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1、2017/10/14,铝土矿露天开采概述中铝矿业有限公司2009年6月,2017/10/14,铝土矿实际上是指 工业上能利用的，以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。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，其用量占世界铝土矿总产量的90%以上。 金属铝是世界上仅次于钢铁的第二重要金属，1995年世界人均消费量达到3.29kg。由于铝具有比重小、导电导热性好、易于机械加工及其他许多优良性能，因而广泛应用于国民经济各部门。目前，全世界用铝量最大的是建筑、交通运输和包装部门，占铝总消费量的60%以上。铝是电器工业、飞机制造工
2、业、机械工业和民用器具不可缺少的原材料。,一、铝土矿的工业特性,2017/10/14,金属铝（铝锭）,2017/10/14,铝土矿的非金属用途主要是作耐火材料、研磨材料、化学制品及高铝水泥的原料。 铝土矿在非金属方面的用量所占比重虽小，但用途却十分广泛。 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造纸、净化水、陶瓷及石油精炼方面； 活性氧化铝在化学、炼油、制药工业上可作催化剂、触媒载体及脱色、脱水、脱气、脱酸、干燥等物理吸附剂； 用r-Al2O3生产的氯化铝可供染料、橡胶、医药、石油等有机合成应用； 玻璃组成中有3%5%Al2O3可提高熔点、粘度、强度；研磨材料是高级砂轮、抛光
3、粉的主要原料； 耐火材料是工业部门不可缺少的筑炉材料。,一、铝土矿的工业特性,2017/10/14,氧化铝粉,2017/10/14,耐火材料,2017/10/14,氧化铝陶瓷,2017/10/14,铝元素是在1825年由丹麦物理学家H.C.奥尔斯德使用钾汞剂与氯化铝交互作用获得铝汞剂，然后用蒸馏法除去汞，第一次制得金属铝而发现的。 金属铝的生产，初期是化学法。即1854年法国科学家仙克列尔戴维里创立的钠法化学法和1865年俄国物理化学家H.H.别凯托夫创立的镁法化学法。法国于1855年采用化学法开始工业生产，是世界最早生产铝的国家。 铝土矿的发现(1821年)早于铝元素，当时误认为是一种新矿物
4、。从铝土矿生产铝，首先需制取氧化铝，然后再电解制取铝。铝土矿的开采始于1873年的法国，从铝土矿生产氧化铝始于1894年，采用的是拜耳法，生产规模仅每日1t多。,二、世界及我国铝工业的发展,（一）铝的发现,2017/10/14,到了1900年，法国、意大利和美国等国家有少量铝土矿开采，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到航空和军事工业，随后又扩大到民用工业，从此铝工业得到了迅猛发展，到1950年，全世界金属铝产量已经达到了151万t，1996年增至2092万t，成为仅次于钢铁的第二重要金属。,（二）铝的工业生产,2017/10/14,我国铝土矿的普查找矿工作最早始于1
5、924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进行了地质调查。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进行了专门的地质调查。 我国南方铝土矿的调查始于1940年，首先是边兆祥对云南昆明板桥镇附近的铝土矿进行了调查。 随后，19421945年，彭琪瑞、谢家荣、乐森王寻等人，先后对云、贵、川等地铝土矿、高铝粘土矿进行了地质调查和系统采样工作。总起来说，新中国成立以前的工作多属一般性的踏勘和调查研究性质。,（三）我国铝的发现,2017/10/14,铝土
