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1、2020/7/23,鋁土礦露天開采 概述 中鋁礦業(yè)有限公司 2009年6月,2020/7/23,鋁土礦實際上是指 工業(yè)上能利用的，以三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石為主要礦物所組成的礦石的統(tǒng)稱。它的應(yīng)用領(lǐng)域有金屬和非金屬兩個方面。 鋁土礦是生產(chǎn)金屬鋁的最佳原料，也是最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，其用量占世界鋁土礦總產(chǎn)量的90%以上。 金屬鋁是世界上僅次于鋼鐵的第二重要金屬，1995年世界人均消費量達(dá)到3.29kg。由于鋁具有比重小、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、易于機械加工及其他許多優(yōu)良性能，因而廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟各部門。目前，全世界用鋁量最大的是建筑、交通運輸和包裝部門，占鋁總消費量的60%以上。鋁是電器工業(yè)、飛機
2、制造工業(yè)、機械工業(yè)和民用器具不可缺少的原材料。,一、鋁土礦的工業(yè)特性,2020/7/23,,金屬鋁（鋁錠）,2020/7/23,鋁土礦的非金屬用途主要是作耐火材料、研磨材料、化學(xué)制品及高鋁水泥的原料。 鋁土礦在非金屬方面的用量所占比重雖小，但用途卻十分廣泛。 例如：化學(xué)制品方面以硫酸鹽、三水合物及氯化鋁等產(chǎn)品可應(yīng)用于造紙、凈化水、陶瓷及石油精煉方面； 活性氧化鋁在化學(xué)、煉油、制藥工業(yè)上可作催化劑、觸媒載體及脫色、脫水、脫氣、脫酸、干燥等物理吸附劑； 用r-Al2O3生產(chǎn)的氯化鋁可供染料、橡膠、醫(yī)藥、石油等有機合成應(yīng)用； 玻璃組成中有3%5%Al2O3可提高熔點、粘度、強度；研磨材
3、料是高級砂輪、拋光粉的主要原料； 耐火材料是工業(yè)部門不可缺少的筑爐材料。,一、鋁土礦的工業(yè)特性,2020/7/23,,氧化鋁粉,2020/7/23,,耐火材料,2020/7/23,,氧化鋁陶瓷,2020/7/23,鋁元素是在1825年由丹麥物理學(xué)家H.C.奧爾斯德使用鉀汞劑與氯化鋁交互作用獲得鋁汞劑，然后用蒸餾法除去汞，第一次制得金屬鋁而發(fā)現(xiàn)的。 金屬鋁的生產(chǎn)，初期是化學(xué)法。即1854年法國科學(xué)家仙克列爾戴維里創(chuàng)立的鈉法化學(xué)法和1865年俄國物理化學(xué)家H.H.別凱托夫創(chuàng)立的鎂法化學(xué)法。法國于1855年采用化學(xué)法開始工業(yè)生產(chǎn)，是世界最早生產(chǎn)鋁的國家。 鋁土礦的發(fā)現(xiàn)(1821年)早于鋁元素
4、，當(dāng)時誤認(rèn)為是一種新礦物。從鋁土礦生產(chǎn)鋁，首先需制取氧化鋁，然后再電解制取鋁。鋁土礦的開采始于1873年的法國，從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁始于1894年，采用的是拜耳法，生產(chǎn)規(guī)模僅每日1t多。,二、世界及我國鋁工業(yè)的發(fā)展,（一）鋁的發(fā)現(xiàn),2020/7/23,到了1900年，法國、意大利和美國等國家有少量鋁土礦開采，年產(chǎn)量才不過9萬t。