1.什么是铝矾土？

铝土矿实际上是指以三水铝石、一水硬铝石或一水硬铝石为主要矿物组成的可用于工业的矿物的统称。其应用领域包括金属和非金属。铝土矿是生产金属铝的最佳原料，也是最重要的应用领域。其消费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为耐火材料、研磨材料、化学品和高铝水泥的原料。铝土矿在非金属中所占比例虽小，但用途广泛。例如，在化学品方面，硫酸盐、三水合物和氯化铝等产品可用于造纸、水净化、陶瓷和石油提炼；活性氧化铝可在化工、炼油、制药等行业用作脱色、脱水、脱气、脱酸、干燥的催化剂、催化剂载体和物理吸附剂。用γ-al2o 3生产的氯化铝可用于染料、橡胶、医药、石油等的有机合成。玻璃成分中3%~5%Al2O3能提高熔点、粘度和强度；磨料是高级砂轮和抛光粉的主要原料；耐火材料是工业部门不可缺少的筑炉材料。

铝是世界上仅次于钢的第二重要金属。1995年，世界人均消费量达到3.29公斤。铝由于比重小、导电性和导热性好、易加工等许多优良性能，被广泛应用于国民经济的各个部门。目前，世界上最大的铝消费是在建筑、运输和包装领域，占铝消费总量的60%以上。铝是电器工业、飞机制造业、机械工业和民用电器不可缺少的原材料。

二。中国铝土矿开采简史

1825年丹麦物理学家H.C.Oersted发现了铝元素，他用钾汞齐与氯化铝相互作用得到铝汞齐，然后通过蒸馏除去汞，首次制成金属铝。

铝生产的最初阶段是化学法。即法国科学家h·圣·克里尔·迪威尔于1854年和俄罗斯物理化学家h·h·别科托夫(н)于1865年创立的钠化学法。Н。 бекетов).法国于1855年开始用化学方法进行工业生产，是世界上第一个生产铝的国家。

铝土矿比铝早在1821年被发现，当时它被误认为是一种新矿物。用铝土矿生产铝，需要先制备氧化铝，然后电解生产铝。法国于1873年开始开采铝土矿，1894年开始从铝土矿生产氧化铝。采用拜耳法，生产规模只有每天1t多。

到1900年，法国、意大利和美国开采了少量铝土矿，年产量只有9万吨。随着现代工业的发展，铝作为一种金属和合金，已经应用于航空空和军事工业，然后扩展到民用工业。此后，铝工业发展迅速。到1950年，世界金属铝产量已达151万吨，1996年增加到2092万吨，成为仅次于钢的第二大金属。

中国铝土矿普查始于1924年，当时日本熊俊坂本对辽宁辽阳和山东烟台的铝土矿页岩进行了地质调查。此后，日本人小渊惠三等人，以及中国学者王竹泉、谢、、陈弘成等。先后在山东淄博、河北唐山、开滦、山西太原、西山、阳泉、辽宁本溪、福州湾等地进行了铝土矿和铝土矿页岩专项地质调查。中国南方铝土矿的考察始于1940年，首先是边赵翔对云南昆明板桥附近的铝土矿进行了考察。随后，1942年至1945年，彭、谢、乐森等人先后对云贵川的铝土矿和高铝粘土矿进行了地质调查和系统取样。总的来说，新中国成立前的工作是一般性质的侦察和调查。

真正的铝土矿地质勘探是在新中国成立后开始的。1953年至1955年，冶金部、地质部地质队先后对山东淄博、河南萧关、珙县(如竹林沟、茶店、水头、)、贵州黔中(如林、小山坝、盐龙)和山西阳泉白家庄等地的铝土矿进行了地质勘探工作。但当时由于缺乏铝土矿勘探经验，结合我国铝土矿的实际情况，盲目套用前苏联的铝土矿规范。结果1960年到1962年的地质勘探报告在审查时大部分都降级了，储量减少了很多。1958年以后，中国在铝土矿勘探方面积累了一些经验。在广泛调查铜、铝的基础上，发现和勘探了许多矿区，其中比较重要的有:河南的张尧源、广西的平果、山西孝义的柯冶、福建的漳浦、海南的蓬莱等。中国的铝土矿开采最早开始于1911年，日本人首先开采了中国辽宁省福州湾的铝土矿，随后在1925年至1941年间，又开采了中国辽宁省辽阳和山东省烟台的A、G层铝土矿。上述大多数矿山都被用作耐火材料。1941年至1943年，日军开采中国山东淄博湖田、风水铝土矿田庄、红土坡矿段，矿石用作炼铝原料。后来台湾省铝业公司也进行小规模开采进行炼铝。

