1樓：匿名使用者
鋁土礦實際上是指工業上能利用的，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稱。它的應用領域有金屬和非金屬兩個方面。
鋁土礦是生產金屬鋁的最佳原料，也是最主要的應用領域，其用量佔世界鋁土礦總產量的90%以上。
鋁土礦的非金屬用途主要是作耐火材料、研磨材料、化學制品及高鋁水泥的原料。鋁土礦在非金屬方面的用量所佔比重雖小，但用途卻十分廣泛。例如：
化學制品方面以硫酸鹽、三水合物及氯化鋁等產品可應用於造紙、淨化水、陶瓷及石油精煉方面；活性氧化鋁在化學、煉油、製藥工業上可作催化劑、觸媒載體及脫色、脫水、脫氣、脫酸、乾燥等物理吸附劑；用r-al2o3生產的氯化鋁可供染料、橡膠、醫藥、石油等有機合成應用；玻璃組成中有3%～5%al2o3可提高熔點、粘度、強度；研磨材料是高階砂輪、拋光粉的主要原料；耐火材料是工業部門不可缺少的築爐材料。
金屬鋁是世界上僅次於鋼鐵的第二重要金屬，2023年世界人均消費量達到3.29kg。由於鋁具有比重小、導電導熱性好、易於機械加工及其他許多優良效能，因而廣泛應用於國民經濟各部門。
目前，全世界用鋁量最大的是建築、交通運輸和包裝部門，佔鋁總消費量的60%以上。鋁是電器工業、飛機制造工業、機械工業和民用器具不可缺少的原材料。
重點討論的是生產金屬鋁的鋁土礦及其礦床。至於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。
一、礦物原料特點
鋁是地殼中分佈最廣泛的元素之一，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矽酸鹽存在，極少發現鋁的自然金屬。
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，一般都是共生分佈，並混有雜質。從經濟和技術觀點出發，並不是所有的含鋁礦物都能成為工業原料。
用於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**氧化鋁。
一水硬鋁石又名水鋁石，結構式和分子式分別為alo(oh)和al2o3·h2o。斜方晶系，結晶完好者呈柱狀、板狀、鱗片狀、針狀、稜狀等。礦石中的水鋁石一般均含有tio2、sio2、fe2o3、ga2o3、nb2o5、ta2o5、tr2o3等不同量類質同象混入物。
水鋁石溶於酸和鹼，但在常溫常壓下溶解甚弱，需在高溫高壓和強酸或強鹼濃度下才能完全分解。一水硬鋁石形成於酸性介質，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，結構式為alo(oh)，分子式為al2o3·h2o。斜方晶系，結晶完好者呈菱形體、稜面狀、稜狀、針狀、纖維狀和六角板狀。礦石中的一水軟鋁石常含fe2o3、tio2、cr2o、ga2o3等類質同象。
一水軟鋁石可溶於酸和鹼。該礦物形成於酸性介質，主要產在沉積鋁土礦中，其特徵是與菱鐵礦共生。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，結構式al(oh)，分子式為al2o3·3h2o。單斜晶系，結晶完好者呈六角板狀、稜鏡狀，常有呈細晶狀集合體或雙晶，礦石中三水鋁石多呈不規則狀集合體，均含有不同量的tio2、sio2、fe2o3、nb2o5、ta2o5、ga2o3等類質同象或機械混入物。三水鋁石溶於酸和鹼，其粉末加熱到100℃經2h即可完全溶解。
該礦物形成於酸性介質，在風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。
鋁土礦的化學成分主要為al2o3、sio2、fe2o3、tio2、h2o＋，五者總量佔成分的95%以上，一般＞98%，次要成分有s、cao、mgo、k2o、na2o、co2、mno2、有機質、碳質等，微量成分有ga、ge、nb、ta、tr、co、zr、v、p、cr、ni等。al2o3主要賦存於鋁礦物——水鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石中，其次賦存於矽礦物中(主要是高嶺石類礦物)。
