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关于铝矾土资源,你必须知道的一些基础知识

添加时间:2018/7/7 15:19:19 浏览次数:399

       铝矾土概述
  铝矾土又称矾土或铝土矿,主要成分是氧化铝,是含有杂质的水合氧化铝,是一种土状矿物。白色或灰白色,因含铁而呈褐黄或浅红色。密度为3.9~4g/cm3硬度为1~3、不透明、质脆、极难熔化、不溶于水,能溶于硫酸、氢氧化钠溶液。主要用于炼铝,制耐火材料。
  铝矾土其组成成份异常复杂,是多种地质来源极不相同的含水氧化铝矿石的总称。如一水软铝石、一水硬铝石和三水铝石(A10,·3H20);有的是水铝石和高岭石(2SiO·A120·2H20)相伴构成;有的以高岭石为主,且随着高岭石含量的增高,构成为一般的铝土岩或高岭石质粘土。铝土矿一般是化学风化或外生作用形成的,很少有纯矿物.总是含有一些杂质,或多或少含有粘土矿物、铁矿物、钛矿物及碎屑重矿物等等。我国高铝矾土储量极为丰富,产地从黄河以北的山西、河北和山东,穿过中部的河南和广西直到西南的贵州和云南。目前出产高铝矾土熟料的主要产地在山西、河南和贵州。
  铝土矿的定义名称还不够统一,这与各个国家的资源情况及工业需求有关。各个时期名称也不一致,但基本上大同小异。在我国一般认为:“铝土矿系指矿石之含铝量较高(40%以上),铝硅比值大于2.5者(A/S≥2.5),其小于此数值者则称为粘土矿或铝土页岩或铝质岩”。在我国已探明的铝土矿储量中,一水铝石型铝土矿占全国总储量的98%左右。

铝矾土的用途
  (1)炼铝工业。用于国防、航空、汽车、电器、化工、日常生活用品等。
  (2)精密铸造。矾土熟料加工成细粉做成铸模后精铸。用于军工、航天、通讯、仪表、机械及医疗器械部门。
  (3)用于耐火制品。高铝矾土熟料耐火度高达1780℃,化学稳定性强、物理性能良好。
  (4)硅酸铝耐火纤维。具有重量轻,耐高温,热稳定性好,导热率低,热容小和耐机械震动等优点。用于钢铁、有色冶金、电子、石油、化工、宇 航、原子能、国防等多种工业。它是把高铝熟料放进融化温度约为2000~2200℃的高温电弧炉中,经高温熔化、高压高速空气或蒸汽喷吹、冷却,就成了洁白的“棉花”——硅酸铝耐火纤维。它可压成纤维毯、板或织成布代替冶炼、化工、玻璃等工业高温窑炉内衬的耐火砖。消防人员可用耐火纤维布做成衣服。
  (5)以镁砂和矾土熟料为原料,加入适当结合剂,用于浇注盛钢桶整体桶衬效果甚佳。
  (6)制造矾土水泥,研磨材料,陶瓷工业以及化学工业可制铝的各种化合物。

铝矾土的组成及分类
  铝矾土的主要矿物组成是含水氧化铝及高岭石,含水氧化铝主要有:水铝石r-Al2O3,波美石,三水铝石等。我国铝矾土蕴藏量大,且分布很广,河北、河南、山西、山东、湖南、贵州、辽宁等地都有大量铝矾土矿。铝矾土可按含Al2O3含量及Al2O3/SiO2比值进行分级.。
  
  铝矾土(bauxite)的化学性质:包括三水铝石、一水硬铝石、一水软铝石、赤铁矿、高岭石、蛋白石等多种矿物的混合体,成分变化很大。一般铝土矿中含Al2O340.0%-75.0%,常含有微量镓。通常呈致密块状、豆状、鲕状和土状等集合体。颜色视所含成分而定,一般为白色、灰色、灰黄、黄绿、淡红、褐色等。无光泽。硬度1-3。密度2-3。其中三水铝石(gibbsite)又称水铝氧石,成分为Al(OH)3,单斜晶系,通常呈细鳞片状集合体;一水硬铝(diaspore;empholite)又称硬水铝矿,成分α-AIO(OH),常含Fe、Mn,斜方晶系,多呈细鳞片状集合体,硬度大(6-7);一水软铝石(boehmite)又称勃姆铝矿,成分γ-AlO(OH),斜方晶系,常呈隐晶质块体或胶态。铝土矿可用来提铝以及制造耐火材料、矾土水泥、人造刚玉和各种铝化合物。

