山西铝土矿资源特征及开发利用探讨.pdf

2 0 0 3年 8月 第 3 2卷第 4期 有色矿山 No nf e r r o u s M i ne s Au g． ， 2 00 3 Vo1 ． 3 2 NO． 4 山西铝土矿资源特征及开发利用探讨 李宏建 中国铝业股份 有限公 司山西分 公司 ， 山西 河津 0 4 3 3 0 0 [ 关键词】铝土矿；资源特征 ；民采； 开发利用 [ 摘要】总结了山西铝土矿资源特征， 分析了目前开发利用中存在的问题， 并对今后铝土矿的开发利用提出 了建议 。 【 中国分类号 】 TD 8 5 9 【 文献标识码 】 B 【 文章编号】1 0 0 2 8 9 5 1 2 0 0 3 0 4 0 0 0 8 0 4 Di s c us s i o n o n t he r e s ou r c e c h a r a c t e r of Sh a nx i b a u x i t e a nd i t s de v e l o pm e nt a n d u t i l i z a t i o n LI Ho n g j i a n S h a n x i Br a n c h ，C h i n a Al u mi n i u m C o． L T D，He j i n 0 4 3 3 0 0 ，C h i n a Ke y wo r ds b a u xi t e；r e s o ur c e c ha r a c t e r ；c i v i l m i ni n g；de v e l op me nt a nd u t i l i z a t i o n Ab s t r a c t Th e c h a r a c t e r s o f S h a n x i b a u x i t e r e sou r c e a r e s u mma r i z e d ，some i s s u e s b e i n g i n p r e s e n t d e v e l o p me n t a n d u t i l i z a t i o n a r e a n a l y s e d ，a n d s u g g e s t i o n s a b o u t f u t u r e b a u x i t e d e v e l o p me n t a r e p u t f o r wa r d． 山西铝土矿 资源丰富， 亚洲最大 的氧化铝生产 基地 中铝股 份 山西分公 司 原 山西 铝厂 ，目前 氧化铝生产能力已达 1 3 0万 t ／ a ， 中铝股份 山西分公 司的三期 8 0万 t 氧化铝和 2 8万 t 电解铝两个项 目 已由国务院批准 立项， 8 0万 t 晋北氧化铝 厂也在拟 建中， 不久 的将来铝工业将发 展成为 山西 省的支柱 产业 。总结研 究山西 铝资源的特 征， 分析开 发利用 现状 ， 探讨 充分合 理利 用资 源途径 ， 是发挥 资 源优 势、 促进铝工业持续 、 稳定 、 高效发展的重要条件。 1 山西铝 资源特 征 1 资源储量大 截至 2 0 0 0年底 山西铝土矿 已 列入储量平衡表的矿产地有 7 1处。 未上表 的矿产地 5 7处， 全省累计保 有铝资源储量 9 8 9 1 2 ． 8 6万 t 。 按 行政 区域统计 ， 全省储量情况见表 1 。 表 1中未包括预测 的资源 量和 2 8处未上表预 查 矿床的资源量， 二者共计 9 ． 7 7亿 t ， 另外河东煤 田 [ 收稿日期】2 0 0 2 0 8 2 0 [ 修 订 日期 】2 0 0 3 0 4 2 0 [ 作者简介】李宏建 1 9 6 8一 ， 男， 山东东明人， 工程师． 从 事矿 山地质 技术工 作。 北段深部的铝土矿预测资源量为 8 ． 7 6亿 t ， 可见 山 西铝土矿资源储量潜力很大。 2 分布 范 围广 山西 铝 资源 广泛 分布于 全 省 3 8个市 县 ， 分布面积 1 ． 7万 k m2 。全省 已勘查评 价铝土矿 床 1 2 8处 含预查矿床 2 8处 ， 其 中大型矿 床 1 5处，中型 矿 床 4 1处， 大 中型 矿 床 占总 数 的 4 3 ． 