铝矿石成分对氧化铝生产的影响

铝矿石成分对氧化铝生产的影响

1.山西分公司铝土矿资源概况

我国铝土矿资源较为丰富，主要集中在山西、河南、贵州、广西四省，总储量23.4亿吨，其中山西省储量为9.89亿吨，占总储量的42%。截至2005年上半年，山西分公司已取得采矿权的铝土矿区10个，保有资源量7029万吨，其中：A/S 8以上高品位矿1248万吨(占17.76％)；A/S 6.5－8的中等品位矿石2253万吨(占32.05％)；A/S 6.5以下低品位矿3528万吨(占50.19％)，高品位铝矿石较少，主要为中低品位的铝土矿，山西分公司2007年计划供矿：老系统拜耳法A/S≥9.0，AO≥67%，烧结法A/S6.5±0.3，AO≥62%，新系统A/S7.0±0.3 ，AO≥65%。

近年来，我国氧化铝企业为提高产量，降低成本，尽量提高供矿品位，而我国80%以上的铝土矿为中低品位，平均铝硅比仅为5.56，随着高品位铝土矿储量日渐减少，供矿品位不得不下降，结果引起产量减少，碱耗和矿耗指标明显升高，导致成本升高。因此，需要合理选择供矿品位，深入研究不同铝土矿的性质特点及杂质对氧化铝生产的影响，最大程度地发挥不同品位铝土矿生产氧化铝的效益，有效利用有限的铝土矿资源，成为山西分公司氧化铝生产企业的迫切任务。

2.山西铝土矿化学成分及矿物组成

铝土矿是一种组成复杂，化学成分变化很大的矿石。铝土矿的化

学成分主要为Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O，次要成分有S、CaO、MgO、K2O、Na2O、CO2、有机质等，微量成分有Ga、Ge、Nb、Ta、TR、Co、Zr、V、P、Cr、Ni等，铝土矿的化学组成及矿物组成取决于铝土矿矿床的成因，根据铝土矿的成因主要有红土型铝土矿和沉积型铝土矿两大类。红土型铝土矿是最主要的铝土矿矿床，约占铝土矿总储量的92%，以三水铝石为主。沉积型铝土矿约占铝土矿总储量的8%，以一水硬铝石为主，山西铝土矿属一水硬铝石型，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。

2006年山西分公司140万吨拜耳法实际供矿石化学成分平均为：AL2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO A/S

69.6 7.0 3.0 3.3 1.0 9.94

AL2O3含量波动范围在65~72%之间，SiO2波动范围在6.0~7.5%之间，Fe2O3含量在2~4%，TiO2含量在3%左右。矿石A/S11月份最低，为8.94，8月份最高，为10.26，波动范围高达1.32。主要的矿物组成为：一水硬铝石，高岭石，锐钛矿，赤铁矿，方解石，石英。

2006年矿物组成含量平均为：

一水硬铝石高岭石锐钛矿石英方解石赤铁矿

76.2 14.2 3.2 1.1 1.15 2.9

2006年80万吨拜耳法矿石平均化学成份为：

AL2O3 SiO2 Fe2O3 TiO2 CaO A/S

66.8 8.9 3.5 3.0 1.5 7.50

AL2O3含量波动范围在65~68%之间，SiO2波动范围在7.5~10%之间，Fe2O3含量在2~4%，TiO2含量在2.5~3%左右。

主要的矿物组成为：一水硬铝石，高岭石，锐钛矿，赤铁矿，方解石，石英。

矿物组成含量平均为：

一水硬铝石高岭石锐钛矿石英赤铁矿

72.6 17.2 3.0 1.2 3.5

郑州轻研院2006年为80万吨石灰拜耳法矿石所做的物相组成为：一水硬铝石高岭石伊利石锐钛矿石英赤铁矿金红石方解石72.7 11.3 4.7 2.5 2.0 3.2 0.5 0.5

从以上矿石物相组成来看，山西矿的主要物相为一水硬铝石和高岭石，两者含量之和超过90%，其余矿物含量较少，杂质硅主要以高岭石形态存在，矿物组成较为单一，但郑州轻研院分析中有少量伊利石存在。

3.铝土矿类型决定氧化铝的生产方法

氧化铝生产过程就是从铝矿石中提取氧化铝使之与杂质分离的过程。自然界中的铝矿石类型很多，同一类型的铝土矿中各种杂质的含量各有差异。为了最经济地生产氧化铝，不同的铝矿需采用不同的

生产方法。

拜耳法只适宜处理高铝硅比矿石，处理低铝硅比铝土矿是不经济的，这是由于矿石中的SiO2在溶出时转变为含水铝硅酸钠，需要消耗昂贵的苛性碱。

低品位铝矿石适宜采用碱—石灰烧结法，这时矿石的SiO2主要转变为原硅酸钙，而且使用和消耗的是廉价的碳酸钠。特别是我国一水硬铝石型铝硅比低于4的矿石，采用烧结法生产更为有利。碱—石灰烧结法虽可以处理低铝硅比铝土矿，但能耗高，产品质量差。

混联法可以兼有拜耳法和烧结法的优点，有利于充分利用我国中低品位矿石资源，但其工艺流程复杂，能耗较高。

4.铝土矿中成分及形态对氧化铝生产的影响

4.1矿石粒度的影响

孝义矿在常规的破碎方式下，具有一定的选择性解理特性，其中粗颗粒矿物的铝硅比明显高于细颗粒矿物的铝硅比，这与组成矿物一水硬铝石、高岭石的物理性质一致，即由于一水硬铝石和高岭石的硬度不同，矿物在相同的作用力方式下，高岭石矿物更容易被破碎进入细粒级产物当中，造成细粒级矿物的铝硅比明显低于粗粒级矿物的铝硅比。我们从一车间矿石堆场取回孝义高铝矿进行了不同粒度的分析，将其分为细中粗三个粒级，其中，细粒级在小于0.6mm，中粒级5~10mm，粗粒级20~40mm，分析结果如下：

中粒矿石5~10mm 8.04 1.46 66.3 1 8.25

粗粒矿石20~40mm 3.39 0.87 75.6 0.7 22.3

分析结果表明，硬度大的大颗粒的矿石氧化铝含量高，硅含量低，一水硬铝石含量大，A/S高，达到22.3，细颗粒的矿石硅含量较高，A/S低，只有6.59，高岭石的硬度较小，可以看出，粒度越大，A/S 的差值越大。因此如果矿石均化不好，很容易使矿石的A/S产生一定波动，利用有用矿物与杂质硬度的不同的特点，可以进行筛选，选出一部分高品位的矿石。

目前,我厂进厂矿石粒度在20mm以下，粒度偏大会增加磨矿的负荷，使磨机的产能受到限制，磨矿效率下降，能耗升高，磨矿产品的均匀性变差，对烧结法直接影响料浆细度和烧结熟料的质量。对拜耳法来说，矿石的粒度越细，表面积越大，溶出速率增加，氧化铝的溶出率提高，不同粒级的矿石溶出效果不同。下图为不同粒度的山西矿溶出率变化曲线。