       铝矿铝矾土资源特点及世界与中国分布
  目前,已知赋存铝土矿的国家有49个。我国有丰富的铝矾土资源,约37亿吨,居世界前列,与几内亚、澳大利亚、巴西同属世界铝矾土资源大国。但生产供耐火材料用的高铝矾土的国家只有圭亚那和我国,其他国家的铝矾土含铁量高,多用于炼铝和研磨材料。
  世界上均化铝矾土主要由美国CE公司和英国ECC公司生产,这些公司因受资源限制,仅能生产部分级别均质料。如美国CE公司主要利用乔治亚州当地和附近的高铝矾土,采用湿法生产高铝矾土均质料即湿法挤压成形一烘干一回转窑锻烧一出料,其A12O3含量约为47%、60%和70%(产品牌号Mulcoa);英国ECC公司利用当地的高岭土,采用高压水漂洗一净化一湿法挤压一回转窑烘干一隧道窑锻烧一出料的工艺生产,A12O3含量为42一44%(产品牌号Molochite)的均质料;而美国CE公司生产A12O3含量为90%的均质料(产品牌号α-star)是利用中国高铝矾土,经湿法挤压成形一烘干一倒焰窑煅烧—出料的工艺制备。
  我国铝土矿资源比较丰富,在全国18个省、自治区、直辖市已查明铝土矿产地205处,其中大型产地72处(不包括台湾)。主要分布在山西、山东、河北、河南、贵州、四川、广西、辽宁、湖南等地。
  我国铝矿铝矾土共有310处产地,主要为:山西省的克俄、石公、相王、西河底、太湖石、郭偏梁一雷家苏、宽草坪;河南省的曹窑、马行沟、贾沟、石寺、竹林沟、夹沟、支建;山东省的淄博;广西壮族自治区的平果那豆;贵州省的遵义(团溪)、林歹、小山坝等铝土矿区。
  我国铝矿铝矾土分布高度集中,山西、贵州、河南和广西四个省(区)的储量合计占全国总储量的90.9%(山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%),其余拥有铝土矿的15个省、自治区、直辖市的储量合计仅占全国总储量的9.1%。
  我国绝大部分地区的铝土矿都属于一水型铝土矿可以分为以下5种类型:
  (1)水铝石一高岭石型(DK型)主要分布在山西、山东、河北、河南、贵州等;
  (2)勃姆石一高岭石型(BK型)主要分布在山东、山西省:
  (3)水铝石一叶腊石型(DP型)主要分布在河南省;
  (4)水铝石一伊利石型(DI型)主要分布在河南省;
  (5)水铝石一高岭石型一金红石型(DKR型)主要分布在四川省。
  山西的铝矿铝矾土矿床(点)主要分布在孝义、交口、汾阳、阳泉、盂县、宁武、原平、兴县、保德、平陆等5大片42个县境内,面积约6.7万km2,探明铝土矿储量,居全国第一,该区的资源总量估计可达20亿t。
  河南的铝矿铝矾土集中分布在黄河以南、京广线以西的巩县、登封、偃师、新安、三门峡、陕县、宝丰、鲁山、临汝、禹县等三大片10多个县境内,面积3万多km2,探明铝土矿储量居全国第2位,预测资源总量可达10亿t。
  贵州的铝矿铝矾土矿床主要分布在“黔中隆起”南北两侧的遵义、息峰、开阳、瓮安、正安、道真、修文、清镇、贵阳、平坝、织金、苟江、黄平等十几个县境内,面积2400km2,探明铝土矿储量居全国第3位。预测资源总量逾10亿t。
  广西的铝矿铝矾土矿集中分布在平果、田东、田阳、德保、靖西、桂县、那坡、果化、隆安、邕宁、崇左等县境内,探明铝土矿储量居全国第4位,预测铝土矿储量在8亿t以上。
  山东的铝矿铝矾土矿主要分布在淄博、新泰、洪山等县境内,其探明铝土矿储量占全国总储量的3%。
  此外,在海南、广东、福建、云南、江西、湖北、湖南、陕西、四川、新疆、宁夏、河北等省(区),也有铝土矿矿床产出。
  铝矾土资源及开发利用现状
  我国铝矾土资源开发利用最早始于1911年,上世纪40年代我国铝矾土矿石开始用作炼铝原料,之前多用于耐火材料。
  据我国国土资源部公布的资料显示,截至2010年底,全国铝矾土累计查明资源储量为37.5亿t,基础储量约为8.97亿t(表1)。与其他铝矾土资源丰富的国家相比,我国铝矾土资源相对匮乏,现已探明可经济利用的铝矾土储量静态保障年限仅有9年(新华网,2012)。