7 5 ％。虽然矿床分布广泛 ， 但又相 对集 中， 其 中 7 0 ％的矿床集中分布于北部和 中部， 仅 吕梁地 区的 铝土矿资源储量就 占全省资源储量的 4 9 ． 1 1 ％。 3 贫矿 多、 富矿少 在 山西铝 土矿的上表和未 上表矿床 中， 进行过富矿 A ／ S 7 储量计算 的矿床 为 3 3个 ， 总计富矿保有资源储量为 1 8 6 1 7 ． 6 3万 t ， 仅 占全省矿床资源储量的 1 8 ． 8 2％。 4 矿石的加工性 能好 铝土矿矿石加工性能试 验表明， 山西省境 内铝土 矿石的氧化铝 可溶性 能和 赤泥沉降性能 良好， 3 相对溶 出率在 9 6 ． 2 5 ％以 上 ； 预脱硅效 率晋北 绿矿 除外 、 吕梁和 太行 区较 好， 矿石预脱硅效 率均在 6 9 ． 3 ％以上， 而平陆 矿石 预脱硅效率较 低 ； 矿 石 的可磨性 晋北 区为难 磨矿 石， 吕梁和太行 区属中等， 而平陆 区则为 易磨矿石。 5 共伴生矿产元素多 铝土矿共 生的矿产有硬 质粘土 、 铁矾土和 山西式铁矿， 山西省内以铝土矿为 维普资讯 第 4期 李宏建 山西铝土矿资源特征及开发利用探讨 9 太 原 朔州 忻 州 吕梁 阳泉 晋中 临汾 长治 运城 晋城 全省合计 4 8 7 7． 7 9 8 2 1． O O 6 3． 6 2 3 9 5． 4 8 1 9 6 9 3． 55 1 0 6 3． 9 0 主体矿产进行勘查评价并计算了共生资源量的矿床有 3 9 个， 共生的硬质粘土为 2 ． 0 3亿 t ， 铁矾土 0 ． 3 8亿 t ， 山西式铁矿 0 ． 7 6亿 t ， 共生矿产资源量十分可观。 除镓 Ga 是 山西铝土 矿 中 已知 的有益伴 生元 素外， 稀 土 元 素 R E E 、 铌 Nb 、 钪 s c 以及 锂 L i 、 铷 P b 、 钒 V 都是 2 0世 纪 9 0年代末才被确 认为与 山西铝土 矿 同体共 伴 生的有 益元 素。其 中 RE E和 Nb是达同类风化壳型矿床边界品位以上 的 共生元素， S c 、 Ga 和 L i 是 达综合利用要求 的伴 生元 素， Rb和 V虽达 不到现行综合利 用要 求， 但在氧化 铝生产过程 中累积富集， 是 可 以回收利 用的伴生元 素。此外， T i O 2在 赤泥 中 的富 集 含 量高 达 5 ％ ～ 7 ％， 亦有较大的 回收利用价值 。经提取实验研究初 步估算， 铝土矿 中伴 生元素的综合利 用价值是氧 化 铝产值的数倍， 利用前景十分广阔。 6 地质勘查程度低 按旧分类， BC 级储量 为 1 9 5 3 0 ． 3 4万 t ， 占全 省储 量 的 1 9 ． 7 4 ％， 按 新分 类 ， 储量 E x t r a c t a b l e r e s e r v e 5 6 9 8 ． 7 9万 t ， 占全 省 资源储量的 5 ． 7 6 ％， 可供规划利用的储量少。 2 开采 利用现状 及存 在 问题 2 ． 1 开采利用现状 铝土矿既是铝工业原 料， 又是 耐火 、 耐 磨、 化工 和特种水泥等的原料， 其 中铝工业 和耐火材料是 铝 土矿的用料大户。山西铝土矿开发利用以矿 山开采 和 民采两种方式进行 。矿 山开采利用最早 的是阳泉 地区， 2 0世纪 5 0 ～6 0年代 ， 分别建成投产 山东铝 厂 自家庄矿 山和阳泉耐火材 料厂太湖石矿 山， 自家庄 矿 山资源已基本枯竭 ， 太 湖石矿 山开采 已停 止。从 1 9 8 3 年起原 山西 铝厂孝 义铝矿先 后建成投 产 了克 俄、 西河底 、 后务城三个矿 区， 均为露天开采， 设计能 力为 2 1 5万 t ， 至 2 0 0 0年底 各矿区设计境界 内的储 量消耗及保有储量见表 2 。 表 2 孝义铝矿设计境界内铝土矿储量情况 万 t 8 0年代 初民采铝矿 对铝土 矿资源造 成 了严重 破坏 。高铝矾土成品 与原矿折 合 比一般 为 1 1 ． 2 5 ～ 1 ． 4 0 ， 坑采 回采率仅 2 5 ％， 块矿产率 6 0 ％～8 0 ％， 按每吨矾土熟 料消耗 1 ． 3 t 矿石计算 ， 却要 破坏 1 2 t 储量。