铝土矿介绍

铝土矿介绍一、矿物原料特点自然界已知的含铝矿物有258种，其中常见的矿物约43种。

实际上，由纯矿物组成的铝矿床是没有的，一般都是共生分布，并混有杂质。

从经济和技术观点出发，并不是所有的含铝矿物都能成为工业原料。

用于提炼金属铝的主要是由一水硬铝石、一水软铝石或三水铝石组成的铝土矿。

一水硬铝石又名水铝石，结构式和分子式分别为AlO(OH)和Al2O3·H2O。

斜方晶系，结晶完好者呈柱状、板状、鳞片状、针状、棱状等。

矿石中的水铝石一般均含有TiO2、SiO2、Fe2O3、Ga2O3、Nb2O5、Ta2O5、TR2O3等不同量类质同象混入物。

水铝石溶于酸和碱，但在常温常压下溶解甚弱，需在高温高压和强酸或强碱浓度下才能完全分解。

一水硬铝石形成于酸性介质，与一水软铝石、赤铁矿、针铁矿、高岭石、绿泥石、黄铁矿等共生。

其水化可变成三水铝石，脱水可变成α刚玉，可被高岭石、黄铁矿、菱铁矿、绿泥石等交代。

一水软铝石又名勃姆石、软水铝石，结构式为AlO(OH)，分子式为Al2O3·H2O。

斜方晶系，结晶完好者呈菱形体、棱面状、棱状、针状、纤维状和六角板状。

矿石中的一水软铝石常含Fe2O3、TiO2、Cr2O、Ga2O3等类质同象。

一水软铝石可溶于酸和碱。

该矿物形成于酸性介质，主要产在沉积铝土矿中，其特征是与菱铁矿共生。

它可被一水硬铝石、三水铝石、高岭石等交代，脱水可转变成一水硬铝石和α刚玉，水化可变成三水铝石。

三水铝石又名水铝氧石、氢氧铝石，结构式Al(OH)，分子式为Al2O3·3H2O。

单斜晶系，结晶完好者呈六角板状、棱镜状，常有呈细晶状集合体或双晶，矿石中三水铝石多呈不规则状集合体，均含有不同量的TiO2、SiO2、Fe2O3、Nb2O5、Ta2O5、Ga2O3等类质同象或机械混入物。

三水铝石溶于酸和碱，其粉末加热到100℃经2h即可完全溶解。

该矿物形成于酸性介质，在风化壳矿床中三水铝石是原生矿物，也是主要矿石矿物，与高岭石、针铁矿、赤铁矿、伊利石等共生。

三水铝石脱水可变成一水软铝石、一水硬铝石和α刚玉，可被高岭石、多水高岭石等交代。

铝土矿的化学成分主要为Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、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——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Al2O3≥40%，Al/Si＞1.8～2.6，因此内生条件下很少形成工业铝矿床。

目前，已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。

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（氵舄）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。