我国铝土矿的大规模开发利用始于新中国成立后。1954年，以前被日本人小规模开采的山东省风水矿首次得到恢复。1958年后，山东、河南、贵州三省建成了501、502、503三大铝厂。为了满足这三家铝厂对铝土矿的需求，在山东、河南、山西、贵州等省建设了张店铝矿、小关铝矿、洛阳铝矿、修文铝矿、清镇铝矿、阳泉铝矿等铝原料基地。

20世纪80年代以来，特别是1983年中国有色金属工业总公司成立后，我国铝土矿的地质勘探和铝工业发展迅速，新建和扩建了以山西铝厂和中州铝厂为代表的一批大型铝厂，使我国原铝产量从1954年的不足2000吨增加到现在的187万吨。建立了从地质、采矿到冶炼加工的一整套铝工业体系。金属铝及其加工产品基本能满足我国经济建设的需要。

三。资源状态

截至1996年底，中国已探明的铝土矿矿区有310个，分布在19个省、自治区、直辖市。铝土矿保有储量达22.73亿吨，其中A+B+C级7.05亿吨，占保有总储量的31%。图3.9.1显示了1960年至1995年中国铝土矿储量和A+B+C储量的增长情况。

根据美国矿务局1996年矿物商品首脑会议的数据，世界铝土矿储量为230亿吨，储量基数为280亿吨。其中铝土矿资源丰富的国家有澳大利亚(储量基数为79亿吨)、几内亚(储量基数为59亿吨)、巴西(储量基数为29亿吨)、牙买加(储量基数为20亿吨)和印度(储量)，中国铝土矿的数量和质量都不如上述国家。比如中国的A+B+C储备(工业储备)就远远落后于这些国家的储备。

中国铝土矿资源丰富。华北地台、扬子地台、华南褶皱系和东南沿海四个成矿区都具有良好的铝土矿成矿条件，特别是晋中-晋北、豫西-晋南和黔北-黔中地区，成矿条件好，资源前景大。桂西-滇东、川南-黔北成矿带也有一定前景。根据对现有地质条件和成矿条件的分析，有关部门估计中国铝土矿资源总量可达50亿吨。

四。资源特征

我国铝土矿除了分布比较集中，大部分都是大中型矿床。储量超过2000万吨的大型矿床有31处，占全国总储量的49%。储量在2000-500万吨的中型矿床83处，占全国总储量的37%，大中型矿床占86%。

我国铝土矿质量相对较差，加工难度大、能耗高的一水硬铝石矿占我国总储量的98%以上。在保留储量中，一级矿(Al2O3 60% ~ 70%，Al/Si & ge；12)仅占

1.5%，次生矿石(Al2O3 51% ~ 71%，铝硅锗；9)占17%，三级矿(Al2O3 62% ~ 69%，Al/Si & ge；7)占11.3%，第四品位矿石(Al2O3 >: 62%，Al/Si & ge；5)占27.9%，五级矿(Al2O3 >: 58%，铝硅锗；4)占18%，第六品位矿石(Al2O3 >: 54%，Al/Si & ge；3)占8.3%，7级矿石(Al2O3 >: 48%，Al/Si & ge；6)占1.5%，其余为未知品位的矿石。

我国铝土矿的另一个缺点是适合露天开采的铝土矿床不多，据统计仅占全国总储量的34%。

与国外的红土型铝土矿不同，我国的古风化壳型铝土矿常与多种矿物共生、伴生。在铝土矿分布区，上覆岩层往往产出工业煤层和优质石灰岩。半软粘土、硬粘土、铁矿石和黄铁矿共存于含矿岩系中。铝土矿中有镓、钒、锂、稀土金属、铌、钽、钛、钪等多种有用元素。在某些地区，上述共生矿物与铝土矿往往形成具有工业价值的矿床。铝土矿中的镓、钒、钪也有回收价值。

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，中国铝土矿储量的32.5%属于勘探阶段，55.8%属于详查阶段。以上工作程度的储量合计占全国总储量的88.3%。

动词 （verb的缩写）中国铝土矿储量分布

铝土矿在我国高度集中，山西、贵州、河南、广西的储量占全国总储量的90.9%(山西41.6%，贵州17.1%，河南16.7%，广西15.5%)，而其余15个省、自治区、直辖市的储量仅占全国总储量的9.1%。山西铝土矿床(点)主要分布在孝义、交口、汾阳、阳泉、蔚县、宁武、原平、兴县、宝德、平陆等42个县，面积约6.7万平方公里，已探明铝土矿储量居全国首位。这个地区的总资源估计达到20亿吨。

河南铝土矿矿床集中在黄河以南、京广线以西的珙县、登封县、偃师县、新安县、三门峡县、单县、宝丰县、鲁山县、临汝县、蔚县等10多个县，面积3万多平方公里。已探明的铝土矿储量居中国第二位，总预测资源量可达10亿t。

