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铝土矿
(一)铝土矿
登封县铝土矿资源丰富,位居全省前列,县区内计有大型矿床1处,中型矿床4处,小型矿床12处,布局47个小区(矿段)遍布大冶、王村、告城、徐庄、白坪、大金店、送表、石道、君召、颖阳等10个乡镇。
呈近东西向分布,延长50公里之多。
铝土矿分布状况见表III-5、III-3。
区内铝土矿多作过矿查、普查、初勘、详勘等不同程度的地质工作,资料丰富,研究颇详。
铝土矿具有分布广,质量佳,储量丰富,含矿层稳定,但厚度变化大,矿体多呈透镜状产出等特点,铝土矿大部分已被地方开采利用。
区内含铝岩系为石炭系中统本溪组(C2b),其下与中奥陶统下马家沟组(O2X)灰岩、白云质灰岩,或上寒武统含燧石条带白云岩等呈平行不整合接触,上覆盖地层为上石炭统太原组生物灰岩,含煤砂页岩,呈整合接触,含铝岩系厚度受基底风化剥蚀面地形和古岩溶地貌地控制,变化较大,厚3-79m,一般厚20m左右。
全区本溪组之岩性概括如下:
上覆地层:
太原组(C2t)灰黑色灰岩。
--整合接触--
1、粉砂质粘土岩,粉砂岩,炭质页岩或煤线(层)。
2、灰黑色粘土岩(局部夹薄层铝土矿,耐火粘土矿的主要层位)。
3、深灰色铝土矿(上层铝土矿)。
4、硬质粘土矿及高岭土矿和粘土岩(粘土矿主要层位,为上层铝土矿直接底板)
5、灰黑、紫红色铁质粘土岩夹黄铁矿或"山西式铁矿",偶夹铝土矿透镜体(下层铝土矿)。
--平等不整合--
下伏地层:
中奥陶统下马家沟组(O2X)或上寒武统白云岩。
铝土矿的赋存由前地层剖面可分为上、中、下述之:
下部为铁质粘土岩,夹"山西式"铁矿层、紫红色铁质粘土岩(赤铁矿层),有时有萎铁矿,深部含黄铁矿,往上有时夹薄层粘土矿及透镜状铝土矿厚1.03-42.43m。
中部为粘土矿和粘土岩,两者为渐变关系,当含铁低时为粘土矿,含铁高时为粘土岩,该段是粘土矿的主要层位,厚0.45-7.59m。
上部为铝土矿层,具豆状、碎屑状及微粒状结构,块状构造,氧化带呈土状、多孔状和峰窝状构造,局部夹铝土质页岩,是主要可采矿层,厚0.73-41.91m。
顶部为含岩质粘土夹煤线,偏下部为粘土矿的主要层位,局部铝土矿可达工业品位,厚0.64-8.91m。
总之,该组岩性自上而下的变化趋势为:
铁矿-铁质粘土岩-铝土矿(局部)-粘土岩(矿)-铝土矿-含炭粘土岩及煤线。
县区内铝土矿矿床(点)分布状况主要是经过了燕山期的构造运动而形成的,前期构造运动使全区中生代及其以前的老地层产生了褶皱,形成了背向斜构造,铝土矿分布于背斜或向斜构造之两翼和背斜构造的转折倾伏端和向斜构造转折仰起端,后期随构造运动的发展,使部分褶皱翼连同铝土矿体遭到了破坏,根据矿床(点)分布状况和区内构造特征,市区内可划分四个铝土矿成矿带:
1、弋带一炮房沟成矿带(东西长约5公里)
2、庄头一施村(火石岭坡沟)大冶一山沟一蒋庄一曲河环形成矿带。
(刘碑短轴背斜周围长约20公里)。
3、屈沟-费庄--王村--岳村弧形成矿带。
(弧形长约12公里)。
4、杜家湾-西白坪成矿带(东西长约50公里)。
根据本区铝土矿分布,统计铝土矿储量可达8859.6万吨,表内为5626.77万吨,表外1336.55万吨,地质储量1348.5万吨,因有些地质工作正在进行,储量远不止于此,杜家湾-西白坪矿带工作程度低,数据保守,全县铝土矿储量在12亿吨以上,远景储量更为可观。
区内铝土矿大部分分为上、下两个铝土矿层,上矿层主要赋存于含矿岩系的中上部,呈似层状、透镜状,厚度变化较大,一般厚3-5m,局部厚达15.09m,(弋湾矿区15号矿体)(大冶矿区11号矿体达18.24m),矿体结构简单,多属单矿层,单矿体多为小矿体,是区内的主要铝土矿层,上矿层多处在地表氧化带内,氧化矿石较多,下矿层主要赋存于含铝岩系的中下部,矿体多呈透镜状或漏斗状,厚度不稳定,夹层较多,一般厚4-7m,常处氧化带以下,以原生矿石为主。
矿体产状与围岩产状基本一致,矿体产状和规模多受岩溶地形和溶坑大小的影响。
常由四周向中心倾斜,溶坑边缘倾角大,中心倾角小或呈水平。
