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我国铝土矿资源概况分析

更新时间  2021-12-11 00:34 阅读
本文摘要:一、什么是铝土矿 铝土矿实质上是指工业上能利用的,以三水铝石、一水硬铝石或一水硬铝石为主要矿物所构成的矿石的总称。它的应用领域有金属和非金属两个方面。 铝土矿是生产金属铝的最佳原料,也是最主要的应用领域,其用量占到世界铝土矿总产量的90%以上。 铝土矿的非金属用途主要是不作耐火材料、研磨材料、化学制品及低铝水泥的原料。铝土矿在非金属方面的用量所占到比重虽小,但用途却十分普遍。

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一、什么是铝土矿  铝土矿实质上是指工业上能利用的,以三水铝石、一水硬铝石或一水硬铝石为主要矿物所构成的矿石的总称。它的应用领域有金属和非金属两个方面。

  铝土矿是生产金属铝的最佳原料,也是最主要的应用领域,其用量占到世界铝土矿总产量的90%以上。  铝土矿的非金属用途主要是不作耐火材料、研磨材料、化学制品及低铝水泥的原料。铝土矿在非金属方面的用量所占到比重虽小,但用途却十分普遍。例如:化学制品方面以硫酸盐、三水合物及氯化铝等产品可应用于纺织、净化水、陶瓷及石油提炼方面;活性氧化铝在化学、炼油、制药工业上主要用途催化剂、触媒载体及脱色、水解、脱气、脱酸、潮湿等物理吸附剂;用r-Al2O3生产的氯化铝可可供染料、橡胶、医药、石油等有机合成应用于;玻璃构成中有3%~5%Al2O3可提升熔点、粘度、强度;研磨材料是高级砂轮、抛光粉的主要原料;耐火材料是工业部门不可缺少的筑炉材料。

  金属铝是世界上次于钢铁的第二最重要金属,1995年世界人均消费量超过3.29kg。由于铝具备比重小、导电导热性好、更容易机械加工及其他许多优良性能,因而普遍应用于国民经济各部门。目前,全世界用铝量仅次于的是建筑、交通运输和纸盒部门,占到铝总消费量的60%以上。

铝是电器工业、飞机制造工业、机械工业和民用器具不可缺少的原材料。  二、中国铝土矿矿业简史  铝元素是在1825年由丹麦物理学家H.C.奥尔斯德(H.C.Oersted)用于钾汞楚与氯化铝交互作用取得铝汞楚,然后用提纯法除去汞,第一次制得金属铝而找到的。  金属铝的生产,初期是化学法。

即1854年法国科学家H.仙克列尔戴维里(H.SainteClaireDiwill)创办的钠法化学法和1865年俄国物理化学家H.H.别凯托夫(Н.Н.Бекетов)创办的镁法化学法。法国于1855年使用化学法开始工业生产,是世界最先生产铝的国家。  铝土矿的找到(1821年)早于于铝元素,当时误以为是一种新的矿物。从铝土矿生产铝,首先须要制备氧化铝,然后再行电解制备铝。

铝土矿的铁矿始自1873年的法国,从铝土矿生产氧化铝始自1894年,使用的是拜耳法,生产规模仅有每日1t多。  到了1900年,法国、意大利和美国等国家有少量铝土矿铁矿,年产量才不过9万t。随着现代工业的发展,铝作为金属和合金应用于到航空和军事工业,随后又不断扩大到民用工业,从此铝工业获得了迅猛发展,到1950年,全世界金属铝产量早已超过了151万t,1996年减至2092万t,沦为次于钢铁的第二最重要金属。

  我国铝土矿的普查找矿工作最先始自1924年,当时由日本人板本峻雄等对辽宁省辽阳、山东省烟台地区的矾土页岩展开了地质调查。此后,日本人小贯义男等人,以及我国学者王竹泉、谢家荣、陈鸿程等先后对山东淄博地区、河北唐山和开滦地区,山西太原、西山和阳泉地区,辽宁本溪和复州湾地区的铝土矿和矾土页岩展开了专门的地质调查。