目前我国已成为世界氧化铝生产第二大国,铝矾土资源需求大幅增长。我国国内铝矾土的特点是高铝、高硅、低铁;铝硅比(A/S)大都在4~7之间,矿石类型绝大部分为一水硬铝石,这种矿石不能直接使用拜耳法生产氧化铝,使得我国以联合法生产氧化铝为主。为了进一步降低氧化铝成本,提高国际竞争力,国内多家氧化铝企业开始进口铝矾土矿石采用拜耳法生产氧化铝。而且,近年来我国铝矾土矿石进口量呈现连续快速增加之势,除了2009年有所下降之外对外依存度逐年提高,2011年甚至已接近60%。我国铝矾土进口主要来源是印尼和澳大利亚,并有少量来自印度,根据2011年前11个月的统计数据,我国将近80%的铝矾土进口依靠印尼(百川资讯,2012)。与此同时,各地氧化铝企业为保证自身的资源供应,相应增加了其在当地铝矾土资源上的投入,利用政策优势逐步掌握了大多数铝矾土资源矿业权。
  例如据调研,2011年河南省国土资源厅共颁布铝矾土采矿权相关情况统计中,涉及采矿权18宗,被5家大型氧化铝企业分享(上海有色网,2012)。
  耐火材料行业所称的铝矾土通常是指煅烧后Al2O3含量≥48%、而Fe2O3含量较低的铝矾土矿石。铝矾土作为耐火材料的一种重要原料,在高温行业里占据着不可替代的地位。高铝矾土作为耐火材料的主要原料,多年来由于受生产工艺和出口的影响,生产用料多为特级和Ⅰ级铝矾土。由于高铝矾土多来自山西和河南,矿床规模小,呈鸡窝状分布,多年来以民采为主,最近几年由于机械化采矿导致高铝矾土资源迅速枯竭。以郑州大学高温材料研究所钟香崇院士为代表的耐火专家们,一直致力于研究如何开发利用中低品位铝矾土制备优质合成耐火原料并取得成果(钟香崇,2000、2009)。目前,矾土基耐火均质合成原料已进入工业化生产阶段,这将对于提高铝矾土资源的综合利用率和促进耐火材料产品品位提升具有重要意义。
  我国铝矾土资源发展建议
  由于我国铝矾矿资源日益贫乏,导致了氧化铝和耐火材料行业需要共同面临的课题——合理利用铝矾土资源,促使铝行业和耐火材料行业共同健康发展。
  (1)加大地勘力度,开发进口新途径。我国矿产资源有偿使用制度逐步走向成熟,应加大对国内外铝矾土资源的地勘力度,积极寻找新的资源;另外,由于印尼已经出台政策控制铝矾土矿石出口,我国的氧化铝企业应该积极开发新的铝矾土矿石进口途径,降低对其他国家的依存度。
  (2)实现铝矾土资源综合利用。国家制定相关政策时,应适度扶持铝矾土资源综合利用项目。如何利用中低品位铝矾土在国内已研究多年,也取得了不少成果,如何将实验室成果早日工业化,是近年铝矾土资源综合利用的发展方向。
  (3)平衡铝矾土资源在行业间的合理配置。为了追求产值和利益最大化,各地在铝矾土资源配置上,以氧化铝生产企业为主,忽略了铝矾土作为耐火原料的重要性。因此,国家相关部门在设置铝矾土矿业权时应优化矿业权结构,平衡各个行业的均衡发展,做到合理利用,可持续发展。

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