我国铝土矿的综合利用研究

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1、我国铝土矿的综合利用研究鹿爱莉1 我国铝土矿的共伴生矿产情况我国铝土矿常共生和伴生有多种矿产，在铝土矿分布区上覆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。矿石中伴生有Ga 、V、Li 、RE 、Nb、Ta、Ti 、Sc等多种有用元素。在有些地区，上述共生矿产往往和铝土矿在一起构成具有工业价值的矿床。铝土矿中的Ga、V、Sc 等都具有回收价值。加强铝土矿资源的综合利用，既可以防止或降低有价资源的浪费，又可以显著提高企业的经济效益，使矿石资源利用的经济效果实现最佳化。截至 2008年底，我国铝土矿查明资源储量303136.42 万吨，其中，山西、河南、广

2、西、贵州四省区分别占全国铝土矿总查明资源储量的 33、23、17、17。1.1 广西铝土矿资源共伴生成分广西的铝土矿床类型为堆积型，共伴生组分较多，有Fe、Ga 、Sc、Ti 、Zr、Nb、Ta、稀土等。广西镓资源量在全国排名第一，资源量达 2.9 万吨。钪从 1995 年至今，推算丢弃在赤泥及矿泥中氧化钪约 1247 t 。钪及其它共伴生组分的综合回收利用均未提到日程安排。1.2 贵州铝土矿资源共伴生成分贵州省铝土矿矿石中普遍伴生有丰富的可供综合回收利用的稀有分散元素镓，资源量达2.8 万吨，占全省 99，镓资源量在全国排名第二。镓在铝土矿中含量一般为0.003 0.0087，多数矿床平均品

3、位 Ga 0.005。镓随 A1203含量的高低而变化。此外，与铝土矿矿石共生的有赤铁矿、 耐火材料 (粘土) 。 铁矿产出于铝土矿层之下，为铝土矿的共生矿产。矿石以赤铁矿为主，含少量绿泥石、菱铁矿，多呈透镜体、结核状产出。矿体规模变化较大，长近百米至数百米，宽数十米至数百米，厚0.53 m。矿石品位 TFe 3753，加权平均品位 43，为需经选矿的铁矿石，一般不宜独立开采，可在开采铝土矿时，一并开采回收。硫铁矿产于含铝铁岩层中上部，亦为铝土矿的共生矿产。 一般为似层状透镜体产出。 耐火粘土为铝土矿的共生矿产，耐火粘土多为铝土矿的顶底板围岩，或为达不到铝土矿工业品位的岩体。1.3 河南铝土矿

4、资源共伴生成分河南省铝土矿床类型为沉积型一水硬铝石矿，属于高铝高硅低铁型矿石，伴生矿有Ga 、Li 。镓资源量在全国排名第三，资源量约达2.7 万吨。1.4 山西铝土矿资源共伴生成分山西铝土矿资源共、伴生矿产亦较多。铝土矿常常与煤炭资源、耐火粘土、铁矾土、硫铁矿、山西式铁矿、灰岩等相共生，在含矿段并伴生有大量的稀有、 稀土及稀散元素 (Ga、Sc、Nb、Li 、V、Rb 、Ti) ，除 V和 Rb外，其它金属含量已达国家综合利用和工业回收的指标要求。镓资源量在全国排名第四，资源量约达2.7 万吨。2 铝土矿的综合利用特点用拜耳法或烧结法生产氧化铝时， 多数伴生元素进入不溶残渣赤泥中，而部分V(

5、80)、Ga(6570) 和 Cr 则转入铝酸盐溶液，它们在下几道工序得到回收。赤泥含有 3845的 Fe2O3 15 20的 A1203 10 15Si02和 812的 Na20。从赤泥中回收其它伴生组分的工作，目前只是在实验室规模进行， 正在加强赤泥的多种加工流程的研究，主要是为了进一步回收铝，并利用铁和其它组分。用拜耳法加工铝土矿并顺便回收钒和镓。利用赤泥的流程中， 钒和镓逐步富集于铝酸盐溶液中，当达到一定浓度时， 铝酸盐溶液便脱离生产氧化铝的基本工序， 从中回收伴生组分后， 即返回原工序提取铝。从铝酸盐溶液回收钒， 可采用结晶出钒的盐类的方法。当钒的浓度为 0.50.7 gL 时，从铝

