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废旧阴极(Spent Pot-lining，SPL)和赤泥是(Red Mud，RM)铝行业产生的最为重要的两大类固体废物，前者因铝冶炼电解槽碳素阴极失效而产生，富含大量的碳质成分、少量的氟及微量的氰，属于具有再利用价值的危险性废渣;后者是铝土矿拜耳法工艺提炼氧化铝后的高碱性(pH10～12.5)残渣，主要成分为铁、铝、钠、硅、钙及钛的氧化物和氢氧化物，是典型的二次资源。因这两类废渣具有潜在的环境污染危害性及成分的复杂性，其高效清洁利用存在诸多难题。基于SPL富含约70％碳质的特点，本文突破对SPL有价成分“先回收再利用”的常规复杂方法，提出利用SPL直接还原高铁赤泥回收有价成分（铁、铝、钠及镓）的技术思路，据此开展了还原性烧结-溶出-磁选实验，系统研究了赤泥中铁、铝及钠的回收效率与工艺参数的影响规律，评估了物料中有害元素氟、氰及硫的走向，探索了浸出液中镓的回收和磁选尾渣作为除氟试剂的效率。研究获得以下主要结论: (1)SPL主要成分为C81.96％，2.3％F及487mg/kg TCN，SPL属于危险固体废弃物;RM含有可回收的Al2O3(17.22％)，Fe2O3(35.05％)和Na2O(6.79％)，Ga(71.6mg/kg)，属于具有腐蚀性的危险性废弃物。 (2)空气氛围条件下还原性烧结实验表明，不调整混合料碱比钙比，烧结温度范围850～1150℃，所得熟料中Al2O3和Na2O的回收率低，表明赤泥自身含有的Na2O和CaO不具备反应活性;加入添加剂调整混合料钙比和碱比，铝钠回收效率显著提升，950℃烧结熟料中，其Al2O3和Na2O回收率分别为75.73％和90.45％。再者，该烧结条件下，物料中大部分氟得到了固定，氰完全分解，但Fe2O3还原效率和硫还原效率不理想，可能是高温阶段被还原的铁和硫在低温过程中再次被氧化。 (3)氮气氛围还原性烧结—浸出实验:以铝、钠回收率及铁的还原率为目标，实验获得最适宜的无氧还原性烧结-浸出工艺为:烧结工艺:温度950℃，钙比C/S=1.9(C/T=1.0)，4SPL，碱比N/A=1.0，烧结时间120min;溶出工艺:熟料30g(≤0.150mm)，Na2CO330g/L，温度50℃，时间30min，液固比8，搅拌强度300r/min，该条件下，熟料中铝、钠、镓的溶出效率依次为87.41％，92.51％(赤泥中钠的溶出率79.68％)和90.41％，硅钙溶出率较低，分别为3.02％和0.36％，所得浸出渣TFe2O3含量为39.89％，表明还原性烧结工艺可实现赤泥中铝、钠、镓与铁、硅、钙的有效分离。浸出溶液中主要的成分为氧化铝和氧化钠，两者浓度分别为12.09g/L和41.43g/L，Ga2O3浓度为7.19mg/L。 (4)浸出渣的磁选实验表明:磁选强度140mT，精矿产出率30.83％，精矿TFe含量为59.09％，折合TFe2O384.41％，铁的回收率为65.25％。所得精矿主要成分是金属铁、磁铁矿、氧化铁及少量的钙硅矿物，可作为炼铁原料。尾矿主要物质是氧化钙(46.91％)和氧化铁(20.03％)。 (5)选择LSC-700作为镓吸附树脂，二次循环浸出液为镓吸附溶液。最适宜镓吸附条件为:树脂用量0.6g/L，温度50±0.5℃，接触时间24h，振荡速率120r/min，镓的吸附效率为52.13％。采用酸法解吸负载树脂，实验条件，0.5mol/LH2SO4，洗液量20BV，室温(21℃)，解吸时间4h，振荡速率120r/min，三组平行实验结果表明:镓的平均解吸率为92.29％，解吸溶液含镓平均为86.43mg/L，比初次浸出溶液(7.19mg/L)和二次循环浸出溶液(21.62mg/L)分别富集了12倍和4倍。 (6)磁选尾渣因含有铁、铝及硅氧化物或氢氧化物成分，携带≡MOH和=MOH2+官能团，对溶液中负电性的氟离子具有吸附作用。除氟实验表明，最适宜条件为:溶液初始pH=5，尾渣15g/L，温度40℃，接触时间30min，除氟效率为72.19％，可考虑作为高氟废水处理的吸附剂。