我国南方铝土矿的调查始自1940年,首先是边兆祥对云南昆明板桥镇附近的铝土矿展开了调查。随后,1942~1945年,彭琪瑞、谢家荣、乐森王寻等人,先后对云、喜、川等地铝土矿、低铝粘土矿展开了地质调查和系统取样工作。总起来说,新中国正式成立以前的工作多科一般性的勘查和调查研究性质。

  铝土矿确实的地质勘探工作就是指新中国正式成立后开始的。1953~1955年间,冶金部和地质部的地质队伍先后对山东淄博铝土矿、河南巩县小关口一带铝土矿(如竹林沟、茶店、水头及钟岭等矿区)、贵州黔中一带铝土矿(如林夕、小山坝、燕垅等矿区)、山西阳泉白家庄矿区,等等,展开了地质勘探工作。但是,当时由于缺乏铝土矿的勘探经验,没融合中国铝土矿的实际情况而盲目套用原苏联的铝土矿规范,导致1960~1962年审核时,大部分地质勘探报告都被叛了级,储量也一下增加了许多。1958年以后,我国对铝土矿的勘探累积了一定的经验,在大做铜铝普查的基础上,又找到和勘探了不少矿区,其中较为最重要的有:河南张窑院、广西平果、山西孝义克俄、福建漳浦、海南蓬莱,等等铝土矿矿区。

  我国铝土矿的铁矿最先始自1911年,当时日本人首先对我国辽宁省复州湾铝矾土矿展开铁矿,随后1925~1941年又对我国辽宁省辽阳、山东烟台矿区A、G两层铝土矿展开铁矿,以上铁矿多用于耐火材料。1941~1943年日本人对我国山东省淄博铝土矿湖田和沣水矿区的田庄、白土坡矿段展开了铁矿,矿石作为炼铝原料。后来台湾铝业公司也曾展开过小规模铁矿可供炼铝用。

  我国铝土矿大规模开发利用就是指新中国以后开始的。1954年首先完全恢复以前日本人曾小规模铁矿过的山东沣水矿山。1958年以后在山东、河南、贵州等省先后建设了501、502、503三大铝厂,为了符合这三大铝厂对铝土矿的市场需求,在山东、河南、山西、贵州等省竣工了张店铝矿、小关口铝矿、洛阳铝矿、修文铝矿、清镇铝矿、阳泉铝矿等铝矿原料基地。  转入80年代,尤其是1983年中国有色金属工业总公司正式成立以后,我国铝土矿的地质勘探和铝工业获得了很快发展,新建和改建了以山西铝厂、中州铝厂为代表的一批大型铝厂,使我国原铝产量由1954年的严重不足2000t,发展到了现在的187万t。

创建了从地质、矿山到冶金加工一整套原始的铝工业体系,铝金属及其加工产品基本可符合我国经济建设的必须。  三、资源状况  截至1996年末,我国已开发利用铝土矿矿区310一处,产于于全国19个省、自治区、直辖市。铝土矿保有储量超过22.73亿t,其中A+B+C级7.05亿t,占到总保有储量的31%。

图3.9.1示出了我国1960~1995年铝土矿保有储量和A+B+C级储量快速增长状况。  据美国矿业局《MineralCommoditySummaries》1996年资料,全世界铝土矿储量为230亿t,储量基础为280亿t,其中铝土矿资源比较丰富的国家有:澳大利亚(储量基础79亿t)、几内亚(储量基础59亿t)、巴西(储量基础29亿t)、牙买加(储量基础20亿t)、印度(储量基础12亿t)、匈牙利(储量基础9亿t)。我国铝土矿的数量和质量都不及上述国家,如以我国A+B+C级储量(工业储量)和这些国家的储量基础比起,远在它们之后。

  我国铝土矿资源还是比较丰富的,华北地台、扬子地台、华南褶皱系由及东南沿海四个成矿区都具备较好的铝土矿成矿条件,奇以晋中-晋北、豫西-晋南、黔北-黔中三个成矿带成矿条件较好,资源远景也大;桂西-滇东及川南-黔北等成矿带也有一定的远景。有关部门根据有数地质条件和成矿条件分析,我国铝土矿资源总量预计平均50亿t。