6、酸盐中沉淀出黑盐，又称钒泥。与钒一起呈盐的形式沉淀的还有As、P和 F。为了除掉钒的杂质，钒盐需要采用结晶、萃取、离子交换和电解等方法处理。从铝酸盐溶液中获得富镓的沉淀物，一般要经过两个阶段的碳酸盐化，溶液返回基本工序。沉淀物含镓O.31。从沉淀物或直接从铝酸盐溶液中，采用萃取、电解或电化学法，都能得到金属镓。进入氧化铝中的镓， 在电解过程中与铝一起在阴极上析出，而在用三层电解法精炼时，镓便残留在阳极合金中，其中，镓与其它杂质元素的含量为 O.2 O.3。阳极合金中的镓，采用各种酸、碱法并辅之以萃取和沉淀法，就可以分离出来。烧结法处理的铝土矿的综合利用，除了用拜耳法能够回收的V、Na、F和 G

7、a以外，还能利用其碳酸盐成分生产高级水泥。3 我国铝土矿的综合利用现状及存在的主要问题3.1 综合回收利用的现状我国铝土矿共伴生的有益矿产尚未得到充分的综合利用。铝土矿的共生矿产中除对铁矿部分进行利用外，其它矿产的利用程度较低；铝土矿中伴生的丰富的稀有、 稀土及稀散元素中， 目前只对镓进行回收。目前，世界上90以上的金属镓是在氧化铝生产的过程中提取的。中国铝业公司成功开发了从铝酸钠溶液中经济地回收镓的关键技术，并成为全球最大的原生镓生产商。此外，铝土矿中伴生的最有潜力的金属是钪，钪的含量一般为O 001001。在氧化铝生产中，绝大部分金属钪进人赤泥中。中国铝业公司在研究氧化铝生产的新方法中，成

8、功实现了钪的富集，其在赤泥中的含量达到0.1，为提取金属钪创造了条件。3.2 综合回收利用存在的主要问题由于我国铝土矿共伴生的有益矿产尚未得到充分的综合回收利用，造成了矿产资源的浪费和巨大的环境影响。矿泥、赤泥的排放，不仅占用大量的土地资源， 而且堆坝的构筑与维护消耗大量资金；赤泥中大量的碱液会渗透到地下，不仅污染地下水系， 恶化周围农田的土质，而且对周边人群的生存条件造成严重威胁。如，山西铝土矿中共伴生的多种稀有、稀土元素，有一部分达到国内同类矿床现行工业指标， 有一部分达到国家综合利用指标，无指标要求的 Rb和 V等可在溶出精液中累积富集并回收，从经济价值上来看，铝土矿中所含的稀有、 稀土

9、元素比铝土矿本身的经济价值要高得多。然而这些高价值的稀有、 稀土元素 (矿产) 在高铝矾土熟料出口中。目前除 Ga各铝厂已能成功回收外，其它稀有元素和稀土氧化物的物质赋存状态尚未完全查清， 回收提取方法目前还仅限于企业小规模探索性试验当中。又如，广西铝土矿共伴生组分中，目前只回收了镓，其它都未提到日程上来。 在洗矿的矿泥以及生产氧化铝过程中的赤泥中，被丢弃的有 A1203、 Fe203、Sc203、Ti02、Zr02、V205等有用组分。4 铝土资源综合利用的政策建议4.1 重视综合回收利用技术的研究和发展对铝土矿资源具有工业价值的共生和伴生矿产要综合开采、综合利用，对暂时不能综合开采、 综合

10、利用的矿产以及含有用组分的尾矿应采取有效保护措施。通过科技攻关，对赤泥中的稀有、稀土和分散元素进行综合回收利用。 应争取到国家科技发展基金资助，以国家行为进行重大技术攻关。 此外，鼓励矿山企业开展对综合利用的科技攻关和利用技术研究，变废为宝，减轻对环境的污染破坏。逐步建立以企业为主体， 产学研相结合的科技创新体系。引进和研究采选新技术应用于矿产资源的综合利用。 鼓励开展以共、 伴生矿产的综合开发利用为主要目的的研究。4.2 建立资源配置与综合开发利用水平挂钩的机制，氧化铝企业必须采用科学的采矿方法和先进的加工工艺，提高资源利用水平。对采富弃贫、 开采回采率达不到设计要求、资源利用水平低等浪费资

11、源的企业， 要限期整改； 对拒不整改或经整改仍达不到要求的，依法收回探矿权、采矿权或停止配置新的铝土矿资源。4.3 促进煤系地层铝土矿的勘查和开发加强煤炭探矿权范围内的铝土矿资源勘查。鼓励联合勘查开发煤矿范围内的铝土矿资源。一方面，政府应出台相关政策，引导省内国有地勘单位和氧化铝重点企业，与煤矿签署合作协议， 采用多元投入的形式，对已闭坑和正在生产的煤矿，依法申请“煤下铝”探矿权或进行合作勘查开发， 了解铝土矿的深部找矿远景， 或煤系地层铝土矿属国家出资探明的，探明后增加开采矿种，进行铝土矿开发。另一方面，对正在实施的各类煤矿勘查项目，煤炭探矿权人应对煤炭和铝土矿资源进行综合勘查， 为今后在深