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，鋁作為金屬和合金應(yīng)用到航空和軍事工業(yè)，隨后又?jǐn)U大到民用工業(yè)，從此鋁工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，到1950年，全世界金屬鋁產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了151萬t，1996年增至2092萬t，成為僅次于鋼鐵的第二重要金屬。,（二）鋁的工業(yè)生產(chǎn),2020/7/23,我國鋁土礦的普
5、查找礦工作最早始于1924年，當(dāng)時由日本人板本峻雄等對遼寧省遼陽、山東省煙臺地區(qū)的礬土頁巖進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查。此后，日本人小貫義男等人，以及我國學(xué)者王竹泉、謝家榮、陳鴻程等先后對山東淄博地區(qū)、河北唐山和開灤地區(qū)，山西太原、西山和陽泉地區(qū)，遼寧本溪和復(fù)州灣地區(qū)的鋁土礦和礬土頁巖進(jìn)行了專門的地質(zhì)調(diào)查。 我國南方鋁土礦的調(diào)查始于1940年，首先是邊兆祥對云南昆明板橋鎮(zhèn)附近的鋁土礦進(jìn)行了調(diào)查。 隨后，19421945年，彭琪瑞、謝家榮、樂森王尋等人，先后對云、貴、川等地鋁土礦、高鋁粘土礦進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查和系統(tǒng)采樣工作?？偲饋碚f，新中國成立以前的工作多屬一般性的踏勘和調(diào)查研究性質(zhì)。,（三）我國鋁的發(fā)現(xiàn),2
6、020/7/23,鋁土礦真正的地質(zhì)勘探工作是從新中國成立后開始的。19531955年間，冶金部和地質(zhì)部的地質(zhì)隊伍先后對山東淄博鋁土礦、河南鞏縣小關(guān)一帶鋁土礦(如竹林溝、茶店、水頭及鐘嶺等礦區(qū))、貴州黔中一帶鋁土礦(如林夕、小山壩、燕垅等礦區(qū))、山西陽泉白家莊礦區(qū)，等等，進(jìn)行了地質(zhì)勘探工作。但是，當(dāng)時由于缺少鋁土礦的勘探經(jīng)驗，沒有結(jié)合中國鋁土礦的實際情況而盲目套用原蘇聯(lián)的鋁土礦規(guī)范，致使19601962年復(fù)審時，大部分地質(zhì)勘探報告都被降了級，儲量也一下減少了許多。1958年以后，我國對鋁土礦的勘探積累了一定的經(jīng)驗，在大搞銅鋁普查的基礎(chǔ)上，又發(fā)現(xiàn)和勘探了不少礦區(qū)，其中比較重要的有：河南張窯院、廣西
7、平果、山西孝義克俄、福建漳浦、海南蓬萊等等鋁土礦礦區(qū)。,（二）我國鋁的發(fā)現(xiàn),2020/7/23,我國鋁土礦的開采最早始于1911年，當(dāng)時日本人首先對我國遼寧省復(fù)州灣鋁礬土礦進(jìn)行開采，隨后19251941年又對我國遼寧省遼陽、山東煙臺礦區(qū)A、G兩層鋁土礦進(jìn)行開采，以上開采多用作耐火材料。19411943年日本人對我國山東省淄博鋁土礦湖田和灃水礦區(qū)的田莊、紅土坡礦段進(jìn)行了開采，礦石作為煉鋁原料。后來臺灣鋁業(yè)公司也曾進(jìn)行過小規(guī)模開采供煉鋁用。,（三）我國鋁的工業(yè)生產(chǎn),2020/7/23,我國鋁土礦大規(guī)模開發(fā)利用是從新中國以后開始的。1954年首先恢復(fù)以前日本人曾小規(guī)模開采過的山東灃水礦山。1958年