  四、资源特点  我国铝土矿除了产于集中于外,以大、中型矿床为主。储量小于2000万t的大型矿床共计31个,其享有的储量占到全国总储量的49%;储量在2000~500万t之间的中型矿床共计83个,其享有的储量占到全国总储量的37%,大、中型矿床合计占了86%。  我国铝土矿的质量较为劣,加工艰难、耗电大的一水硬铝石型矿石占到全国总储量的98%以上。在保有储量中,一级矿石(Al2O360%~70%,Al/Si≥12)只占到1.5%,二级矿石(Al2O351%~71%,Al/Si≥9)占到17%,三级矿石(Al2O362%~69%,Al/Si≥7)占到11.3%,四级矿石(Al2O3>62%,Al/Si≥5)占到27.9%,五级矿石(Al2O3>58%,Al/Si≥4)占到18%,六级矿石(Al2O3>54%,Al/Si≥3)占到8.3%,七级矿石(Al2O3>48%,Al/Si≥6)占到1.5%,其余为品级未知的矿石。

  我国铝土矿的另一个不利因素是合适露采的铝土矿矿床不多,多达只占到全国总储量的34%。  与国外红土型铝土矿有所不同的是,我国古代风化壳型铝土矿经常共生和浸润有多种矿产。

在铝土矿分布区,上悬岩层常产有工业煤层和优质石灰岩。在含矿岩系中共生有半软质粘土、硬质粘土、铁矿和硫铁矿。

铝土矿矿石中还浸润有镓、钒、锂、稀土金属、铌、钽、钛、钪等多种简单元素。在有些地区,上述共生矿产往往和铝土矿在一起包含具备工业价值的矿床。铝土矿中的镓、钒、钪等也都具备重复使用价值。  我国铝土矿的最后一个特点是,地质工作程度较为低,截至1994年底,我国铝土矿保有储量中归属于勘探阶段的占到32.5%,归属于详查阶段的占到55.8%,两者合计,详查以上工作程度的储量占到全国总保有储量的88.3%。

  五、我国铝土矿储量产于  我国铝土矿产于高度集中,山西、贵州、河南和广西四个省(区)的储量合计占到全国总储量的90.9%(山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%),其余享有铝土矿的15个省、自治区、直辖市的储量合计仅有占到全国总储量的9.1%。  山西的铝土矿床(点)主要产于在孝义、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,面积大约6.7万km2,开发利用铝土矿储量,居于全国第一,该区的资源总量估算平均20亿t。

  河南的铝土矿集中于产于在黄河以南、京广线以西的巩县、嵩山、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,开发利用铝土矿储量居于全国第2位,预测资源总量平均10亿t。  贵州的铝土矿床主要产于在“黔中突起”南北两侧的西昌、息峰、开阳、瓮安、永德、道真为、修文、清镇、贵阳、平坝、织金、苟江、朱公平十几个县境内,面积2400km2,开发利用铝土矿储量居于全国第3位。预测资源总量逾10亿t。  广西的铝土矿集中于产于在平果、田东、田阳、德保、靖西、桂县、那坡、果化、隆安、邕宁、崇左等县境内,开发利用铝土矿储量居于全国第4位,预测铝土矿储量在8亿t以上。

  山东的铝土矿主要产于在淄博、新泰、洪山等县境内,其开发利用铝土矿储量占到全国总储量的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),也有铝土矿矿床生产量。

  六、地质勘查  目前,我国利用的主要是沉积型的铝土矿。  根据我国铝土矿床地质特点,一般沉积型铝土矿床产状陡峭,圈定矿体地表边界时使用探槽、浅井,深部使用钻井。但当矿体产状陡峭,且在地形条件不利时,也可必要因应少量硐搜已探究高级储量和检验钻孔资料的可靠性。

对于冲刷型和红土型铝土矿床因其埋不浅,除圈定矿体外部可使用探槽因应浅井之外,其他地段全部使用浅井展开勘探。  我国铝土矿根据矿石类型、矿床类型,以及铁矿方式的有所不同,在勘探时其工业指标也有所不同。表格3.9.6所列了我国萃取金属铝用铝土矿矿床的一般工业指标。

