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铝土矿 编辑
铝土矿(Bauxite)实际上是指工业上能利用的,以三水铝石、一水铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。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。铝土矿的应用领域有金属和非金属两个方面,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。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。莫氏硬度2.5-3.5。还原放大缩小
中文名:铝土矿
应用领域:金属和非金属
用量:占世界铝土矿总产量的90%以上
主要组成成分:三水铝石、一水铝石等
用途:炼铝工业、精密铸造等
按照廖士范等人的意见,中国铝土矿矿床可分为古风化壳型铝土矿矿床和红土型铝土矿矿床。
铝土矿
风化作用
至于红土型铝土矿矿床,一般认为是现代气候条件下由含铝岩石经风化作用形成的。红土型铝土矿矿床只有一个亚类,称漳浦式红土型铝土矿床,是第三纪到第四纪玄武岩经过近代(第四纪)风化作用形成的铝土矿床,其储量很少,仅占中国铝土矿总储量的1.17%。中国现代红土型铝土矿主要形成在低纬度地区,如福建、海南及广东一些地区。这些地区天气炎热、雨量充沛,又有易于风化的玄武岩,故能形成现代红土型铝土矿。至于中国的南沙群岛、中沙群岛虽然也在低纬度,有形成铝土矿的气候,但这些岛屿上升为陆的时间不长,仅1~3万年,经受风化作用的时间短,故难以形成铝土矿矿床。
残余型的铝土矿,多形成于铝硅酸岩和石灰岩之上,这种红土化的作用一般发生于热带和亚热带地区。热带和亚热带的气候是雨、旱季交替,时闻长短相当,雨季期间雨量大(1500毫米~2500毫米),旱季基本上不降雨。全年气温炎热,昼夜温差小,有利于植物的生长和微生物繁殖,在这样的气候条件下,地表的有机质(腐植质、有机酸等)极为丰富,从而加速了化学风化作用的进行。
形成铝土矿的一个重要自然条件是炎热多雨的湿热气候,反过来铝土矿可以考虑作为古代潮湿气候的标志,但它可能与尚不知道古气候重要性的沉积物(如与地下水位有关的铁质硬土层)相混淆,许多学者采用铝土矿在序列中占据适当位置的风化剖面来验证。
铝土矿
特性描述
铝土矿(晶体化学)理论组成(wB%):Al2O365.4,H2O34.6。常见类质同像替代有Fe和Ga,Fe2O3可达2%,Ga2O3可达0.006%。此外,常含杂质CaO、MgO、SiO2等。
铝矾土
斜方柱晶类:C2h-2/m(L2PC)。晶体呈假六方板状,极少见。主要单形:平行双面a、c,斜方柱m。常依(100)和(110)成双晶。常见聚片双晶。集合体呈放射纤维状、鳞片状、皮壳状、钟乳状或鲕状、豆状、球粒状结核或呈细粒土状块体。主要呈胶态非晶质或细粒晶质。
物理性质:白色或因杂质呈浅灰、浅绿、浅红色调。玻璃光泽,解理面珍珠光泽。透明至半透明。解理极完全。硬度2.5~3.5。相对密度2.30~2.43。具泥土臭味。偏光镜下,无色。二轴晶。Ng=1.587,Nm=Np=1.566。
产状与组合:主要由含铝硅酸盐经分解和水解而成。热带和亚热带气候有利于三水铝石的形成。在区域变质作用中,经脱水可转变为软水铝石、硬水铝石(140~200℃);随着变质程度的增高,可转变为刚玉。
基本类型 | 亚类型 | 主要分布地区 |
一水型铝土矿 | 1)水铝石-高岭石型(D-K型) | 山西、山东、河北、河南、贵州 |
一水型铝土矿 | 2)水铝石-叶蜡石型(D-P型) | 河南 |
一水型铝土矿 | 3)勃姆石-高岭石型(B-K型) | 山东、山西 |
一水型铝土矿 | 4)水铝石-伊利石型(D-I型) | 河南 |
一水型铝土矿 | 5)水铝石-高岭石-金红石(D-K-R型) | 四川 |
三水型铝土矿 | 三水铝石型(G型) | 福建、广西 |
(2)新安式碳酸盐古风化壳原地堆积亚型铝土矿矿床,又称碳酸盐岩古风化壳原地堆积亚型铝土矿床,以河南新安张窑院铝土矿床较为典型。这类矿床的铝土矿直接覆在碳酸盐岩的喀斯特侵蚀面上,是原地堆积的,许多情况下是堆积在喀斯特溶洞、溶斗中,矿体不长(几百m),但厚度较大(40~60m)。如果侵蚀间断时间短暂,一般只形成钙红土残积层,略有迁移搬运现象,这种矿石质量虽然稍贫,但矿层稳定,厚度变化小。