8、以后在山東、河南、貴州等省先后建設(shè)了501、502、503三大鋁廠，為了滿足這三大鋁廠對鋁土礦的需求，在山東、河南、山西、貴州等省建成了張店鋁礦、小關(guān)鋁礦、洛陽鋁礦、修文鋁礦、清鎮(zhèn)鋁礦、陽泉鋁礦等鋁礦原料基地。 進(jìn)入80年代，特別是1983年中國有色金屬工業(yè)總公司成立以后，我國鋁土礦的地質(zhì)勘探和鋁工業(yè)得到了迅速發(fā)展，新建和擴建了以山西鋁廠、中州鋁廠為代表的一批大型鋁廠，使我國原鋁產(chǎn)量由1954年的不足2000t，發(fā)展到了187萬t。建立了從地質(zhì)、礦山到冶煉加工一整套完整的鋁工業(yè)體系，鋁金屬及其加工產(chǎn)品基本可滿足我國經(jīng)濟建設(shè)的需要。,（三）我國鋁的工業(yè)生產(chǎn),2020/7/23,1995年中國生
9、產(chǎn)鋁土礦礦石640萬t，除了有色系統(tǒng)的國有礦山企業(yè)外，中國鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體礦山企業(yè)和個體采礦點也大量開采鋁土礦，但其產(chǎn)量不穩(wěn)定。中國氧化鋁和鋁金屬的產(chǎn)量增長很快。1996年分別達(dá)到254.62萬t和190.07萬t，與1985年相比增長了近2.5倍和4倍。鋁材的產(chǎn)量增長得更快，1985年才31.00萬t，1996年增加到162.01萬t，增長35倍多(表3.9.10)。 鋁土礦主要用于氧化鋁工業(yè)和高鋁熟料行業(yè)等，2003年二者的用量幾乎相等。根據(jù)2003年主要省區(qū)鋁土礦產(chǎn)量中用于氧化鋁的比例，可以估算出鋁土礦資源儲量中可用于氧化鋁工業(yè)的資源儲量。,（三）我國鋁的工業(yè)生產(chǎn),2020/7/23,此外，考
10、慮到氧化鋁的最佳承載能力必須立足于現(xiàn)實，即必須考慮高鋁熟料等行業(yè)對鋁土礦的需求。因此以鋁土礦資源部分用于氧化鋁生產(chǎn)的承載能力來評估各省氧化鋁的生產(chǎn)規(guī)模比較合適。 隨著中國電解鋁規(guī)模的過度擴張，氧化鋁供應(yīng)短缺矛盾日益突出，進(jìn)口猛增，價格大幅上漲，產(chǎn)品利潤劇增。在經(jīng)濟利益驅(qū)動下，河南、山西等部分擁有鋁土礦資源的省份掀起了地方建設(shè)氧化鋁企業(yè)的熱潮，據(jù)統(tǒng)計，河南、山西、山東等地都在大上氧化鋁廠，在建和擬建的項目有29處之多，規(guī)劃總規(guī)模達(dá)超過2000萬噸/年，加上現(xiàn)有氧化鋁生產(chǎn)規(guī)?？傄?guī)模超過了3000萬噸/年。,（三）我國鋁的工業(yè)生產(chǎn),2020/7/23,鋁土礦的化學(xué)成分主要為Al2O3、SiO2、F
11、e2O3、TiO2、H2O，五者總量占成分的95%以上，一般98%，次要成分有S、CaO、MgO、K2O、Na2O、CO2、MnO2、有機質(zhì)、碳質(zhì)等，微量成分有Ga、Ge、Nb、Ta、TR、Co、Zr、V、P、Cr、Ni等。Al2O3主要賦存于鋁礦物一水鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石中，其次賦存于硅礦物中(主要是高嶺石類礦物)。 在內(nèi)生條件下，由于有二氧化硅的廣泛存在，Al2O3與SiO2常緊密結(jié)合成各類鋁硅酸礦物，這些礦物一般鋁硅比小于1，而工業(yè)上對鋁礦石一般要求Al2O340%，Al/Si1.82.6，因此內(nèi)生條件下很少形成工業(yè)鋁礦床。,三、鋁土礦基本知識,（一）鋁土礦的化學(xué)特性,2020/