  根据全国矿产储量委员会制订的铝土矿地质勘探规范,按照矿体延伸规模、矿体形态复杂程度、矿体厚度平稳程度、内部结构复杂程度、结构复杂程度等地质因素和勘探深浅程度,将沉积型铝土矿床区分为四个勘探类型。  1)第Ⅰ勘探类型:矿体延伸规模大、形态非常简单、厚度平稳—不平稳、内部结构非常简单—较非常简单、结构非常简单的形似层状沉积型铝土矿床。如山西克俄铝土矿床。

  2)第Ⅱ勘探类型:矿体延伸规模中—大、形态较非常简单、厚度平稳—不平稳、内部结构非常简单—较非常简单、结构非常简单—较非常简单的形似层状、透镜状沉积型铝土矿床。如河南贾沟、贵州魏家寨、山东王村等铝土矿床。  3)第Ⅲ勘探类型:矿体延伸规模中—小、形态点状、厚度不平稳—很不平稳、内部结构非常简单—简单、结构非常简单—简单的透镜状沉积型铝土矿床。如贵州杨家荒坡、燕垅A矿段一号矿体等铝土矿床。

  4)第Ⅳ勘探类型:矿体延伸规模较小、形态很点状、厚度近于不平稳、内部结构复杂—很简单的小透镜状、漏斗状沉积型铝土矿床。如河南张窑院2号矿体。  根据我国铝土矿地质勘探和矿山生产实践经验,通过探采对比,融合铝土矿床的四个勘探类型,总结出有了如表格3.9.7右图的铝土矿床的勘探工程间距。

  七、矿山铁矿  我国铝土矿生产矿山和国外一样,也是以露采行居多,铁矿的实践证明,单一的自卸汽车直进水沟拓展对大多数铝土矿床是行之有效的拓展运输方式,它具备投资省、基础设施时间较短、投产慢、适应环境时强的优点。因此在我国室外铝矿铁矿中获得了普遍的应用于。但是与国外比起,露采的剥采比大,矿业损失率和矿石贫化亲率低。以有色金属工业系统为事例,1986年全国平均值剥采之比3.74t/t,1990年减至9.17t/t;矿业损失率和矿石贫化亲率1986年分别为7.42%和10.85%,1990年分别再降4.73%和7.25%。

由于我国铝土矿矿床广泛覆层薄,矿床工业指标规定的剥采比达10~15m3/m3,有的矿山设计境界剥采于多约22~25m3/m3。多达,挤压量占到采剥总量的80%~90%,挤压费用占到矿石成本的50%~80%,在挤压费用中运输费占到40%~70%,故运输工序是铝土矿露天开采的关键。  目前,我国地下开采矿山不多,正处于试验阶段,像山东一般使用长壁失守法或短壁失守法,而贵州则使用分层崩塌法或拔矿法。

开采比一般为200~300m/万t。由于我国许多铝土矿资源只用地下开采,并且又多科无以采行矿床,因此强化地下采矿方法的研究势在必行。  八、选矿与加工技术  铝土矿选矿比较简单,一般使用手中选,像广西平果铝厂,设计使用“三浸两碎—手中选工艺。

随着我国耐火材料和铝氧工业的发展,对铝土矿原料的生产明确提出了越来越低的拒绝。如意味着依赖目前人工挑选是难以达到的,而且不会导致资源遭严重破坏。因此尽早建设规模生产的选矿厂已是一个十分严峻的问题。  由于铝土矿作为炼铝原料,有所不同的冶金方法对其质量拒绝有所不同。

拜耳法铝硅比小于8~10,牵头法为5~7,工件法则3.5~5.0,因此作为炼铝原料,铝土矿选别的首要任务是提升铝硅比,同时矿石中的氧化铁不会减少拜耳法生产时溶出釜的生产率,减少工件法生产时熟料温度,并阻碍氧化铝改以铝酸钠。而作为耐火材料原料时,则还须要减少TiO2的含量,矿石中的钛、铁杂质不会使耐火材料在高温下过早地经常出现玻璃相而减少耐火材料的性能。此外,氧化钾、钠在铝土矿的工件过程中,起着妨碍二次莫来石的进展和分解成已构成的一次莫来石,使网状结构受到破坏,大大降低耐火材料的荷重软化点。