在內生條件下，由於有二氧化矽的廣泛存在，al2o3與sio2常緊密結合成各類鋁矽酸礦物，這些礦物一般鋁矽比小於1，而工業上對鋁礦石一般要求al2o3≥40%，al/si＞1.8～2.6，因此內生條件下很少形成工業鋁礦床。
目前，已知的國內外工業鋁土礦多是在表生條件下形成的。在表生條件下鋁土礦的生成主要有兩種形式：即風化-殘積(餘)成礦(紅土成礦)和風化-搬運-沉積成礦或風化-改造-再沉積成礦(沉積成礦)。
風化-殘積(餘)成礦是含鋁母巖在溼熱氣候條件下，具排洩良好的有利地形(如殘丘、低山和臺地)，由於水、co2和生物等的風化分解作用，母巖中易溶物質k、na、ca、mg和sio2被淋失排出，活動性小的物質al、fe、ti殘留原地形成紅土型鋁土礦。風化-搬運-沉積成礦是含鋁岩石、紅土風化殼或已形成的紅土礦床，在重力、水和自然酸(硫酸、碳酸、有機酸)等作用下，經機械的或化學的風化、剝蝕、搬運等物理、化學改造作用，于山坡凹地、谷地、近海湖盆地或濱海潟湖、侷限海盆內形成鋁土礦，在水介質環境中形成沉積鋁土礦。
鋁土礦礦石含有鎵、釩、鈮、鉭、鈦、鈰及放射性元素等有用組分，這些有價值的伴生組分可綜合**。而礦石中的硫、co2、mgo、p2o5則是有害組分，不利於鋁的冶煉**。
鋁土礦礦石根據其所含的主要含鋁礦物分為：三水鋁石型、一水軟鋁石型和一水硬鋁石型。國外鋁土礦礦石主要是三水鋁石型，次為一水軟鋁石型，而一水硬鋁石型鋁土礦極少。
但我國則主要是一水硬鋁石型鋁土礦，三水鋁石型鋁土礦極少。
國外的三水鋁石型鋁土礦具高鋁、低矽、高鐵的特點，礦石***，適合耗能低的拜耳法處理。我國的一水硬鋁石型鋁土礦，總體特徵是高鋁、高矽、低硫低鐵、中低鋁矽比，礦石質量差，加工難度大，氧化鋁生產多用耗能高的聯合法。
二、用途與技術經濟指標
鋁土礦礦石用途多樣，其中最重要的用途是：鋁工業中提煉金屬鋁、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，其質量要求各異。
表3.9.1是中國有色金屬工業總公司2023年釋出的鋁土礦石的行業標準(ys/t78-94)。
按照該標準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型別，並按化學成分分為lk12-70、lk8-65、lk5-60、lk3-53、lk15-60、lk11-55、lk8-50、lk7-50、lk3-40等九個牌號。該標準除了對鋁土礦的化學成分作出了規定外，還要求沉積型一水硬鋁石的水分不得大於7%，堆積型一水硬鋁石和紅土型三水鋁石的水分不得大於8%。此外要求鋁土礦石的粒度不得大於150mm。
鋁土礦石不得混入泥土、石灰岩等雜物。
工業上提取金屬鋁是先從鋁土礦中提取氧化鋁，然後氧化鋁經電解成為金屬鋁。根據我國生產實踐經驗，不同氧化鋁生產方法對礦石質量的要求還有所不同，其一般要求是：
1)燒結法：適於處理含矽較高的低品級礦石，要求al2o3/sio2為3～5(或3.5左右)，fe2o3＜10%。
2)拜耳法：適於處理含al2o3高、sio2低的富礦，一般要求al2o3＞65%，al2o3/sio2＞7。氧化鐵在拜耳法流程中不與鹼起反應，只是鐵高赤泥量大，赤泥洗滌複雜，易造成鹼和氧化鋁的機械損失，但不宜有鋁針鐵礦。
3)聯合法：適於處理中等品位的鋁土礦，我國主要用混聯法，即在拜耳法的赤泥中新增部分低品級礦石提高燒結法的鋁矽比，一般要求al2o3＞60%，al2o3/sio2為5～7，fe2o3＜10%。對氧化鋁生產而言，硫是很有害的雜質，均不宜採用高硫礦石。
用作研磨材料的鋁土礦，要求含al2o3高、鐵和鈦低，一般要求al2o3≥70%，fe2o3≤5%，tio2≤4.5%，cao+mgo≤1.0%，al2o3/sio2≥12。
作高鋁水泥原料的鋁土礦石必須：fe2o3＜2.5%,tio2＜3.5%,r2o(一價金屬氧化物)＜1.0%,mgo＜1.0%。
三、礦業簡史
鋁元素是在2023年由丹麥物理學家h.c.奧爾斯德(h.c.oersted)使用鉀汞齊與氯化鋁互動作用獲得鋁汞齊，然後用蒸餾法除去汞，第一次製得金屬鋁而發現的。
金屬鋁的生產，初期是化學法。即2023年法國科學家h.仙克列爾戴維裡(h.
sainte claire diwill)創立的鈉法化學法和2023年**物理化學家h.h.別凱托夫(н.