矿体形态为(似)层状、漏斗状、扁豆状、多为透镜状,大小不一,长轴最大可达18890m,短轴最大可达740m,厚度最大可达18.24m(大冶矿区),厚度由矿体中部向四周尖灭,铝土矿的品位与它本身的厚度呈正相关系。
矿石类型按照矿石的结构、构造特征,可以分为豆(鲕)状、碎屑状、致密块状、砾状、土状、峰巢状、和薄层状等七种,以前三种矿石类型为主,后四种次之。
但其中三种属富铝土矿石(即砾状铝土矿、峰巢状铝土矿、土状铝土矿)质量甚佳。
薄层铝土矿是矿与非矿之间的过渡类型矿石。
铝土矿各种矿石类型化学成份平均含量见表III-6。
铝土矿的主要化不成份为A1203,有害杂质为Fe2O3、SiO2等,伴生有益元素有TiO2、CaO、Li2O等,微量成份有CaO、MgO、K2O、Na2O和S等,各种化学成份之间存在着一定关系,A1203含量与SiO2、Fe203含量呈负相关,与Ti02含量吴正相关。
铝土矿主要化学成份含量表如下,见表III-7。
市区内与铝土矿共生的矿产有耐火粘土、铁矿(山西式铁矿)、铝氧灰岩、熔齐灰岩、水泥灰岩、一1煤等矿产,铝土矿中的伴生有益组分有TiO2、TaO、Li20、等,TaO和Li2O的含量已达综合利用标准。
一般来说矿体埋藏浅,如大冶矿区、露采矿量占矿区总储量的48%,且大部分在潜水面以上,单个露采场规模较大,且比较集中,露天开采大部分围岩比较坚硬,边坡稳定。
一般来说坑采富水性弱,坑采间接顶板(上石炭地层)稳固性较强,但直接顶板岩石(粘土岩类)稳固性较弱,开采条件和工作地质条件属中等类型。
铝土矿成因探讨:
自中奥陶世后期,本区地壳上升,长期处于风化剥蚀阶段,在碳酸盐发育地区形成红土风化壳及喀斯特地形中石炭世本溪期海水再度侵入本区,形成陆表海型泻湖沉积环境,早期海侵淹没了喀斯特洼地,如大冶、王村等地形成一系列小面积封闭,滞流的海漫泻湖,在此还原环境内沉积了大量的铁质、铝质、粘土质及黄铁矿等矿屑物质形成"山西式"铁矿和杂质较高的粘土矿、铁铝页岩,在喀斯特洼地被填平,并产生沼泽化以后,海水逐渐扩大,形成遍布全区的滨海泻湖,由于这时泻湖的封闭性弱,铁质相对减少,沉积物以铝土质和粘土质为主,形成优质铝土矿和粘土矿等。
另外,关于铝土矿成因最近有一种"密度流"沉积的新假说。
其着眼点是以"密度流"沉积来解决铝土矿各成矿阶段的沉积作用。
登封除具有铝土矿分布广、质量好,层位稳定,储量丰富等得天独厚的条件外,还有交通方便,水源丰富及电力充沛等条件,这对于将来矿石的开发和利用都极其有利。
(二)粘土矿
本区内粘土矿资源比较丰富,主要分布大冶、王村、告城、徐庄、白坪、大金店、送表、颖阳等乡镇。
赋存于石炭系本溪组、二叠系上、下石盒子组和第四系中更新统、全新统下部等地层中,根据不同工业用途大致或以分为三种类型:
耐火粘土、水泥用粘土,砖瓦用粘土。
见表III-14。
1、耐火粘土
耐火粘土矿赋存于中石炭统本溪组中与铝土矿共生,有时两者互为相变,其评价工作与铝土矿同时进行。
耐火粘土层可以分上下两层,上层矿赋存于本溪组中上部,顶板为铝土矿层或铝土质粘土岩,底板为杂色含铁质粘土岩。
是测区的主要粘土矿层,层位比较稳定;下层赋存于本溪组中、下部,与下层铝土矿层呈相变关系,矿体呈透镜状分布。
耐火粘土与铝土矿具有密不可分的共生关系,赋存于含矿岩系的上段,耐火粘土分别位于铝土矿层的底或顶,局部呈铝土矿夹层产出。
因二者界线不清,依据分析结果划分:
A12O3≥40%,铝硅比≥2.1为铝土矿;A12O3≥40%铝硅比≤2.1,Fe203>3%为铝土岩,当A12O3>30%,铝硅比<3%,耐火度大于1630度时为耐火粘土矿;否则为粘土岩或铁质粘土岩,故耐火粘土矿多属铝土矿的降格品。
有关耐火粘土的分布,因其与铝土矿共生,其分布参阅铝土矿分布,有关储量见前表。
耐火粘土的一般工业要求,A12O3≥22%,FeO3≥35%,烧失量≤18%,耐火度≥1580,可塑性指数≥2.5,耐火粘土是具有特殊要求的包括略低品位在内的铝土矿。
矿物成份及结构:
矿石多呈灰白色、深灰色,其次为黄褐色等,主要矿物成份为高岭石,埃洛石、迪开石和水云母,含量占70-95%,次为水铝石,含量5-30%,微量矿物为赤铁矿、褐铁矿、金红石、电气石,局部可见黄铁矿和锆石。