目前,通过浮选脱硅、机械或化学处置脱除钛、铁杂质,以及采取相应措施脱除钾、钠杂质的研究和试验已在展开之中,对铝土矿展开选别早已出台了议事日程。  我国氧化铝生产多使用牵头法,即混联牵头法,它是以拜耳法处置大部分易溶的一水硬铝石,将无以溶解或不溶解部分转至工件法,且在工件法中配上进部分铝土矿以提升品位。像郑州铝厂、山西铝厂、贵州铝厂、中州铝厂等皆用此法生产氧化铝。  山东铝厂使用工件法处置铝硅比3~5的一水硬铝石,广西平果铝厂是我国使用拜耳法生产氧化铝的唯一铝厂。

  我国铝厂原铝生产皆使用熔盐电解法。电解铝是高能耗产品,吨铝大约耗电量1.6万kWh,1996年全国电解铝耗电量大约304亿kWh,占到全国发电量的3.0%。

表格3.9.9所列了我国前50名铝厂吨铝交流电乏指标。  九、环境保护  由于铝土矿主要是露天开采,闲置土地多,影响面大,因此,如何通过复垦增加矿山用地,维护是一个十分引人注目的问题。

下面以我国目前仅次于的室外铝矿——山西孝义铝矿为事例,解释铝土矿在铁矿复垦问题上的进展。  山西孝义铝矿设计规模:一二期工程合计年产铝土矿矿石215万t,采剥总量超过17.30万t。

设计总占地面积1158.2hm2,累计1995年已总计征地721hm2,今后矿山生产建设分期分批待征土地还有433.3hm2。由于近年来矿区附近村庄土地骤减,加之土地接管酬劳激增,因此给矿山生产和矿区附近村庄生活带给了难以承受的压力与沈重的开销。  为了解决问题这个问题,孝义铝矿采行了挤压-矿业-复垦一体化的复垦新技术,构建边铁矿,边复垦,以最多的投放,增加重复运输,取得矿山用地复垦的良性循环。

通过二年来的实践中,该矿的西河底矿区在铁矿初期才可复垦造地。依据早已审核论证的土地复垦总体规模,预计该矿区铁矿完结,复垦亲率平均75%,总计复垦土地543.3hm2,其中复垦耕地为471hm2。  为了有效地节约耕地与贯彻维护耕地,以及充分发挥复垦耕地的效能,有关部门实施了“以地换回地”和临时用地的政策。目前该矿已与下庄、克俄二村委达成协议了以该矿2.67hm2复垦耕地交换等量的矿山用地,这样不仅有效地诱导了矿区耕地的增加,而且矿区村民过去支离破碎的小块地通过矿山复垦可以有效地变为山区“小平原”,耕地质量和水土条件以求显然提高。

矿山企业通过用复垦耕地与矿山生产用地交换,西河底矿区总计可节省土地费5776万元。  孝义铝矿通过挤压-矿业-复垦一体化所获得的社会效益、环境效益和经济效益都十分极大,这项技术的推展为我国铝土矿铁矿中节约耕地、维护修筑了一条新路,获取了宝贵的经验。  电解铝生产过程中,产生一些氟化物,对环境导致污染也是铝工业亟待解决的一个问题。

目前我国的铝电解槽70%以上是自煎阳极电解槽,这些自煎槽多数没加装避免氟化物等危害气体的环境保护设施,使用烟囱高空废气,有的小铝厂甚至连高空废气措施都并未使用,使铝厂工人在弥漫着氟化物和沥青烟的险恶环境中工作,大量氟化物排出空中,又污染了周围的环境。为了转变这种状况,不应首先推展腊阳极纸技术,大力开展干法净化烟气的研究和推广应用工作,同时要狠抓环境保护设施,强化“三废”管理,以减低对环境的污染。


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