н.бекетов)創立的鎂法化學法。法國於2023年採用化學法開始工業生產，是世界最早生產鋁的國家。
鋁土礦的發現(2023年)早於鋁元素，當時誤認為是一種新礦物。從鋁土礦生產鋁，首先需製取氧化鋁，然後再電解制取鋁。鋁土礦的開採始於2023年的法國，從鋁土礦生產氧化鋁始於2023年，採用的是拜耳法，生產規模僅每日1t多。
到了2023年，法國、義大利和美國等國家有少量鋁土礦開採，年產量才不過9萬t。隨著現代工業的發展，鋁作為金屬和合金應用到航空和軍事工業，隨後又擴大到民用工業，從此鋁工業得到了迅猛發展，到2023年，全世界金屬鋁產量已經達到了151萬t，2023年增至2092萬t，成為僅次於鋼鐵的第二重要金屬。
我國鋁土礦的普查詢礦工作最早始於2023年，當時由日本人板本峻雄等對遼寧省遼陽、山東省煙臺地區的礬土頁岩進行了地質調查。此後，日本人小貫義男等人，以及我國學者王竹泉、謝家榮、陳鴻程等先後對山東淄博地區、河北唐山和開灤地區，山西太原、西山和陽泉地區，遼寧本溪和復州灣地區的鋁土礦和礬土頁岩進行了專門的地質調查。我國南方鋁土礦的調查始於2023年，首先是邊兆祥對雲南昆明板橋鎮附近的鋁土礦進行了調查。
隨後，1942～2023年，彭琪瑞、謝家榮、樂森王尋等人，先後對雲、貴、川等地鋁土礦、高鋁粘土礦進行了地質調查和系統取樣工作。總起來說，新中國成立以前的工作多屬一般性的踏勘和調查研究性質。
鋁土礦真正的地質勘探工作是從新中國成立後開始的。1953～2023年間，冶金部和地質部的地質隊伍先後對山東淄博鋁土礦、河南鞏縣小關一帶鋁土礦(如竹林溝、茶店、水頭及鍾嶺等礦區)、貴州黔中一帶鋁土礦(如林夕、小山壩、燕壠等礦區)、山西陽泉白家莊礦區，等等，進行了地質勘探工作。但是，當時由於缺少鋁土礦的勘探經驗，沒有結合中國鋁土礦的實際情況而盲目套用原蘇聯的鋁土礦規範，致使1960～2023年複審時，大部分地質勘探報告都被降了級，儲量也一下減少了許多。
2023年以後，我國對鋁土礦的勘探積累了一定的經驗，在大搞銅鋁普查的基礎上，又發現和勘探了不少礦區，其中比較重要的有：河南張窯院、廣西平果、山西孝義克俄、福建漳浦、海南蓬萊，等等鋁土礦礦區。
我國鋁土礦的開採最早始於2023年，當時日本人首先對我國遼寧省復州灣鋁礬土礦進行開採，隨後1925～2023年又對我國遼寧省遼陽、山東煙臺礦區a、g兩層鋁土礦進行開採，以上開採多用作耐火材料。1941～2023年日本人對我國山東省淄博鋁土礦湖田和灃水礦區的田莊、紅土坡礦段進行了開採，礦石作為鍊鋁原料。後來臺灣鋁業公司也曾進行過小規模開採供鍊鋁用。
我國鋁土礦大規模開發利用是從新中國以後開始的。2023年首先恢復以前日本人曾小規模開採過的山東灃水礦山。2023年以後在山東、河南、貴州等省先後建設了501、502、503三大鋁廠，為了滿足這三大鋁廠對鋁土礦的需求，在山東、河南、山西、貴州等省建成了張店鋁礦、小關鋁礦、洛陽鋁礦、修文鋁礦、清鎮鋁礦、陽泉鋁礦等鋁礦原料基地。
進入80年代，特別是2023年中國有色金屬工業總公司成立以後，我國鋁土礦的地質勘探和鋁工業得到了迅速發展，新建和擴建了以山西鋁廠、中州鋁廠為代表的一批大型鋁廠，使我國原鋁產量由2023年的不足2000t，發展到了現在的187萬t。建立了從地質、礦山到冶煉加工一整套完整的鋁工業體系，鋁金屬及其加工產品基本可滿足我國經濟建設的需要。
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