鋁土礦

　 　 化學(xué)式為Al2O3·nH2O。以三水鋁石、一水硬鋁石等含水氧化鋁礦物為主，并含高嶺石、蛋白石、赤鐵礦等組成的多礦物混合物。是提取鋁、制造耐火材料和高鋁水泥的礦物原料。
　 　 鋁土礦實(shí)際上是指工業(yè)上能利用的，以三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石為主要礦物所組成的礦石的統(tǒng)稱。鋁土礦的應(yīng)用領(lǐng)域有金屬和非金屬兩個(gè)方面，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。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。
　 　 鋁土礦實(shí)際上是指工業(yè)上能利用的，以三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石為主要礦物所組成的礦石的統(tǒng)稱。它的應(yīng)用領(lǐng)域有金屬和非金屬兩個(gè)方面。
　 　 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。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(diǎn)、粘度、強(qiáng)度；研磨材料是高級(jí)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。
　 　 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(fèi)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，因而廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門。目前，全世界用鋁量最大的是建筑、交通運(yùn)輸和包裝部門，占鋁總消費(fèi)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。
　 　 重點(diǎn)討論的是生產(chǎn)金屬鋁的鋁土礦及其礦床。至于作耐火粘土用的鋁土礦及其礦床見非金屬礦“耐火粘土”中討論。
　 　 主要成分
　 　 三水鋁石（Gibbsite）Al(OH)3三水鋁石是鋁的氫氧化物結(jié)晶水合物，在鋁土礦中它是主要的成分。三水鋁石的晶體極細(xì)小，晶體聚集在一起成結(jié)核狀、豆?fàn)罨蛲翣�，一般為白色，有玻璃光澤，如果含有雜質(zhì)則發(fā)紅色。它們主要是長石等含鋁礦物風(fēng)化后產(chǎn)生的次生礦物。 化學(xué)組成為Al(OH)3﹑晶體屬單斜晶系P21/n空間群的氫氧化物礦物。與拜三水鋁石(bayerite)和諾三水鋁石(nordstrandite)成同質(zhì)多象。舊稱三水鋁礦或水鋁氧石。以礦物收藏家C.G.吉布斯(Gibbs)的姓于1822年命名。晶體結(jié)構(gòu)與水鎂石相似，由夾心餅干式的(OH)-Al-(OH)配位八面體層平行疊置而成﹐只是Al3+不占滿夾層中的全部八面體空隙，僅占據(jù)其中的2/3。三水鋁石的晶體一般極為細(xì)小，呈假六方片狀，并常成雙晶，通常以結(jié)核狀﹑豆?fàn)瞟p土狀集合體產(chǎn)出。白色，或因雜質(zhì)染色而呈淡紅至紅色。玻璃光澤﹐解理面顯珍珠光澤。底面解理極完全。摩斯硬度2.5～3.5﹐比重2.40。三水鋁石主要是長石等含鋁礦物化學(xué)風(fēng)化的次生產(chǎn)物﹐是紅土型鋁土礦的主要礦物成分。但也可為低溫?zé)嵋撼梢�。俄羅斯南烏拉爾的茲拉托烏斯托夫斯克的熱液脈中產(chǎn)出有達(dá)5厘米大小的晶體。用途見鋁土礦。
　 　 資源特點(diǎn)
　 　 中國鋁土礦除了分布集中外，以大、中型礦床居多。儲(chǔ)量大于2000萬t的大型礦床共有31個(gè)，其擁有的儲(chǔ)量占全國總儲(chǔ)量的49%；儲(chǔ)量在2000～500萬噸之間的中型礦床共有83個(gè)，其擁有的儲(chǔ)量占全國總儲(chǔ)量的37%，大、中型礦床合計(jì)占到了86%。中國鋁土礦的質(zhì)量比較差，加工困難、耗能大的一水硬鋁石型礦石占全國總儲(chǔ)量的98%以上。在保有儲(chǔ)量中，一級(jí)礦石(Al2O360%～70%，Al/Si≥12)只占1.5%，二級(jí)礦石(Al2O351%～71%，Al/Si≥9)占17%，三級(jí)礦石(Al2O362%～69%，Al/Si≥7)占11.3%，四級(jí)礦石(Al2O3>62%，Al/Si≥5)占27.9%，五級(jí)礦石(Al2O3>58%，Al/Si≥4)占18%，六級(jí)礦石(Al2O3>54%，Al/Si≥3)占8.3%，七級(jí)礦石(Al2O3>48%，Al/Si≥6)占1.5%，其余為品級(jí)不明的礦石。