12、7/23,目前，已知的國內(nèi)外工業(yè)鋁土礦多是在表生條件下形成的。在表生條件下鋁土礦的生成主要有兩種形式：即風(fēng)化-殘積(余)成礦(紅土成礦)和風(fēng)化-搬運-沉積成礦或風(fēng)化-改造-再沉積成礦(沉積成礦)。 風(fēng)化-殘積(余)成礦是含鋁母巖在濕熱氣候條件下，具排泄良好的有利地形(如殘丘、低山和臺地)，由于水、CO2和生物等的風(fēng)化分解作用，母巖中易溶物質(zhì)K、Na、Ca、Mg和SiO2被淋失排出，活動性小的物質(zhì)Al、Fe、Ti殘留原地形成紅土型鋁土礦。,三、鋁土礦基本知識,（二）鋁土礦的類型,2020/7/23,風(fēng)化-搬運-沉積成礦是含鋁巖石、紅土風(fēng)化殼或已形成的紅土礦床，在重力、水和自然酸(硫酸、碳酸、有
13、機酸)等作用下，經(jīng)機械的或化學(xué)的風(fēng)化、剝蝕、搬運等物理、化學(xué)改造作用，于山坡凹地、谷地、近海湖盆地或濱海潟湖、局限海盆內(nèi)形成鋁土礦，在水介質(zhì)環(huán)境中形成沉積鋁土礦。 鋁土礦礦石含有鎵、釩、鈮、鉭、鈦、鈰及放射性元素等有用組分，這些有價值的伴生組分可綜合回收。而礦石中的硫、CO2、MgO、P2O5則是有害組分，不利于鋁的冶煉回收。,三、鋁土礦基本知識,（二）鋁土礦的類型,2020/7/23,,（二）鋁土礦的類型,,,三水鋁石,一水鋁石（致密狀）,2020/7/23,,（二）鋁土礦的類型,2020/7/23,,（二）鋁土礦的類型,,,蜂窩狀鋁土礦,豆鮞狀鋁土礦,2020/7/23,鋁土礦礦石根據(jù)其
14、所含的主要含鋁礦物分為：三水鋁石型、一水軟鋁石型和一水硬鋁石型。 國外鋁土礦礦石主要是三水鋁石型，次為一水軟鋁石型，而一水硬鋁石型鋁土礦極少。但我國則主要是一水硬鋁石型鋁土礦，三水鋁石型鋁土礦極少。 國外的三水鋁石型鋁土礦具高鋁、低硅、高鐵的特點，礦石質(zhì)量好，適合耗能低的拜耳法處理。我國的一水硬鋁石型鋁土礦，總體特征是高鋁、高硅、低硫低鐵、中低鋁硅比，礦石質(zhì)量差，加工難度大，氧化鋁生產(chǎn)多用耗能高的聯(lián)合法。,三、鋁土礦基本知識,（二）鋁土礦的類型,2020/7/23,,三、鋁土礦基本知識,（二）鋁土礦的類型,2020/7/23,,三、鋁土礦基本知識,（二）鋁土礦的典型礦床,2020/7/23
15、,工業(yè)上提取金屬鋁是先從鋁土礦中提取氧化鋁，然后氧化鋁經(jīng)電解成為金屬鋁。根據(jù)我國生產(chǎn)實踐經(jīng)驗，不同氧化鋁生產(chǎn)方法對礦石質(zhì)量的要求還有所不同，其一般要求是： 1)燒結(jié)法：適于處理含硅較高的低品級礦石，要求Al2O3/SiO2為35(或3.5左右)，F(xiàn)e2O310%。 2)拜耳法：適于處理含Al2O3高、SiO2低的富礦，一般要求Al2O365%，Al2O3/SiO27。氧化鐵在拜耳法流程中不與堿起反應(yīng)，只是鐵高、赤泥量大，赤泥洗滌復(fù)雜，易造成堿和氧化鋁的機械損失。,三、鋁土礦基本知識,（三）鋁的工業(yè)生產(chǎn)方法,2020/7/23,3)聯(lián)合法：適于處理中等品位的鋁土礦，我國主要用混聯(lián)法，即在拜耳法的赤泥中添加部分低品級礦石提高燒結(jié)法的鋁硅比，一般要求Al2O360%，Al2O3/SiO2為57，F(xiàn)e2O310%。對氧化鋁生產(chǎn)而言，硫是很有害的雜質(zhì)，均不宜采用高硫礦石。 用作研磨材料的鋁土礦，要求含Al2O3高、鐵和鈦低，一般要求Al2O370%，F(xiàn)e2O35%，TiO24.5%，CaO+MgO1.0%，Al2O3/SiO212。 作高鋁水泥原料的鋁土礦石必須：Fe2O32.5%,TiO23.5%,R2O(一價金屬氧化物)1.0%,MgO1.0%。,三、鋁土礦基本知識,（三）鋁的工業(yè)生產(chǎn)方法,
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