铝土矿
(4)遵义式铝硅酸盐岩古风化壳原地堆积亚型铝土矿矿床。又称铝硅酸盐古风化壳原地堆积亚型铝土矿床,下伏基岩是细碎屑岩或基性火山岩,是下伏基岩红土化风化壳原地堆积(少数坡积)的铝土矿床。这类矿床的成矿规律是:首先与下伏基岩有过渡现象,与上覆地层有侵蚀间断面,因此厚度变化大,无矿天窗较多;其次,矿层厚度及矿体规模大小、矿石品位贫富,取决于成矿时侵蚀间断时间的长短及下伏基岩的性质是否容易风化。如果侵蚀间断时间长,被侵蚀风化的下伏基岩多数是细碎屑岩、粘土页岩,只有一部分是碳酸盐岩,往往矿层厚、规模大、矿石品质佳,但随之无矿天窗增多。如果被侵蚀风化的下伏基岩是较易风化的玄武岩,则矿层厚度及矿体规模可能较大,矿石也可能较富。如果下伏基岩虽然是较易风化的玄武岩,但成矿时侵蚀间断时间过于短暂,风化作用不彻底,则矿层厚度、矿体规模及矿石品质均难符合理想。
铝土矿
中国铝土矿的另一个不利因素是适合露采的铝土矿矿床不多,据统计只占全国总储量的34%。与国外红土型铝土矿不同的是,中国古风化壳型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。铝土矿矿石中还伴生有镓、钒、锂、稀土金属、铌、钽、钛、钪等多种有用元素。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。铝土矿中的镓、钒、钪等也都具有回收价值。
中国铝土矿,地质工作程度比较高,截至1994年底,中国铝土矿保有储量中属于勘探阶段的占32.5%,属于详查阶段的占55.8%,两者合计,详查以上工作程度的储量占全国总保有储量的88.3%。
铝土矿
(1)炼铝工业。用于国防、航空、汽车、电器、化工、日常生活用品等。
高铝水泥
(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。
其中最重要的用途是:铝工业中提炼金属铝、作耐火材料和研磨材料,以及用作高铝水泥原料。矿石用途不同,其质量要求各异。中国有色金属工业总公司1994年发布的铝土矿石的行业标准(YS/T78-94)。按照该标准将铝土矿分成沉积型一水硬铝石、堆积型一水硬铝石及红土型三水铝石三大类型,并按化学成分分为LK12-70、LK8-65、LK5-60、LK3-53、LK15-60、LK11-55、LK8-50、LK7-50、LK3-40等九个牌号。该标准除了对铝土矿的化学成分作出了规定外,还要求沉积型一水硬铝石的水分不得大于7%,堆积型一水硬铝石和红土型三水铝石的水分不得大于8%。此外要求铝土矿石的粒度不得大于150mm。铝土矿石不得混入泥土、石灰岩等杂物。
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、抛光粉的主要原料;耐火材料是工业部门不可缺少的筑炉材料。
修文小山坝铝土矿矿区1957年开始勘探,累计探明铝土矿2026.4万吨,矿石平均品位为67.91%。1979年五龙寺矿区开始投产,矿层呈似层状,产状平缓,倾角5°~10°,向北东倾斜。
山西铝土矿床
最早1960年对克俄铝土矿床克俄矿段进行勘探,随后又对卜家峪等矿段进行了勘探,共累计探明铝土矿6265.6万吨,矿石平均品位为64.36%。1986年山西铝厂开始对孝义铝土矿进行开采。矿石类型有致密状、粗糙状和豆鲕状三种。
河南铝土矿床
该矿床1961~1964年以耐火粘土矿进行勘探,1966年开始投产。累计探明铝土矿949.7万吨。含矿层的地质时代与山西孝义克俄矿床的时代相同,均属晚石炭世本溪期。
平果铝土矿床
该矿区面积有1750km2,在层状矿体分布132km长的范围内均有堆积矿石。最早1959~1961年对原生矿进行勘探。因原生矿含硫高不能利用,1974年转对堆积矿进行勘探,前后一共累计探明铝土矿储量达12609.8万t,平均品位64.69%。由于层状矿石含硫太高(1.5%~7%),工业尚难利用。
遵义铝土矿床
该矿1989年进行勘探,探明储量达1112万吨,矿石平均品位为53.62%。矿层产出形状复杂,无矿天窗多,含矿系数较小,约0.5左右。这些岩层原地红土化剥蚀成铝土物质、粘土矿物等风化壳物质于原地堆积,少部分是附近的风化壳铝土矿物、粘土矿物由于坡积的作用略有迁移堆积而成。
蓬莱铝土矿床