贵州铝土矿主要分布在& ldquo黔中隆起& rdquo遵义南北两侧的息烽、开阳、瓮安、正安、道真、修文、清镇、桂阳、平坝、织金、苟江、黄平等县，已探明铝土矿储量2400km2，居全国第三位。总资源量预计超过10亿t。

广西的铝土矿床集中在平果、田东、田阳、德保、靖西、贵县、那坡、国华、隆安、永宁、崇左等县。已探明铝土矿储量居中国第四位，预测铝土矿储量超过8亿吨。

山东的铝土矿主要分布在淄博、新泰、红山等县，已探明的铝土矿储量占全国总储量的3%。

此外，海南、广东、福建、云南、江西、湖北、湖南、陕西、四川、新疆、宁夏和河北省也有铝土矿。

一、地质勘探

目前我国主要使用沉积型铝土矿。

根据我国铝土矿的地质特征，沉积型铝土矿的产状一般较为平缓。在圈定矿体的表面边界时，采用探槽、浅井和深钻孔。但当矿体产状陡峻，地形条件有利时，可适当采用少量平硐勘探，勘探超前储量，验证钻探资料的可靠性。堆积型和红土型铝土矿床，由于埋藏较浅，除圈定矿体可配浅井外，其他地段均采用浅井勘探。

根据矿石类型、矿床类型和采矿方法的不同，我国铝土矿的工业指标在勘探中也有所不同。表3.9.6列出了中国铝土矿提炼金属铝的一般工业指标。

表3.9.6中国铝土矿一般工业指标

根据国家矿产储量委员会制定的铝土矿地质勘查规范，按照矿体延伸规模、矿体形态复杂程度、矿体厚度稳定性、内部构造复杂程度和构造复杂程度、勘查难易程度等地质因素，将沉积型铝土矿划分为四种勘查类型。

1)第一类勘探:矿体延伸规模大，形态简单，厚度稳定& mdash不稳定，内部结构简单& mdash简单、结构简单的层状沉积铝土矿床。如乳山西克铝土矿。

2)第二种勘探类型:矿体处于延伸规模& mdash大，形状简单，厚度稳定& mdash不稳定，内部结构简单& mdash简单，结构简单& mdash简单层状和透镜状沉积铝土矿。如河南夹沟、贵州魏家寨、山东王村的铝土矿床。

3)第三类勘探:矿体延伸规模中等& mdash小，形状不规则，厚度不稳定& mdash非常不稳定，内部结构简单& mdash结构复杂而简单& mdash复杂透镜状沉积铝土矿床。如贵州老黄坡1号矿体和岩龙A矿段。

4)第四种勘探类型:矿体延伸规模小，形态不规则，厚度极不稳定，内部结构复杂& mdash非常复杂的小透镜状和漏斗状沉积铝土矿床。如河南张姚塬2号矿体。

根据我国铝土矿地质勘探和矿山生产的实践经验，通过探采对比，结合铝土矿的四种勘探类型，总结出表3.9.7所示的铝土矿勘探工程间距。

表3.9.7铝土矿勘探类型及勘探工程间距

二。采矿

中国的铝土矿生产矿山和国外一样，都是以露天开采为主。采矿实践证明，单自卸汽车直入沟开拓是大多数铝土矿开拓运输的有效方式。它具有投资少、基建时间短、投产快、适应性强等优点。因此，在我国露天采铝中得到了广泛的应用。然而，与国外相比，露天开采剥离比大，采矿损失率和矿石贫化率高。以有色金属工业系统为例，1986年全国平均剥采比3.74t/t，1990年提高到9.17t/t；采矿损失率和矿石贫化率1986年分别为7.42%和10.85%，1990年分别下降到4.73%和7.25%。由于我国铝土矿床覆盖层厚，矿床工业指标规定的铝土矿床剥采比在10 ~ 15m3/m3，有些矿山的设计境界剥采比高达22 ~ 25m3/m3。据统计，剥采量占采剥总量的80% ~ 90%，剥采成本占矿石成本的50% ~ 80%，运输成本占剥采成本的40% ~ 70%，因此运输过程是铝土矿露天开采的关键。

目前国内地下开采矿山不多，处于试验阶段。如山东一般采用长壁崩落法或短壁崩落法，贵州采用分层崩落法或留矿法。开采比一般为200 ~ 300 m/万t，由于我国很多铝土矿资源需要在地下开采，且大多开采难度较大，加强地下开采方法的研究势在必行。

