成Na₂O·3TiO₂与2NaAl(OH)₄及Ca(OH)₂反应生成羟基钛酸钙,然后羟基钛酸钙与溶液中Al(OH)₄^-及Ca(OH)₂进一步反应生成钛酸钙;在较高的溶出温度(>280℃)时,反应生成的Na₂O·3TiO₂可与Ca(OH)₂直接反应生成钛酸钙。钛结疤形成的机理为:因溶出采用间接加热的方式,使器壁内表面形成高温液膜层,在高温液膜层中锐钛矿较先反应生成钛酸钠,并继续反应生成羟基钛酸钙;因羟基钛酸钙不稳定在高温液膜层中进一步反应并重结晶生成钛酸钙,在重结晶过程中,其易于在器壁内表面形核,并随着溶出过程的进行钛酸钙晶体在器壁内表面持续长大,最终形成钛酸钙固体层,即钛结疤。通过钛结疤机理的讨论,可知通过添加晶种(溶出赤泥作为晶种)及对溶出设备进行表面处理使设备表面光滑的方式减少钛结疤的生成;另外对换热器结构进行合理改进也是减少钛结疤生成的关键。