煤炭是我国的主要能源物质,煤矸石与煤系地表共生,是在煤炭开采、掘进、洗选、加工等生产过程中产生的固体废弃物,约为原煤产量的10%²0%,随着社会的高速发展,煤矸石累积量不断增加,给大气、土壤、水质和地质灾害等方面带来了严重的危害,而煤矸石中含有大量有价元素和矿物成分,开发利用煤矸石可达到变废为宝的目的。本文以贵州盘州煤矸石和中和渣为研究对象,为探究煤矸石酸溶物溶出的整个过程,先通过热力学分析对煤矸石中主要物质的浸出可行性和反应趋势作了基本的判断,再以此为依据设定初始实验条件,采用分段浸出,通过实验条件的改变探究了煤矸石中以不同物相存在的硅、钛、铁、铝、钙和镁的溶出规律,并探讨了煤矸石酸溶物的溶出机理;为揭示煤矸石酸浸溶出过程的动力学规律,根据煤矸石中各矿物成分的浸出条件,在低温酸溶实验条件下探究了煤矸石中铁、钙和镁的酸浸动力学,在高温酸化实验条件下探究了煤矸石中铝和钛的酸浸动力学;为解决实际生产中中和渣固化-酸化一体化操作中存在的一系列问题,结合生产实际,直接采用工厂中和渣进行酸浸工艺及固化机理的探究,并通过单因素实验获得较为适宜的工艺条件。本论文得出了以下结论:（1）在煤矸石酸浸反应热力学分析中,碳酸盐与硫酸反应的标准吉布斯自由能的绝对值增长速度较快,且标准吉布斯自由能小于零,反应较容易发生,在常温下便可自发进行,反应进行得较彻底。（2）在煤矸石酸溶物溶出过程的研究中,低温酸溶反应结束时,铁、钙、镁、铝和钛的溶出率分别为92.95%、99.30%、85.45%、49.15%、9.14%,高温酸化反应结束时,铁、钙、镁、铝和钛的溶出率分别为99.69%、99.57%、99.26%、99.65%、96.97%,说明碳酸盐与稀硫酸进行低温酸溶反应便可大量溶出,而铝、钛需与浓硫酸进行高温酸化反应才可大量溶出。（3）在煤矸石酸溶物溶出过程机理研究中,将实验条件改变的各转折点的酸渣进行了X射线衍射分析,随着反应的进行,碳酸盐、高岭石、锐钛矿和赤铁矿的特征峰逐渐减弱,石英的特征峰逐渐增强,当酸化反应结束时,酸渣中主要物质为SiO₂,因此,对煤矸石进行多金属提取后可实现富硅除杂。（4）煤矸石酸浸反应属于典型的液-固相非催化反应,该反应的动力学模型属于收缩未反应芯模型,在煤矸石酸溶物溶出过程动力学研究中,铁、钙和镁浸出过程的动力学控制类型属于内扩散控制,可用动力学方程1-（3/2）x-（1-x）^3/2=kt来描述,铝和钛浸出过程的动力学控制类型属于化学反应控制,可用动力学方程1-（1-x）^1/3=kt来描述。铁、钙、镁的浸出表观活化能分别为19.523kJ/mol、8.300kJ/mol、27.565kJ/mol,铝、钛的浸出表观活化能分别为54.955kJ/mol、58.168kJ/mol,E_a钙<E_a铁<E_a镁<E_a铝<E_a钛,进一步说明了煤矸石中主要矿物成分的浸出难易程度顺序分别为碳酸钙、碳酸亚铁、碳酸镁、高岭石、锐钛矿。（5）煤矸石中和渣酸化溶出最佳工艺条件为:酸化温度170℃、酸化时间4h、酸化酸渣比1.2:1,溶出温度80℃、溶出时间60min、溶出液固比4:1,煤矸石中和渣低温固化最佳工艺条件为:酸渣比1.2:1、固化温度50℃、固化时间3d。（6）中和渣固化的主要原因为:中和渣加酸后进一步促进铝、铁、钙、镁等氧化物生成硫酸盐,剩余游离酸则降低了硫酸盐溶解度,促进其结晶并形成水合物,混合物液体减少,当生成物达到一定量时,混合物失去流动性而固结。（7）将生产上传统的“高温酸化→转移→溶出”的技术路线改为“低温固化→转移→高温酸化→溶出”,不仅解决了高温酸化后难转移的问题,而且将中和渣中各矿物质的溶出率提高至钛82.63%、铁96.48%、铝98.33%、钙87.72%、镁95.31%,酸渣中SiO₂含量>96%,固化后的酸浸渣中主要物质为石英,大部分的矿物质已经溶出。该技术路线解决了物料转移难的问题,同时酸溶物溶出高,实现了酸渣富硅除杂。