随着经济的快速发展,铜矿资源的市场需求量日益增长,越来越多的矿山被开采,产生了大量的铜尾矿。截止2014年底,我国铜尾矿储量已达到30亿吨。铜尾矿的堆存不仅侵占了大量土地,而且在风蚀雨淋过程中对周围的土壤和水体造成了严重污染,对人类健康造成了一定的威胁。铜尾矿中主要矿物组成为石英、明矾石、地开石等,其中明矾石作为一种多元素复合型原矿石,具有很高的回收利用价值。目前针对铜尾矿综合处理的方式主要是浮选富集明矾石精矿,回收精矿中的Al、K、Ga等有价元素,但是明矾石资源开发利用过程还存在产品单一、利用率低等问题。基于此,本课题以明矾石多元素协同提取为研究对象,在对铜尾矿中明矾石相富集过程的优化机制研究基础上,采用高温快速热分解和强化浸出工艺对明矾石精矿中铝、钾、镓进行综合回收利用。通过对该工艺过程进行优化,并且引入机械活化手段强化浸出,实现明矾石精矿中铝、钾、镓的高效协同提取。结合明矾石综合利用存在的问题,本文首先在紫金山铜尾矿浮选明矾石工艺的基础上研究了浮选药剂的组成、用量以及尾矿成分对浮选明矾石精矿的作用规律,并且对不同粒级下明矾石精矿的矿相组成及主微量元素的分布规律进行研究。结果表明在去除黄铁矿后,以碳酸钠用量为2000 g/t、水玻璃用量为400 g/t、油酸钠用量100 g/t开展浮选实验,可以得到SO3品位25.41%、SO3回收率72.54%的明矾石精矿;对不同粒级下的明矾石精矿物相组成分析的结果表明:粒径越大,明矾石含量越高,石英含量越低。接着对明矾石中多元素协同提取工艺中各影响因素及最佳浸出条件进行系统研究,确定了钾、铝、镓提取的最佳工艺条件。结果如下:热分解过程最佳条件为:温度900℃,时间10 min;水浸K2O的最佳条件为:室温（30℃）,时间10 min,液固比3;酸熔的最佳条件为:温度240℃,摩尔比n（H2SO4）∶n（Al2O3）为3,时间20 min,液固比3;水浸硫酸铝的最佳条件为:温度95℃,时间5 min,液固比6。在最佳条件下氧化铝、氧化钾、镓的浸出率分别达到90.03%、81.24%、85.35%。最后在工艺优化的基础上引入机械活化强化浸出,通过对机械活化前后矿样晶体结构、粒度分布、表面形貌、热行为进行表征,初步探究了机械活化强化铝、钾、镓浸出的机制,在此基础上开展了机械活化后精矿中铝、钾、镓的协同提取实验,结果显示氧化铝、氧化钾、镓的浸出率分别提高到96.45%、82.97%、92.71%。本论文针对明矾石物相复杂、化学反应性能差的问题,进行了明矾石多元素协同提取技术基础研究,实现了明矾石中铝、钾、镓的高效协同提取,具有广阔的应用前景和推广价值。