九、铝原料的生产及技术指标（原创接上篇）

3、氧化铝的生产及技术经济指标

铝土矿矿石用途多样，其中最重要的用途是：用来生产氧化铝，生产的氧化铝90%用来在铝工业中提炼金属铝、10%用作耐火材料和研磨材料。生产氧化铝后的废渣以用作高铝水泥原料。

3.1.氧化铝的特性：

铝的氧化物有三种形式Al2O3、AlO、Al2O，只有Al2O3在常态下是稳定的。Al2O3有两种同素异构体，α- Al2O3、γ- Al2O3 （有人提出还有β、δ、ε型、在自然界没有），其中α- Al2O3是最稳定的。刚玉就是纯α- Al2O3 在火成过程中，高温、高压条件下生成的原生矿物。它折光率高、硬度大为9.0。含有痕量铬时，叫红宝石、含痕量铁、钛时叫蓝宝石，无色的叫白蓝宝石。在我国山东有蓝宝石原生矿。

3.2.氧化铝经济技术指标 

矿石用途不同，其质量要求各异。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。）

根据测算吨.铝土矿开采能耗：27.47Kg-30.0Kg标煤，氧化铝吨.综合能耗：917.0Kg—998.23Kg标煤。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：适于处理含高Al2O3，低SiO2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，只是含铁高赤泥量大，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。

三水铝石浸出温度：100℃、一水软铝石浸出温度：155-175℃、一水硬铝石浸出温度：200℃以上。（用作研磨材料的铝土矿，要求Al2O3含高、铁和钛低，一般要求Al2O3≥70%，Fe2O3≤5%，TiO2≤4.5%，CaO+MgO≤1.0%，Al2O3/SiO2≥12。　作高铝水泥原料的铝土矿石必须：Fe2O3＜2.5%, TiO2＜3.5%,R2O(一价金属氧化物＜1.0%,MgO＜1.0% )。

氧化铝生产工艺：工艺流程图（拜耳法）：     图3

三、我国的铝土矿资源状况

1、背景资料介绍：全球蕴藏量最高的国家依序为几内亚、澳大利亚、巴西、中国、牙买加及印度，这些国家铝土矿总储量约占全球铝土矿的73％左右。南美洲共占33%，非洲占17%。其中，澳大利亚、南美、非洲等地区铝土矿质量较好，储量大，开采成本低。国外的铝土矿资源主要控制在淡水河谷、美国铝业、加拿大铝业等国际铝业巨头手中，与铁矿石的情形非常相似。中国是世界主要铝土矿储量国之一，根据国土资源部公告，2001 年铝土矿储量为5.06 亿吨，资源量17.97 亿吨。全球人均铝土矿占有量为4 吨，中国仅有400 公斤。中国铝土矿97％分布在山西、河南、贵州、广西、四川、山东、云南七个省，特点是铝硅比低，生产工艺复杂。露天矿少，开采成本相对较高。

我国铝土矿的开采最早始于1911年，当时日本人首先对我国辽宁省复州湾铝矾土矿进行开采，随后1925～1941年又对我国辽宁省辽阳、山东烟台矿区A、G两层铝土矿进行开采，以上开采多用作耐火材料。1941～1943年日本人对我国山东省淄博铝土矿湖田和沣水矿区的田庄、红土坡矿段进行了开采，矿石作为炼铝原料。后来台湾铝业公司也曾进行过小规模开采供炼铝用。
    我国铝土矿大规模开发利用是从新中国以后开始的。1954年首先恢复以前日本人曾小规模开采过的山东沣水矿山。1958年以后在山东、河南、贵州等省先后建设了501、502、503三大铝厂，为了满足这三大铝厂对铝土矿的需求，在山东、河南、山西、贵州等省建成了张店铝矿、小关铝矿、洛阳铝矿、修文铝矿、清镇铝矿、阳泉铝矿等铝矿原料基地。
    进入80年代，特别是1983年中国有色金属工业总公司成立以后，我国铝土矿的地质勘探和铝工业得到了迅速发展，新建和扩建了以山西铝厂、中州铝厂为代表的一批大型氧化铝厂。使我国原铝产量由1954年的不足2000t，发展到了现在的1256万t。建立了从地质、矿山到冶炼加工一整套完整的铝工业体系，铝金属及其加工产品完全可满足我国经济建设的需要。
    中国氧化铝产量从90 年代不足100 万吨，发展到2007年的1946万吨，已经超过澳大利亚成为第一大氧化铝生产国，中铝公司也成为仅次于美铝的全球第二大氧化铝生产商。中国氧化铝产量的大幅增加，仍然跟不上快速发展中的电解铝工业，供需矛盾日益突出。仅2007 年中国就进口氧化铝587 万吨，成为了世界上最大的氧化铝买家。

中国对氧化铝的采购量、采购方式，很大程度上决定着全球现货氧化铝的市场平衡和价格走势。

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(Al2O3 60%～70%，Al/Si ≥12只占1.5%，二级矿石(Al2O3 51%～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%。
    近年来，随着我国铝工业的快速发展，各省市对铝土矿的大量开采，国内铝土矿储量快速减少。尤其是一些地区的无序开采，选富弃贫，造成了大量铝原料的浪费。

按现在的开采速度；目前我国铝原料的储量只能再开采10年左右。而大量的（10亿吨以上，另有20亿吨左右的煤系高岭土）低品位铝原料矿石被弃之不用或弃之无用。不仅造成了铝原料的浪费，而且还对自然环境造成了严重的不良影响。

因此，国家必须加大投入，对这部分低铝高硅原料的合理使用进行研究，使之变废为宝，持续我国铝工业的发展。

今天，我国已成为铝业大国；铝产量和消费量均为全世界第一，据测算；我国生产一吨铝材的能耗为美国的2.65倍、日本的3.8倍。根据世界银行《世界发展报告》中国1亿美元GDP所消耗的能源是12.03万吨标准煤，大约是日本1亿美元GDP所消耗能源的7.20倍、德国的5.62倍、美国的3.52倍、印度的1.18倍、世界平均水平的3.28倍。

因此，中国铝工业“节能减排”工作对我们是迫在眉睫；而且铝工业还必须走资源综合利用及可持续发展之路；才能在“节能减排”上有所贡献。“矿热法”生产铝硅钛合金正是铝工业节能及使用低品位含铝原料的新亮点之一。近年来，我国在铝硅合金矿热法生产工艺技术上有了新的进展和突破；参看本人编写的《矿热法生产铝合金》。

本人在多次对矿山的考察时发现，煤矿、小铁矿将伴生的高岭土全部遗弃或填入沟壑。有时为了挖掘极少量的铁矿石，将几十吨甚至上百吨高岭土或铝土矿随意丢弃。

除煤系高岭土外，内蒙准格尔旗境内还有大量低品位铝土矿，铝硅比A/S∠2。据地质部门资料初步估算；全旗境内A/S∠2低品位铝土矿0.5亿吨、煤系高岭土6亿吨，含铝矿物储量丰富、矿层厚度2～6米，易于开采。而且含铁量低，另含2～4%二氧化钛；其AL₂O_3、SiO₂成分含量非常适合矿热法熔炼铝硅钛合金。

由于低品位铝土矿铝硅比过低A/S≤2；以目前国内生产工艺不能作为原料生产氧化铝，只有少量开采作耐火材料使用。因此，是造成铝原料资源的大量浪费的原因之一。

《未完待续》