在世界范围内,每年都会产生大量的粉煤灰与赤泥,但是由于对其综合利用率不足,很大一部分都处于堆存状态,而且赤泥中还含有大量的氧化钠,粉煤灰会产生大量的灰尘,长期对其堆存处理既占用了大量的土地资源又对环境带来了严重污染。对此,本课题组提出了用氢氧化钾溶液直接浸出粉煤灰与赤泥,本文主要对K2O-Al2O3-SiO2-H2O纯物质体系反应过程进行了基础研究,为实际利用氢氧化钾溶液处理铝土矿、赤泥与粉煤灰提供理论依据与技术支撑。本文研究了K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系中的水热合成规律以及钾铝硅元素的转型机理进行了基础研究。首先进行了 K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系以及其子体系的热力学分析,其次考察了K2O-Al2O3-H2O与K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系的动力学分析,最后通过平衡实验考察了K2O-Al2O3-H2O体系中Al2O3的平衡溶解度,通过水热合成实验考察了K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系中各化学组成的反应行为以及转型机理。首先,对K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系中不同形式的化学反应标准吉布斯自由能进行了计算,计算了生成各种形式的含钾铝硅元素的化合物的可能性,推测在该体系中生成的固相可能为KAlSiO4。其次,通过非等温动力学计算了 K2O-Al2O3-H2O体系与K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系不同温度区间的反应活化能和反应级数,确定了体系在该温度区间内反应的控制类型。第三,通过改变反应温度与氢氧化钾溶液浓度考察了 K2O-A12O3-H2O体系中的平衡溶解实验,确定了氧化铝在该体系中的平衡溶解度与体系中的平衡固相,随着温度升高体系中平衡固相由Al(OH)3转变为AlO(OH),体系中主要的化学反应方程式为:KOH+Al(OH)3=KA1O2+H2O在120℃与160℃条件下反应生成的KAlO2溶液稳定性较好。第四,通过改变反应温度与偏铝酸钾溶液分子比考察了含有不同质量SiO2的K2O-Al2O3-SiO2-H2O体系中的水热合成实验,确定了随温度升高SiO2的转型路线:K2O·SiO2·nH2O→K2(H2SiO4)→KAlSiO4·1.5H2O→KAlSiO4该体系中主要的化学反应方程式为:KAlO2+K2SiO3+H2O=KAlSiO4+2KOH该反应在80℃就可以发生,当温度高于80℃时,SiO2反应率均超过90%。升高温度可以促进KAlSiO4晶体生成,并且从80℃开始随着温度的升高,硅铝酸钾晶体由非晶态转变为四方晶系再转变为六方晶系。