铝土矿矿石根据其所含的主要含铝矿物分为：三水铝石型、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。

二、铝土矿物及其赋存状态(一)铝土矿物及元素赋存状态铝是地壳中分布最广泛的元素之一，属亲石亲氧元素。

铝在自然界中多成氧化物、氢氧化物和含氧的铝硅酸盐存在，极少发现铝的自然金属。

用于提炼金属铝的主要是由一水硬铝石、一水软铝石或三水铝石组成的铝土矿。

三水铝石一般有三种赋存状态：赋存于硬水铝石砾石裂隙、空洞中的三水铝石;以微晶集合体形式产出的三水铝石;基质中以细粒分散状存在的三水铝石。

(二)主要铝土矿物：工业铝矿物和一般常见含铝较高矿物简表[矿物晶体形态］三水铝石:斜方双锥晶类，D2h-mmm(3L23PC)。

晶体平行b{010}发育成板状（图13）或沿c轴伸长成柱状或针状。

常见单形：斜方柱m{110}、d{021}、w{061},平行双面b{010}。

晶面具纵纹。

通常呈片状，磷片状或隐晶质及胶态豆状、鲕状集合体。

（图13）[矿物晶体形态］:硬水铝石,斜方双锥晶类，D2h-mmm(3L23PC) 。

晶体平行发育成板状或沿c轴伸长成柱状或针状（图14）。

常见单形有斜方柱m{110}、d{021}、w{061}。

通常呈片状、鳞片状或隐晶质及胶态豆、鲕状集合体。

我国北方铝土矿中硬水铝石多呈他形粒状细晶、隐晶质或胶态集合体，有时构成铝土矿鲕的中心，少量呈半自形板状、鳞片状小晶体，河北产的最大晶体可达0.5-1mm。

（图14）[矿物晶体形态］：一水软铝石，斜方双锥晶类，D2h-mmm(3L23PC) 。

晶体呈极细小片状或扁豆状（图15），常由平行双面b{010}、斜方双锥r{111}、q{113}及斜方柱m{110}等单形所组成。

通常成隐晶质块体或胶态分布于铝土矿中。

（图15）矿相显微照片：三、工业要求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)。

工业上提取金属铝是先从铝土矿中提取氧化铝，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3～5(或3.5左右)，Fe2O3＜10%。

2)拜耳法：适于处理含Al2O3高、SiO2低的富矿，一般要求Al2O3＞65%，Al2O3/SiO2＞7。

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，但不宜有铝针铁矿。

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Al2O3＞60%，Al2O3/SiO2为5～7，Fe2O3＜10%。

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。

四、储量规模截至1996年末，我国已探明铝土矿矿区310处，分布于全国19个省、自治区、直辖市。

铝土矿保有储量达到22.73亿t，其中A+B+C级7.05亿t，占总保有储量的31%。

据美国矿业局《Mineral Commodity Summaries》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相比，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、华南褶皱系及东南沿海四个成矿区都具有较好的铝土矿成矿条件，尤以晋中-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。

有关部门根据已有地质条件和成矿条件分析，我国铝土矿资源总量预计可达50亿t。

五、铝土矿在我国的分布我国铝土矿除了分布集中外，以大、中型矿床居多。

储量大于2000万t的大型矿床共有31个，其拥有的储量占全国总储量的49%；储量在2000～500万t之间的中型矿床共有83个，其拥有的储量占全国总储量的37%，大、中型矿床合计占到了86%。

我国铝土矿的质量比较差，加工困难、耗能大的一水硬铝石型矿石占全国总储量的98%以上。

在保有储量中，一级矿石(Al2O360%～70%，Al/Si ≥12)只占1.5%，二级矿石(Al2O351%～71%，Al/Si≥9)占17%，三级矿石(Al2O3 62%～69%，Al/Si≥7)占11.3%，四级矿石(Al2O3＞62%，Al/Si≥5)占27.9%，五级矿石(Al2O3＞58%，Al/Si≥4)占18%，六级矿石(Al2O3＞54%，Al/Si≥3)占8.3%，七级矿石(Al2O3＞48%，Al/Si≥6)占1.5%，其余为品级不明的矿石。

我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，我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。

我国铝土矿的最后一个特点是，地质工作程度比较高，截至1994年底，我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%。

六、主要铝土矿床类型按照廖士范等人的意见，中国铝土矿矿床可分为两大类型：古风化壳型铝土矿矿床(Ⅰ型)和红土型铝土矿矿床(Ⅱ型)。

前一类又分为四个亚类：修文式、新安式、平果式和遵义式。

后一类只有一个亚类，称漳浦式。

1)修文式：又称碳酸盐岩古风化壳异地堆积亚型铝土矿矿床。

其成因与碳酸盐岩喀斯特红土化古风化壳有关。

又由于铝土矿与下伏碳酸盐岩基岩之间有数米厚的湖相铁矿扁豆体沉积，铝土矿不是原地堆积的，而是这个已接近干枯的湖泊附近的红土化风化壳异地迁移来堆积成的。

该类矿床以贵州修文县小山坝铝土矿矿床较为典型。

这是我国最重要的一类铝土矿，其储量占本类型(Ⅰ型)的74.76%。