质量较好的耐火粘土矿,主要由高岭石、埃洛石和水母组成。
高岭石和水云母呈鳞片集合体,混杂分布,部分集合体稍大,透明度较好,呈蠕虫状,弯曲状,A12O3含量较高的耐火粘土均含少量一水硬铝石,其粒径一般在0.005-0.02毫米之间,大部分透明度较差,耐火粘土矿多呈泥晶结构。
少数含一水硬铝石较多者为豆状、碎屑状(晶粒颗粒)结构,部分一水硬铝石被水云母和高岭石交代,呈交代残余假象结构。
化学成份
矿石的主要有益组份为A12O3和TiO2,有害杂质有:
Fe203、K20、Na20、CaO及MgO等,其含量见表III-15。
矿石的物理性质
a、塑性:
市区耐火粘土有高铝耐火粘土矿、硬质耐火粘土矿和软质及半软(硬)质耐火粘土矿,高铝和硬质耐火粘土矿具弱塑性,一般小于2,遇水后不具可塑性;软质及半软质耐火粘土矿,可塑性一般在2.52-2.93,遇水具可塑性,失水消失可塑性。
b、高铝和硬质耐火粘土矿,不具粘性,普遍具有滑感,软质及硬质耐火粘土矿,遇水后具强粘性。
c、耐火度,高铝和硬质粘土矿,耐火度一般大于1700度,最高可达1790度,软质及半硬(软)质耐火粘土矿一般小于1700度,最低只有1680度,全区耐火度最高大于1790度,最低1610度,平均1753度,耐火度的高低与矿石的化学时份有关,A12O3和TiO2含量与耐火度成正相关,Fe203、Ca0、Mg0、S、K、Na含量与耐火度为负相关。
耐火粘土根据工业要求,大致可以分为四种类型:
高铝耐火粘土矿,硬质耐火粘土矿、半软(硬)质耐火粘土矿和软质耐火粘土矿,见表III-16。
2、水泥粘土矿
县区内发现并正在利用的水泥粘土矿在卢店五司西岭,地层主要为第四系中上更新统,红色粘土层,厚约2米多,现已被登封县水泥厂开采利用。
在市区内大冶、王村、告城、东金店、唐庄、芦店、大金店等地均有产出部分已被利用。
3、砖瓦粘土矿
县区内砖瓦粘土矿资源丰富,赋存第四系中上更新统和全新统下部的粘土、亚粘土层,砖瓦粘土矿要求不十分严格,区内没作专门系统的进行地质工作,区内砖瓦粘土矿多分布颖阳-大金店向斜、大冶向斜的诸沟谷中。
矿层厚数米-15米不等,属棕红色、黄色粘土、亚粘土、砂土、亚砂土,其中以粘土质矿物为主,含粉砂、细砂、含有小砾石,大小不等,形态各异的钙质结核分布不均,局部集中形成钙质结核。
区内广泛分布砖瓦粘土矿,储量丰富且已大量开采利用。
4、其它粘土矿
a、似高岭土矿
此种粘土矿赋存于石炭系本溪组中,厚度变化较大,0.20-5.00m不等常呈白色、灰白色,乳白色少见,厚仅0.20m,具泥状或粉状结构,块状构造,主要矿物成分为水铝石和粘土质矿物,取拣块样分析主要化学成份,平均含量为SiO34.99%,A12O346.66%,TiO21.47%,Fe2O31.24%,Mg01.03%,K200.27%,NaO0.04%,烧失量14%左右,白度为23-57.4,比重为2.725,粒度很细,<80um的平均约90.6%,<60um的为88.3%,<40um的为76.5%,<20um的有64.1%,<10um的有52.5%,<5um的有41.3%,此种粘土矿就化学成份和白度及粒度方面看,基本上符合无线电陶瓷粘土的要求,但没有作进一步的矿物分析,是否属高岭土矿尚难确定,同时由于与铝土矿或耐火粘土矿共生,常常作为耐火粘土开采利用,此种似高岭土矿需要今后作进一步的地质工作。
b、陶瓷粘土矿
此种粘土矿赋存于石岩系、二迭系中,多为灰色、灰白色、灰黄色。
粘土岩(矿)薄层状,在告城曲河西岭,大冶的香山庙西坡,告城新新登西沟,大金店新新煤矿围墙以东均有出露。
主要矿物成份为粘土质矿物,厚度较大(大于3m),成层状分布,取样分析,主要化学成份,平均含量为:
Sio59.09%、A12O324.18%、Fe2033.92%、TiO20.88%、Mg01.07%、CaO0.20%、K2O1.11%、Na200.08%,烧失量约9%。
此种土比重为2.62,粒度分析:
<80um的有95.3%,<60um的有90.1%,<40um的有81.6%,<20um的有58.7%,<10um的有43.0%,<5um的有28.3%,此种粘土矿的化学成份与一般粗瓷制品要求接近,但Fe203含量过高,可用来烧制碗、缸、盆等粗瓷制品,该粘土矿白度大,矿位稳定,储量丰富,具有一定的开发前景。
