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(jī)制造工業(yè)、機(jī)械工業(yè)和民用器具不可缺少的原材料。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(jī)械加工及其他許多優(yōu)良性能，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(jī)合成應(yīng)用；玻璃組成中有3%～5%Al2O3可提高熔點、粘度、強(qiáng)度；研磨材料是高級砂輪、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。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。

一、礦物原料特點

鋁是地殼中分布最廣泛的元素之一，屬親石親氧元素。鋁在自然界中多成氧化物、氫氧化物和含氧的鋁硅酸鹽存在，極少發(fā)現(xiàn)鋁的自然金屬。自然界已知的含鋁礦物有258種，其中常見的礦物約43種。實際上，由純礦物組成的鋁礦床是沒有的，一般都是共生分布，并混有雜質(zhì)。從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)觀點出發(fā)，并不是所有的含鋁礦物都能成為工業(yè)原料。用于提煉金屬鋁的主要是由一水硬鋁石、一水軟鋁石或三水鋁石組成的鋁土礦。原蘇聯(lián)因缺乏鋁土礦資源，利用霞石和明礬石提煉氧化鋁。我國的硫磷鋁鍶礦可以綜合回收氧化鋁。一水硬鋁石又名水鋁石，結(jié)構(gòu)式和分子式分別為AlO(OH)和 Al2O3·H2O。斜方晶系，結(jié)晶完好者呈柱狀、板狀、鱗片狀、針狀、棱狀等。礦石中的水鋁石一般均含有TiO2、SiO2、Fe2O3、Ga2O3、 Nb2O5、Ta2O5、TR2O3等不同量類質(zhì)同象混入物。水鋁石溶于酸和堿，但在常溫常壓下溶解甚弱，需在高溫高壓和強(qiáng)酸或強(qiáng)堿濃度下才能完全分解。一水硬鋁石形成于酸性介質(zhì)，與一水軟鋁石、赤鐵礦、針鐵礦、高嶺石、綠泥石、黃鐵礦等共生。其水化可變成三水鋁石，脫水可變成α剛玉，可被高嶺石、黃鐵礦、菱鐵礦、綠泥石等交代。一水軟鋁石又名勃姆石、軟水鋁石，結(jié)構(gòu)式為AlO(OH)，分子式為Al2O3·H2O。斜方晶系，結(jié)晶完好者呈菱形體、棱面狀、棱狀、針狀、纖維狀和六角板狀。礦石中的一水軟鋁石常含F(xiàn)e2O3、TiO2、Cr2O、Ga2O3等類質(zhì)同象。一水軟鋁石可溶于酸和堿。該礦物形成于酸性介質(zhì)，主要產(chǎn)在沉積鋁土礦中，其特征是與菱鐵礦共生。它可被一水硬鋁石、三水鋁石、高嶺石等交代，脫水可轉(zhuǎn)變成一水硬鋁石和α剛玉，水化可變成三水鋁石。三水鋁石又名水鋁氧石、氫氧鋁石，結(jié)構(gòu)式Al(OH)，分子式為Al2O3·3H2O。單斜晶系，結(jié)晶完好者呈六角板狀、棱鏡狀，常有呈細(xì)晶狀或雙晶，礦石中三水鋁石多呈不規(guī)則狀，均含有不同量的TiO2、SiO2、Fe2O3、Nb2O5、Ta2O5、Ga2O3等類質(zhì)同象或機(jī)械混入物。三水鋁石溶于酸和堿，其粉末加熱到100℃經(jīng)2h即可完全溶解。該礦物形成于酸性介質(zhì)，在風(fēng)化殼礦床中三水鋁石是原生礦物，也是主要礦石礦物，與高嶺石、針鐵礦、赤鐵礦、伊利石等共生。三水鋁石脫水可變成一水軟鋁石、一水硬鋁石和α剛玉，可被高嶺石、多水高嶺石等交代。

二、用途與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

鋁土礦礦石用途多樣，其中最重要的用途是：鋁工業(yè)中提煉金屬鋁、作耐火材料和研磨材料，以及用作高鋁水泥原料。礦石用途不同，其質(zhì)量要求各異。表3.9.1是中國有色金屬工業(yè)總公司1994年發(fā)布的鋁土礦石的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YS/T78-94)。按照該標(biāo)準(zhǔn)將鋁土礦分成沉積型一水硬鋁石、堆積型一水硬鋁石及紅土型三水鋁石三大類型，并按化學(xué)成分分為LK12-70、 LK8-65、LK5-60、LK3-53、LK15-60、LK11-55、LK8-50、LK7-50、LK3-40等九個牌號。該標(biāo)準(zhǔn)除了對鋁土礦的化學(xué)成分作出了規(guī)定外，還要求沉積型一水硬鋁石的水分不得大于7%，堆積型一水硬鋁石和紅土型三水鋁石的水分不得大于8%。此外要求鋁土礦石的粒度不得大于150mm。鋁土礦石不得混入泥土、石灰?guī)r等雜物。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3～5(或3.5左右)，F(xiàn)e2O3＜10%。

三、礦業(yè)簡史


鋁元素是在1825年由丹麥物理學(xué)家H.C.奧爾斯德(H.C.Oersted)使用鉀汞齊與氯化鋁交互作用獲得鋁汞齊，然后用蒸餾法除去汞，第一次制得金屬鋁而發(fā)現(xiàn)的。我國鋁土礦的普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，1942～1945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。總起來說，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)。鋁土礦真正的地質(zhì)勘探工作是從新中國成立后開始的。1953～1955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1960～1962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。