12、部开展铝土矿勘查工作提供资料积累和技术支持， 经勘查探明可供开采的资源， 探矿权人与氧化铝重点企业签署合作开发协议后，经批准可综合开发煤炭和铝土矿资源。总之，铝土矿资源具有多种矿产共伴生的特点，加强铝土矿中共伴生组分的综合利用研究，提高资源的综合利用率，是节约资源、最大限度利用资源，增加效益的最佳捷径，同时又变废为宝，有利于改善矿山生态环境和防止污染，从而使资源、社会、经济、环保效益达到统一，促进铝业不断持续发展。矿产保护与利用 2010，（l ）试论矿产资源综合利用与地质找矿一、前言矿产资源综合利用既是地质找矿和勘查的重要内容，又是资源保护和节约利用的重要途径。 矿产资源综合利用包括两方面的

13、内容，一是在矿产资源开发过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用；二是对未来生产过程中产生的废渣、废水（废液）、废气、余热、余压等进行回收和合理利用。近年来，随着资源瓶颈约束的加剧和节约资源基本国策的实行，矿产资源综合利用和矿业循环经济越来越受到重视。2004 年以来，国土资源部信息中心陆续开展了矿产资源综合利用战略研究、我国低品位矿产资源利用战略研究、 矿产资源节约战略与管理机制研究等研究课题。中国地质调查局开展了矿产资源节约和综合利用研究课题。国土资源部举办了中国矿业循环经济论坛和矿业循环经济高级论坛。国家发改委2007年制定并发布了“ 十一五 ” 资源综合利用指导意见，其中涵盖了矿产资

14、源综合利用。2008 年国家颁布了循环经济促进法 ，对促进矿业循环经济作出了规定。可以看出，矿产资源综合利用是一项十分重要的课题。当前，国土资源部正在开展地质找矿大讨论， 研究矿产资源综合利用与地质找矿的关系、矿产资源综合利用潜力， 提出矿产资源综合利用的目标和重点，对于国土资源保障科学发展具有重要的现实意义。二、矿产资源综合利用与地质找矿的关系（一）中国矿产资源的特点我国矿产资源总量丰富，矿种较为齐全，配套程度较高。但是，由于我国人口众多，人均占有矿产资源量相对不足。石油、天然气、铁、铜、钾盐、金刚石等重要矿产，特别是大宗矿产的探明储量严重不足或短缺。我国矿产资源分布有以下几个突出特点。1

15、贫矿多，富矿少在我国已经探明储量的159 种矿产中，一些重要矿产如铁矿、铜矿、磷矿等已经探明储量的矿床大多数是贫矿。其中，查明资源储量中，铁矿平均品位为 32% ，品位大于 48 的富铁矿仅占我国查明铁矿资源储量的 1.9% ， 有 47.6 是贫矿；铜矿平均品位仅为0.87% ，不及世界主要生产贸易大国的铜矿石品位的1/3 ；品位大于 1的富铜矿仅占我国查明铜矿资源储量的30.5% ，另外69.5 是低品位矿；我国铝土矿资源60 以上是铝硅比小于7 的低品位矿。2 难采、难选、难冶矿多，易采、易选、易冶矿少在已探明的铁矿储量中，有1/3 是微细粒嵌布的难选赤铁矿。需选贫矿中，磁铁矿占贫矿总量

16、的48.8% ，钒钦磁铁矿占20.8% ，赤铁矿占 20.8% ， 混合矿 （磁赤、 磁菱、 赤菱铁矿的共生矿）占 3.5% ，菱铁矿占 3.7% ，褐铁矿占 2.4% ；我国铝土矿资源总量98 以上为加工耗能大的一水硬铝石； 我国部分矿山铅锌矿品位虽然较高，但相当大一部分氧化矿暂难有效利用。如我国最大的兰坪铅锌矿， 数以百万吨计的氧化矿只能堆放待用。 这些难选冶矿产在近期内难以开发利用。3 共生、伴生矿床多，单一矿床少我国矿产赋存另一个特点是共生、伴生矿床多，单一矿床少。如我国铜铅锌矿共伴生组份复杂，选矿难度较大。在有色金属矿山中，共伴生有用组份大都能得到不同程度的综合回收利用。45 种共、伴生组份中，可利用33种，综合回收的金属量占全国金属总产量的15 。综合统计资料显示， 35 的黄金、 90 的银、 100% 的铂族元素和 75 的硫铁矿都是通过综合利用得到的。4 中小型矿床多，大型、特大型矿床少以大宗有色金属铜、铅、锌为例：我国已勘查的900