在二迭系、山西组二1煤附近,广泛的开采着谓之"黑毛土""红毛土"均陶瓷的将原料。
(三)石灰岩矿:
区内石灰岩分布很广,矿产资源极为丰富,主要分布于城关镇北部,唐庄、大冶、王村、告城、徐庄、大金店、送表、石道、君召、颖阳等12个乡镇,已做工作的有大冶荆木岭、弋湾、庄头、王村、王家门等处,详见表III-17。
根据石灰岩的工业用途的不同,可分为三大类型:
1、制氧用铝氧灰岩:
(工业指标为:
CaO≥52%、MgO≤1.5%、SiO2≤2%/
2、冶金用熔剂灰岩(工业指标为CaO≤48%、MgO≤3%,K20+Na2O≤0.6%,SiO2≤1%,SO≤1%,fsio2≤4%,C≤0.015%。
石灰岩主要赋于寒武系、奥陶系、石炭系中,其中以寒武系和奥陶系为主要含矿层位。
(1)寒武系以徐庄组中、上部和张夏下段为主要含矿岩系。
a、徐庄组中部灰岩:
灰色,具鲕状、生物碎屑结构,块状构造,有多层矿层,夹页岩,单矿厚1-5m,CaO含量一般为含量48%左右,可作水泥灰岩。
b、徐庄组上部灰岩:
岩性为细晶灰岩,泥晶灰岩厚30-50m,CaO含量48%左右,可作水泥灰岩。
c、张夏组下段灰岩:
灰、深、灰色,具鲕状、豹皮状结构,块状构造,厚度一般50m左右,CaO含量一般48-52%,可作水泥灰岩和熔剂灰岩使用。
(2)奥陶系灰岩:
主要赋存于下马家沟组中。
根据矿石岩性及含矿性不同分为三段,一段为灰白,灰黄色薄层状泥质灰岩,泥质白云岩,不含矿,厚22.5-23m。
二段为深灰色白云质灰岩,致密块状,角砾状、花斑状构造,含矿1-2层,厚57.5-63.5m,矿石质量好,CaO含量53%左右,可作铝氧灰岩和水泥灰岩用,三段为灰黄色中厚层,岩性为白云质灰岩、钙质白云岩、石灰岩等,含矿1-2层,厚75.3-91.3m,矿石质量比较好,CaO含量48-50%左右,可作水泥灰岩和熔剂灰岩用。
(3)石炭系灰岩,主要产于太原组、山西组中,灰色致密块状,有黑色燧石条带,或燧石团块,矿石易选,有4-6层单层,厚度1-3m,总厚度约10-15m左右,CaO含量较高,可达52-53%,可作铝氧灰岩兼作水泥灰岩用,但该时代灰岩规模小,出露小,出露差,不易开采。
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。
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。
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、飞机制造工业、机械工业和民用器具不可缺少的原材料。
重点讨论的是生产金属铝的铝土矿及其矿床。
至于作耐火粘土用的铝土矿及其矿床见非金属矿“耐火粘土”中讨论。
一、矿物原料特点
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。
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。
原苏联因缺乏铝土矿资源,利用霞石和明矾石提炼氧化铝。
我国的硫磷铝锶矿可以综合回收氧化铝。
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。
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、用途与技术经济指标
铝土矿矿石用途多样,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。
表3.9.1是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。
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。
用作研磨材料的铝土矿,要求含Al2O3高
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