全省出 口高铝矾土熟料平均 每年 1 4 0方 t ， 年 虽消耗 1 8 2万 t 矿石 ， 却要破坏 1 6 8 0万 t 储量。 2 ． 2存在问题 山西铝资源开采利用 的最大问题是 民采铝土矿 问题 ， 民采铝土矿一方面有 利于矿业发 展和老少边 穷地 区人民的脱贫致 富， 另一方面对 铝资源的破坏 非常严重 ， 给矿 山生产和规划带来 了严重恶果 。 1 民采矿一 般都是 A ／ sl 5的高铝 矿石， 开 采过程 中采富弃贫， 使余 留的矿石品位降低 ， 从而使 民采破坏矿区的储量变 为较难利 用的储量， 使有些 本来可以作为后备 矿 山建设基地 的勘探矿 区， 因民 “ ∞ m ” ∞ L a a “ ～ ～ 一 一 一 ～ ～ ～ 一 一 一 Ⅶ 一 2 2 n 5 5 5 6 3 维普资讯 1 0 有色矿 山 2 0 0 3 年 第 3 2 卷 采破坏而变为难利用 的矿区。如孝义石公 、卜家峪 一 岭上北 、b 家峪北、 石公西 ， 以及原平石墙 、 神池九 姑等矿区。 2 民采破坏不仅缩短了现有矿 山的服务年限， 降低了采出矿石的品位， 而且增加 了采矿 成本和难 度， 造成了很大 的经 济损失。在这方面孝 义铝矿 的 三个矿区表现 的最为突出， 2 0 0 0年曾对三个矿 区民 采情况做了全面调查， 民采开 硐 数及估计 破坏矿 量见表 3 。民采对象一般为 A ／ S 1 5 ， o 3 7 0 ％ 的特富矿， 由于这 部分富矿被 大量集 中从 矿区 内采 出， 因此剩余矿石的平均地质品位将会大打折扣， 三 矿区的平均地质品位 民采前后变化情况见表 4 。 表 3 矿区民采采出及破坏矿量估算 由表 3 、 表 4可知， 民采采出 1 6 2 ． 4万 t 矿石， 却 破坏 8 9 6万 t 储 量。而 因民采影 响， 西河底 、 克俄 、 后 务城矿区平均 A ／ S下降 1 ． 0 3 、 0 ． 6 8和 0 ． 0 4 ， 如果 考虑 回收地下民采剩余破坏矿量， 贫化率更高。 民采破坏还将 导致 矿 山的生产剥采 比加大 ， 孝 义铝矿全矿今后平均 剥采 比将增加 0 ． 7 3 m0 ／ t ， 无效 剥离量高达 2 8 6 5万 m3 ， 矿 山采矿成本将增加 5 ～6 元／ t 。地下民采还将导致矿 山正常生产条件进一步 恶化， 在采矿贫化损失加 大的同时， 人身、 设备 在生 产作业过程 中的安全将受到极大威胁。 3 民采铝土矿大多为无证开采， 但有一部分持 有采矿证， 由于对铝土矿区开采缺少规划和限制， 在 大中型矿区内给多 家办理采矿证 ， 不但是开采 铝土 矿， 而且还 有其 它矿种 的采矿证 ， 如 粘 土矿 、 石 灰 岩、 煤等， 使矿区不能正常规划开发利用铝土矿。 3 铝资源开发利用建议 1 建立与完善铝土 矿的限制开 采区制度。铝 工业是国民经济 的基础 材料工业， 为 了确保重要 基 础资源得到保护， 建立铝土矿 的限制开采 区是 完全 必要的。根据“ 2 0 0 0 ～2 0 1 0年 山西省矿产 资源 总体 规划” ， 晋北 限制开采区包括五台天和 、 白家庄、 宁武 宽草坪、 西红河 、 原平角川、 石墙 、 长梁沟和南蚕食 8 个矿区 ； 晋中限采 区包括交 口响义、 后务城 、 南岭上 、 庞子洼、 毕家掌 、 赵家屹垛 、 冯家港、 下庄、 田家庄 、 北 故 乡、 南故 乡、 腰庄 、 上庄 、 赵村 、 丁家塌 1 5个矿 区， 晋南 6大矿 区没有一个进入限采范围。这些被列入 限采区内的矿 区有的规模小， 有的矿石质量差 ， 有的 开采条件不佳， 难 为近期 开采所利用。为 了山西 铝 工业的可持续发 展， 应 该将开采条 件好的矿 区纳入 限采 区， 如 晋北原平南岭 、 保德郝家塔 、 兴县贺家屹 台， 晋 中孝义克 俄、 西河底 、 石公 、b 家 峪、 相王 、 杜 村 ， 晋南平 陆曹川、 下坪 、 椿头 凹、 坡 头、 夏县 祁家 河 等矿区。限采区是依据有关 法律， 并经山西省人 民 政府所确认 的国家规划 区， 应认真执法 ， 严格限采。 2 划定民采 区， 实行 民采矿点的统一规划和组 织管理。