该矿床是现代红土型铝土矿矿床,1959~1961年进行普查勘探,1975年对罗本5、6号等9个矿体又进行了勘探,共累计探明铝土矿储量达2190.6万吨,平均品位44.4%。铝土矿分布在平缓山丘的山顶上,海拔高程约30~60m,为第三纪到第四纪的玄武岩风化红土型三水铝石铝土矿矿床。
淄博王村铝土矿
王村铝土矿位于淄博盆地的西北部。1956年对其进行详查,1964~1965年进行初勘和详勘工作。1958年开始露采,1967年结束。1965年作开拓基建,1966年投产。该矿累计探明铝土矿294.5万吨,为一小型矿床。
该铝土采掘及深加工基地依靠的清镇麦格矿山,系贵阳耐火材料厂的矿山。2007年6月,深圳一公司成功收购政策性破产企业——贵阳耐火材料厂整体财产。按照“盘活存量、优化增量”的原则,该公司已投入近两亿元对清镇麦格矿山进行开发。预计到2009年底,该公司在贵州将形成综合生产能力40.4万吨/年的产能,可实现销售收入3.1亿元,进而成为中国长江以南及中西南地区最大的耐火材料精加工企业。
贵阳耐火材料厂位于清镇市麦格乡的铝土采掘及深加工基地开工建设。建设3条年产6万吨高铝熟料回转窑生产线,成为贵州省最大的铝土深加工基地。贵州有望成为中国最大的铝土矿深加工基地。
铝土矿
铝土矿真正的地质勘探工作是从新中国成立后开始的。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、河南巩县小关一带铝土矿(如竹林沟、茶店、水头及钟岭等矿区)、贵州黔一带铝土矿(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,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1960~1962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,中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,其比较重要的有: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。
中国铝土矿的开采最早始于1911年,当时日本人首先对中国辽宁省复州湾铝矾土矿进行开采,随后1925~1941年又对辽宁省辽阳、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。1941~1943年日本人对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。
中国铝土矿大规模开发利用是从新国以后开始的。1954年首先恢复曾小规模开采过的山东沣水矿山。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20世纪80年代,特别是1983年国有色金属工业总公司成立以后,中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、贵州铝厂为代表的一批大型铝厂,使原铝产量由1954年的不足2000吨,发展到了90年代的187万吨。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中国经济建设的需要。
整体上来看,中国铝土矿资源较为丰富,铝土矿保有基础储量在世界上居第七位,储量在世界上居第八位。截至到2006年保有的资源储量为27.76亿吨,其中储量5.42亿吨,基础储量7.42亿吨,资源量20.35亿吨,主要分布在山西、河南、广西、贵州4省区,其资源储量占全国的90.9%,其中山西占41.6%、贵州占17.1%、河南16.7%、广西占15.5%。另外,重庆、山东、云南、河北、四川、海南等15个省市也有一定的资源储量,但其合量仅占中国的9.1%。
1995年中国总共产铝土矿矿石640万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。
此外,考虑到氧化铝的最佳承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。
中国地质博物馆铝土矿藏品图片
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