　 　 中國鋁土礦的另一個(gè)不利因素是適合露采的鋁土礦礦床不多，據(jù)統(tǒng)計(jì)只占全國總儲(chǔ)量的34%。與國外紅土型鋁土礦不同的是，中國古風(fēng)化殼型鋁土礦常共生和伴生有多種礦產(chǎn)。在鋁土礦分布區(qū)，上覆巖層常產(chǎn)有工業(yè)煤層和優(yōu)質(zhì)石灰?guī)r。在含礦巖系中共生有半軟質(zhì)粘土、硬質(zhì)粘土、鐵礦和硫鐵礦。鋁土礦礦石中還伴生有鎵、釩、鋰、稀土金屬、鈮、鉭、鈦、鈧等多種有用元素。在有些地區(qū)，上述共生礦產(chǎn)往往和鋁土礦在一起構(gòu)成具有工業(yè)價(jià)值的礦床。鋁土礦中的鎵、釩、鈧等也都具有回收價(jià)值。
　 　 中國鋁土礦，地質(zhì)工作程度比較高，截至1994年底，中國鋁土礦保有儲(chǔ)量中屬于勘探階段的占32.5%，屬于詳查階段的占55.8%，兩者合計(jì)，詳查以上工作程度的儲(chǔ)量占全國總保有儲(chǔ)量的88.3%。
　 　 發(fā)現(xiàn)過程
　 　 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。金屬鋁的生產(chǎn)，初期是化學(xué)法。即1854年法國科學(xué)家H.仙克列爾戴維里(H.SainteClaireDiwill)創(chuàng)立的鈉法化學(xué)法和1865年俄國物理化學(xué)家H.H.別凱托夫(Н。Н.Бекетов)創(chuàng)立的鎂法化學(xué)法。法國于1855年采用化學(xué)法開始工業(yè)生產(chǎn)，是世界最早生產(chǎn)鋁的國家。鋁土礦的發(fā)現(xiàn)(1821年)早于鋁元素，當(dāng)時(shí)誤認(rèn)為是一種新礦物。從鋁土礦生產(chǎn)鋁，首先需制取氧化鋁，然后再電解制取鋁。鋁土礦的開采始于1873年的法國，從鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁始于1894年，采用的是拜耳法，生產(chǎn)規(guī)模僅每日1t多。到了1900年，法國、意大利和美國等國家有少量鋁土礦開采，年產(chǎn)量才不過9萬噸。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，鋁作為金屬和合金應(yīng)用到航空和軍事工業(yè)，隨后又?jǐn)U大到民用工業(yè)，從此鋁工業(yè)得到了迅猛發(fā)展，到1950年，全世界金屬鋁產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了151萬噸，1996年增至2092萬噸，成為僅次于鋼鐵的第二重要金屬。
　 　 主要用途
　 　 鋁土礦礦石用途多樣：
　 　 (1)煉鋁工業(yè)。用于國防、航空、汽車、電器、化工、日常生活用品等。
　 　 (2)精密鑄造。礬土熟料加工成細(xì)粉做成鑄模后精鑄。用于軍工、航天、通訊、儀表、機(jī)械及醫(yī)療器械部門。
　 　 (3)用于耐火制品。高鋁礬土熟料耐火度高達(dá)1780℃，化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、物理性能良好。
　 　 (4)硅酸鋁耐火纖維。具有重量輕，耐高溫，熱穩(wěn)定性好，導(dǎo)熱率低，熱容小和耐機(jī)械震動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。用于鋼鐵、有色冶金、電子、石油、化工、宇航、原子能、國防等多種工業(yè)。它是把高鋁熟料放進(jìn)融化溫度約為2000～2200℃的高溫電弧爐中，經(jīng)高溫熔化、高壓高速空氣或蒸汽噴吹、冷卻，就成了潔白的“棉花”——硅酸鋁耐火纖維。它可壓成纖維毯、板或織成布代替冶煉、化工、玻璃等工業(yè)高溫窯爐內(nèi)襯的耐火磚。消防人員可用耐火纖維布做成衣服。
　 　 (5)以鎂砂和礬土熟料為原料，加入適當(dāng)結(jié)合劑，用于澆注盛鋼桶整體桶襯效果甚佳。
　 　 (6)制造礬土水泥，研磨材料，陶瓷工業(yè)以及化學(xué)工業(yè)可制鋁的各種化合物。
　 　 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。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(gè)牌號(hào)。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。