民采铝矿为发展地方经济和帮助农民脱贫 致富起到 了积极 的作 用。为了保护矿 产资源 ， 在 不 影响规划利用和矿 山生产 建设的前提 下， 可根据具 体情况， 划定民采 区， 在划定区域 内有组织地进行 开 采。民采区只能 划定在 小矿 点或 大矿 区的边 角地 段 ， 严禁在大 型矿 山保护 区和 限采 区及正规矿 山的 设计境界范围内采矿 。 3 限制高 铝矾土行业 。煅烧 高铝熟料所用 铝 r 疆 l 皿岫 维普资讯 第 4期 李宏建 山西铝土矿资源特征及开发利用探讨 1 1 土矿石均为特富矿 石， 民采 回采率仅 2 5 ％， 虽 然开 采矿量不多， 但对矿体的破坏程度相当高， 造成 了资 源的严重浪费。另外， 经研究查 明， 山西铝土矿是铝 稀综合矿， 在煅烧高铝矾土中， 稀有稀土元素含量更 高 见表 5 ， 所含稀有 稀土 的价值是其 出 口价 的数 十倍。可见， 煅烧熟 料是一种严 重浪费资源和极 不 合理的工业利用 。为 了保证 铝工业 的长远发展， 建 议 限制高铝矾土行业。 表 5 山西煅烧高铝矾土 熟料 中稀有稀土元素分析 4 增加地勘投资， 提高勘查程度 。山西铝资源 丰富， 但地 质勘查 程度 偏低 ， 全 省铝 土矿工 业储 量 ABC 1 9 5 3 0 ． 3 4万 t ， 占总储量的 1 9 ． 7 4 ％， 在 全国四大铝 土矿资源大 省中排在最后 。因此 ， 选择 露采条件好， 交通方便 的大 中型矿床进行地 质勘查 工作。 提高铝土矿床的勘探程度 ， 增加可供利用的储 量是山西铝土矿开发利用的当务之急。 5 综合利用 和合理利用铝 资源。山西铝土矿 共生矿产有硬质粘土矿 、 铁矾土和 山西式铁矿 ， 资源 量非常可观， 是地 方经济的支柱 产业。铝土矿层 中 的稀有稀土元素含量 已达工 业综合 回收利用要求， 在开发铝土矿的同时， 应综合开采共 生矿产， 综合回 收利用稀有稀土元素， 提高铝资源的综合经济效益。 山西铝土矿是一水硬 铝石 一高岭石型铝土矿， 虽然铝资源丰富。 但大都是 中低品位矿石， 全省铝土 矿 平 均 品 位 2 03 6 3 ． 6 5 ％， S i 0 2 1 2 ． 1 9 ％，A ／ S 5 ． 2 2 。富矿 资源量 占全省 的 1 8 ． 2 8 ％， 民采 高铝如 得不到遏制 ， 且随着铝工业 的发展， 富铝土矿供应严 重不足。针对 山西铝土矿的特 点。 进行铝土矿选矿， 合理利用铝资源， 采用选矿一拜尔法 生产氧化铝， 真 正实现铝工业 的可持续发展。 4 结语 山西铝资源丰富， 是 山西 的优势矿产 ， 但 民采泛 滥， 对资源破坏严重， 规划好 、 开发好、 利用好铝土矿 资源， 把资源优势转变为经济优势， 对 山西产业结构 调整， 对铝工业的发 展都将起到积极的推动作用。 上接 第 3页 面对矿岩爆破影 响的严重程度 。因此 ， 通过科研 院 校合作， 结合坑下岩体结构面 的基本情况 ， 搞好实验 室地质模型的建立工 作， 以便把 岩体控制爆破理 论 具体化 ， 指导对采准 、 回采爆破参数的具体操作和设 计。1 9 9 5年， 胡家峪矿 与 中国地质大 学合 作， 完成 了坑下主结构面调查 统计工作， 开展 了岩体 主结构 面控制爆 破坑下试 验研 究。并在桐 坑 1 0 8采场 2 3 ～ 2 9排进行 了探索性试验 ， 试验结果不理想。这主 要是 因为该采场 当时采准工程均 已完工， 切 巷和凿 岩巷方向未能与 主结 构面菱形 长轴 方 向一致 ， 使得 爆破未能充分 利用主结构面 。故以后有必要进一步 加强实验研究， 研究方 向应放 在主结构面 产状与切 割道走向及深孔排面方向的关系和爆破临空面的选 择上。 目前 ， 孔底起爆技术在本公司取得成功 ， 这在 很大程度上解决了孔 口起爆能量分配不均衡的局 面 ， 为主结构面控制爆破 技术减轻 了能量分布方面 的困难， 笔者认为 ， 岩体主结构面控制爆 破理论的工 业试验， 加上孔底起爆技术工艺的结合应用， 为优化 爆破参数提供 了新的思路和方 向， 若取得成功 ， 必将 导致矿岩爆破和采矿工艺 的革 新。 为推动技术进步 和提高矿山的经济效益， 做 出更大的贡献。 霭疆 I 藕哪 维普资讯