三。矿物加工和加工技术

铝土矿选矿比较简单，一般都是手工选，如广西平果铝厂，设计用& ldquo洗两片& mdash手工选择过程。随着我国耐火材料和氧化铝工业的发展，对铝土矿原料的生产提出了越来越高的要求。目前仅靠人工排序很难实现，资源会受到严重破坏。因此，尽快建成大型选矿厂是一个非常迫切的问题。由于铝土矿是炼铝的原料，不同的冶炼方法有不同的质量要求。拜耳法铝硅比大于8 ~ 10，联合法为5 ~ 7，烧结规律为3.5 ~ 5.0。因此，作为炼铝的原料，铝土矿选矿的首要任务是提高铝硅比。同时，矿石中的氧化铁会降低拜耳法溶出釜的生产率，降低烧结过程中的熟料温度，阻止氧化铝转化为铝酸钠。作为耐火材料的原料，有必要降低二氧化钛的含量。矿石中的钛、铁杂质会使耐火材料在高温下过早出现玻璃相，降低耐火材料的性能。另外，在铝矾土的烧结过程中，氧化钾和钠阻碍了二次莫来石的进程，分解了已形成的一次莫来石，破坏了网络结构，大大降低了耐火材料在载荷下的软化点。目前已开展了浮选脱硅、机械或化学处理去除钛、铁杂质，并采取相应措施去除钾、钠杂质的研究和试验，铝土矿的分选已提上日程。

我国氧化铝生产多采用联合法，即混联法。它采用拜耳法处理大部分易溶的一水硬铝石，将不溶或不溶部分转入烧结工序，并在烧结工序中加入部分铝土矿提高品位。郑州铝厂、山西铝厂、贵州铝厂、中州铝厂都是用这种方法生产氧化铝。

山东铝厂采用烧结法处理铝硅比为3 ~ 5的一水硬铝石，广西平果铝厂是全国唯一采用拜耳法生产氧化铝的铝厂。

表3.9.8列出了这些主要铝厂氧化铝生产的主要技术经济指标。

我国铝厂在原铝生产中采用熔盐电解。电解铝是高能耗产品，每吨铝消耗约16000千瓦时。1996年，我国电解铝用电量约为304亿千瓦时，占全国发电量的3.0%。表3.9.9列出了中国前50家铝厂的交流电耗指标。

表3.9.8氧化铝主要技术经济指标

表3.9.9按原铝交流电耗统计的1995年全国50家铝厂主要技术经济指标

四。环境保护

由于铝土矿主要是露天开采，占用土地多，影响面积大，如何通过复垦减少矿山用地，保护生态环境，是一个非常突出的问题。下面是中国最大的露天铝矿& mdash& mdash以山西孝义铝矿为例，说明铝土矿开采和复垦的进展。

山西孝义铝矿设计规模:一、二期工程合计年产铝土矿矿石215万吨，采剥总量达到17.3万吨。总设计用地面积为1158.2 hm。截至1995年，已征用土地721hm，今后还将分期征用433.3hm222土地用于矿山生产建设。近年来，由于矿区毗邻村庄土地急剧减少，征地费用急剧增加，给矿区毗邻村庄的矿山生产生活带来了难以承受的压力和沉重的负担。

为了解决这一问题，孝义铝矿采用了剥采复垦一体化的复垦新技术，实现了采、复垦并举，投资最少，减少了重复运输，获得了矿山土地复垦的良性循环。通过两年的实践，该矿西河底矿区在开采初期是可以复垦的。根据已批复论证的土地复垦总体规模，预计矿区将完成复垦，复垦率将达到75%，共复垦土地543.3 hm，其中复垦土地471 hm。

为有效节约和保护耕地，充分发挥复垦耕地的效益，有关部门实施了& ldquo土地换土地& rdquo和临时土地使用政策。目前，该矿已与下庄、克峨村委会达成协议，以同等数量的矿地与该矿2.67 hm的复垦土地进行互换，不仅有效抑制了矿区耕地的减少，而且通过矿山复垦，有效地将矿区村民的零碎地块变为山区& ldquo小平原& rdquo耕地质量和水土条件得到根本改善。通过复垦土地与矿山生产用地互换，西河地矿区可节约土地成本共计5776万元。

孝义铝矿通过剥采复垦一体化，取得了巨大的社会、环境和经济效益。该技术的推广为我国铝土矿开采节约耕地和保护生态环境开辟了一条新途径，提供了宝贵经验。

电解铝生产过程中会产生一些氟化物，污染环境，也是铝工业亟待解决的问题。目前，我国70%以上的铝电解槽为自焙阳极电解槽。这些自焙槽大多没有配备消除氟化物等有害气体的环保设施，采用烟囱高空排放。有些小铝厂甚至不采取高空排放措施，使得铝厂工人在充满氟化物和沥青烟的恶劣环境中工作，大量氟化物排入空。要改变这种状况，首先要推广干法阳极糊技术，大力开展干法烟气净化的研究和推广应用，同时要狠抓环保设施，加强& ldquo“三废”;治理，以减少环境污染。