6、矿真正的地质勘探工作是从新中国成立后开始的。19531955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，进行了地质勘探工作。但是，当时由于缺少铝土矿的勘探经验，没有结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，致使19601962年复审时，大部分地质勘探报告都被降了级，储量也一下减少了许多。1958年以后，我国对铝土矿的勘探积累了一定的经验，在大搞铜铝普查的基础上，又发现和勘探了不少矿区，其中比较重要的有：河南张窑院、广西平果、山西孝义克俄、福
7、建漳浦、海南蓬莱等等铝土矿矿区。,（二）我国铝的发现,2017/10/14,我国铝土矿的开采最早始于1911年，当时日本人首先对我国辽宁省复州湾铝矾土矿进行开采，随后19251941年又对我国辽宁省辽阳、山东烟台矿区A、G两层铝土矿进行开采，以上开采多用作耐火材料。19411943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、红土坡矿段进行了开采，矿石作为炼铝原料。后来台湾铝业公司也曾进行过小规模开采供炼铝用。,（三）我国铝的工业生产,2017/10/14,我国铝土矿大规模开发利用是从新中国以后开始的。1954年首先恢复以前日本人曾小规模开采过的山东沣水矿山。1958年以后在山东、河南、
8、贵州等省先后建设了501、502、503三大铝厂，为了满足这三大铝厂对铝土矿的需求，在山东、河南、山西、贵州等省建成了张店铝矿、小关铝矿、洛阳铝矿、修文铝矿、清镇铝矿、阳泉铝矿等铝矿原料基地。 进入80年代，特别是1983年中国有色金属工业总公司成立以后，我国铝土矿的地质勘探和铝工业得到了迅速发展，新建和扩建了以山西铝厂、中州铝厂为代表的一批大型铝厂，使我国原铝产量由1954年的不足2000t，发展到了187万t。建立了从地质、矿山到冶炼加工一整套完整的铝工业体系，铝金属及其加工产品基本可满足我国经济建设的需要。,（三）我国铝的工业生产,2017/10/14,1995年中国生产铝土矿矿石640
9、万t，除了有色系统的国有矿山企业外，中国乡镇集体矿山企业和个体采矿点也大量开采铝土矿，但其产量不稳定。中国氧化铝和铝金属的产量增长很快。1996年分别达到254.62万t和190.07万t，与1985年相比增长了近2.5倍和4倍。铝材的产量增长得更快，1985年才31.00万t，1996年增加到162.01万t，增长35倍多(表3.9.10)。 铝土矿主要用于氧化铝工业和高铝熟料行业等，2003年二者的用量几乎相等。根据2003年主要省区铝土矿产量中用于氧化铝的比例，可以估算出铝土矿资源储量中可用于氧化铝工业的资源储量。,（三）我国铝的工业生产,2017/10/14,此外，考虑到氧化铝的最佳承
10、载能力必须立足于现实，即必须考虑高铝熟料等行业对铝土矿的需求。因此以铝土矿资源部分用于氧化铝生产的承载能力来评估各省氧化铝的生产规模比较合适。 随着中国电解铝规模的过度扩张，氧化铝供应短缺矛盾日益突出，进口猛增，价格大幅上涨，产品利润剧增。在经济利益驱动下，河南、山西等部分拥有铝土矿资源的省份掀起了地方建设氧化铝企业的热潮，据统计，河南、山西、山东等地都在大上氧化铝厂，在建和拟建的项目有29处之多，规划总规模达超过2000万吨/年，加上现有氧化铝生产规模总规模超过了3000万吨/年。,（三）我国铝的工业生产,2017/10/14,铝土矿的化学成分主要为Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2
