高硫铝土矿是我国已发现的铝土矿资源中占比非常大的一种铝矿物。纵观这些年围绕高硫铝土矿的开发利用研究,主要是针对如何降低高硫铝土矿中的硫含量。目前的脱硫方法主要有浮选脱硫、焙烧脱硫、湿法氧化脱硫、生物脱硫、电解脱硫等,但是上述脱硫方法都不同程度的存在着各种问题,有的能耗高、有的效果不名显、有的成本高等均难以实现工业化。本论文以实现高硫铝土矿资源的综合利用为出发点,鉴于一水硬铝石型铝土矿难浸出的特点,提出用硫酸或硫酸氢铵预焙烧活化的方法,系统研究了两种预焙烧助剂的提铝工艺和焙烧机制,旨在建立一个新的温和、高效的提铝工艺;同时针对浸出液中微量钛的去除进行了研究。具体研究结果如下:第一,探索高硫铝土矿硫酸化焙烧和浸出最佳工艺条件。焙烧温度350℃,酸矿摩尔比2.75:1,恒温时间180min,溶出液固比6:1,溶出温度95℃,溶出时间30 min,铝的提取率可达83.8%。通过热力学计算的方法探讨了各物相焙烧反应的热力学规律,提出在考察的温度范围内,高硫铝土矿硫酸化焙烧反应的先后顺序为黄铁矿优于一水硬铝石。经过焙烧动力学实验以及表观活化能的计算,判断焙烧过程为化学反应控制。通过铝铁共沉、碱溶的方法实现了铝铁分离,并分别得到相应的产物Al2O3和α-Fe2O3。第二,为了降低硫酸化焙烧过程中产生的烟气对环境的影响及硫酸对设备的腐蚀,探索用酸性比硫酸弱的硫酸氢铵为预焙烧助剂,建立高硫铝土矿硫酸氢铵焙烧和浸出最佳工艺条件。铵矿摩尔比为7:1,焙烧温度375℃,恒温时间210min,溶出温度90℃,溶出液固比4:1,溶出时间20 min,在此条件下铝的浸出率可达到93%。通过热力学计算探讨了各物相焙烧反应的热力学规律,提出在考察的温度范围内,高硫铝土矿硫酸氢铵焙烧产物生成的先后顺序为硫酸铁、硫酸铝铵、硫酸铁铵。经过焙烧动力学实验和溶出动力学实验以及表观活化能的计算,判断焙烧和浸出过程均为化学反应控制。利用铝、铁两者硫酸盐的分解温度不同可实现两者的分离。第三,从硫酸、硫酸铵、硫酸氢铵三种助剂的基本性质和热分解规律入手,结合高硫铝土矿和三种助剂焙烧反应的热力学计算,对比分析了三种体系提铝效率产生差异的主要原因。硫酸体系的最佳焙烧温度与硫酸的沸点(337℃)相接近,进一步说明焙烧温度350℃后硫酸的挥发是导致铝浸出率下降的主要原因;硫酸氢铵体系的最佳焙烧温度为375℃,经过对纯硫酸氢铵和硫酸氢铵与高硫铝土矿不同温度下焙烧得到的熟料XRD分析,375℃下NH4HSO4已全部分解成(NH4)2S207,所以推测(NH4)2S207起了关键性的作用,值得进一步的深入研究。并且硫酸氢铵150℃会从固相转变成熔融态,焙烧反应由固-固体系转变成固-液体系,提高了高硫铝土矿和硫酸氢铵的接触面积和颗粒间的传质速率,这些均有利于焙烧反应的充分进行。第四,针对高硫铝土矿焙烧熟料的浸出液中含有微量的钛,它会影响铝的溶出和后续铝制品的纯度,因此开展了将钛从浸出液中分离去除的研究。选取绿色可降解的生物质材料柿子单宁作为分离介质,通过化学修饰制备出选择性吸附低浓度钛的吸附剂。在 pH 1.45,220 mg·L-1Ti(Ⅳ)-780 mg·L-1 Fe(Ⅲ)-2440 mg·L-1 Al(Ⅲ)的浸出液中,吸附剂对钛的最大吸附量为34.82mg·g-1,对铝和铁离子基本不吸附。通过红外光谱、XPS分析并结合量子化学计算,推测吸附剂的吸附作用位点和吸附机理,吸附机理为吸附剂上C=N基团上的N原子与Ti(Ⅳ)发生配位作用,而2,3,4-三羟基苯甲醛上2,3位上羟基上的H+与TiO2+发生阳离子交换作用。该吸附剂可以实现对高硫铝土矿浸出液中Ti(Ⅳ)的选择性吸附和分离,为浸出液中微量杂质的去除提供了新的方法和研究思路。