11、、H2O，五者总量占成分的95%以上，一般98%，次要成分有S、CaO、MgO、K2O、Na2O、CO2、MnO2、有机质、碳质等，微量成分有Ga、Ge、Nb、Ta、TR、Co、Zr、V、P、Cr、Ni等。Al2O3主要赋存于铝矿物一水铝石、一水软铝石、三水铝石中，其次赋存于硅矿物中(主要是高岭石类矿物)。 在内生条件下，由于有二氧化硅的广泛存在，Al2O3与SiO2常紧密结合成各类铝硅酸矿物，这些矿物一般铝硅比小于1，而工业上对铝矿石一般要求Al2O340%，Al/Si1.82.6，因此内生条件下很少形成工业铝矿床。,三、铝土矿基本知识,（一）铝土矿的化学特性,2017/10/14,目前，已
12、知的国内外工业铝土矿多是在表生条件下形成的。在表生条件下铝土矿的生成主要有两种形式：即风化-残积(余)成矿(红土成矿)和风化-搬运-沉积成矿或风化-改造-再沉积成矿(沉积成矿)。 风化-残积(余)成矿是含铝母岩在湿热气候条件下，具排泄良好的有利地形(如残丘、低山和台地)，由于水、CO2和生物等的风化分解作用，母岩中易溶物质K、Na、Ca、Mg和SiO2被淋失排出，活动性小的物质Al、Fe、Ti残留原地形成红土型铝土矿。,三、铝土矿基本知识,（二）铝土矿的类型,2017/10/14,风化-搬运-沉积成矿是含铝岩石、红土风化壳或已形成的红土矿床，在重力、水和自然酸(硫酸、碳酸、有机酸)等作用下，经
13、机械的或化学的风化、剥蚀、搬运等物理、化学改造作用，于山坡凹地、谷地、近海湖盆地或滨海潟湖、局限海盆内形成铝土矿，在水介质环境中形成沉积铝土矿。 铝土矿矿石含有镓、钒、铌、钽、钛、铈及放射性元素等有用组分，这些有价值的伴生组分可综合回收。而矿石中的硫、CO2、MgO、P2O5则是有害组分，不利于铝的冶炼回收。,三、铝土矿基本知识,（二）铝土矿的类型,2017/10/14,（二）铝土矿的类型,三水铝石,一水铝石（致密状）,2017/10/14,（二）铝土矿的类型,2017/10/14,（二）铝土矿的类型,蜂窝状铝土矿,豆鲕状铝土矿,2017/10/14,铝土矿矿石根据其所含的主要含铝矿物分为：三
14、水铝石型、一水软铝石型和一水硬铝石型。 国外铝土矿矿石主要是三水铝石型，次为一水软铝石型，而一水硬铝石型铝土矿极少。但我国则主要是一水硬铝石型铝土矿，三水铝石型铝土矿极少。 国外的三水铝石型铝土矿具高铝、低硅、高铁的特点，矿石质量好，适合耗能低的拜耳法处理。我国的一水硬铝石型铝土矿，总体特征是高铝、高硅、低硫低铁、中低铝硅比，矿石质量差，加工难度大，氧化铝生产多用耗能高的联合法。,三、铝土矿基本知识,（二）铝土矿的类型,2017/10/14,三、铝土矿基本知识,（二）铝土矿的类型,2017/10/14,三、铝土矿基本知识,（二）铝土矿的典型矿床,2017/10/14,工业上提取金属铝是先从铝土
15、矿中提取氧化铝，然后氧化铝经电解成为金属铝。根据我国生产实践经验，不同氧化铝生产方法对矿石质量的要求还有所不同，其一般要求是： 1)烧结法：适于处理含硅较高的低品级矿石，要求Al2O3/SiO2为35(或3.5左右)，Fe2O310%。 2)拜耳法：适于处理含Al2O3高、SiO2低的富矿，一般要求Al2O365%，Al2O3/SiO27。氧化铁在拜耳法流程中不与碱起反应，只是铁高、赤泥量大，赤泥洗涤复杂，易造成碱和氧化铝的机械损失。,三、铝土矿基本知识,（三）铝的工业生产方法,2017/10/14,3)联合法：适于处理中等品位的铝土矿，我国主要用混联法，即在拜耳法的赤泥中添加部分低品级矿石提高烧结法的铝硅比，一般要求Al2O360%，Al2O3/SiO2为57，Fe2O310%。对氧化铝生产而言，硫是很有害的杂质，均不宜采用高硫矿石。 用作研磨材料的铝土矿，要求含Al2O3高、铁和钛低，一般要求Al2O370%，Fe2O35%，TiO24.5%，CaO+MgO1.0%，Al2O3/SiO212。 作高铝水泥原料的铝土矿石必须：Fe2O32.5%,TiO23.5%,R2O(一价金属氧化物)1.0%,MgO1.0%。,三、铝土矿基本知识,（三）铝的工业生产方法,
