铝质岩的综合利用.pdf

第3 2 卷 2 0 1 2 年0 8 月 矿冶工程 M I N I N GA N DM 咽．r A L L U R G I C A l LE N G D 咂冠R I N G V 0 1 ．3 2 A u g u s t2 0 1 2 铝质岩的综合利用① 任方涛1 ”，张杰1 ’2 1 ．贵州大学矿业学院，贵州贵阳5 5 0 0 0 3 ；2 ．贵州省非金属矿产资源综合利用重点实验室，贵州贵阳5 5 0 0 0 3 摘要随着我国工业化及城镇化进程的加速，铝资源需求持续增长。而我国铝土矿资源中，贫矿资源所占比重较大，铝资源及生 态环境制约问题日益突出。因此，研究贫矿资源的合理开发和有效利用条件及方向，对于保证我国社会经济的可持续发展，具有重 要的意义。本文较为系统地分析了我国铝质岩资源的状况及开发利用现状，研究了铝质岩资源开发利用的技术条件和经济条件， 探索了铝质岩资源开发利用的技术潜力，提出了贫矿资源开发利用的主要方向，给出了包括技术、经济、管理等方面的对策建议。 关键词铝质岩；综合利用；技术途径 中图分类号F 4 0 3 文献标识码B文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 2 0 8 0 3 8 1 0 2 贵州铝土矿分为黔北铝土矿和黔中铝土矿。黔北 铝土矿主要分布在贵州省北部的务川县、正安县、道真 县境内。黔中铝土矿主要分布在贵州省中部及中北部 的遵义、开阳、息峰、修文、清镇等县境内，其中修文、清 镇两地的储量占全省总储量的7 8 ％。均为沉积型一水 硬铝石铝土矿床。铝土矿资源为不可再生资源，随着我 国经济的高速发展，对铝产品的需求量不断增加，但是 高品位铝土矿的储量逐渐减少，为了充分利用铝土矿资 源，减少资源损失，对铝质岩 低品位的铝土矿 的开采 利用对我国的铝工业持续发展显得尤为重要。 l 铝土矿开采过程中的问题 1 ．1 资源浪费 据统计j ，省内铝土矿最大用户贵州铝厂目前约 5 0 ％的用量来自民采，3 0 ％的用量来自联办矿 大部 分联办矿目前实际上还是无序开采的民矿 ，其他铝 土矿用户基本上都是收购民采高铝矿维持生产，各矿 用户的生产工艺所需铝土矿原料9 0 ％以上是高铝矿。 2 0 世纪8 0 年代初期，由于外贸部门开始收购高铝熟 料出口，促使民采铝土矿在全省范围内兴起。民采无 序开采，导致中低品位、含铁稍高的矿石资源浪费巨 大，而且经民采破坏的矿点已不能进行正规设计开采， 资源严重被破坏。 1 ．2 综合回收利用率低 在贵州省多数铝土矿中，矿体顶板有稳定的连续 或不连续的铝土质粘土矿，底板有透镜状的“清镇 式”旧。赤铁矿或菱铁矿，在开采中几乎没有回收利用。 铝土矿中伴生有钛、镓、铌、钽等多种稀有元素，但目 前，除镓元素在贵州铝厂得到综合回收外，其他组分尚 未得到利用。 2 铝质岩的利用现状 为了有效、合理地开发利用省内丰富铝土矿资源， 促进贵州铝矿业长足发展，科学统一部署铝土矿资源 规划、加强地质勘查工作、探索开发先进的井下开采技 术、加强铝质岩选矿工艺以及加强综合开发、回收利用 等方面研究工作，是保证铝土矿资源持续利用和铝矿 业可持续发展的基础。 2 ．1 活化铝土矿的尾矿 铝土矿选矿尾矿的主要矿物为一水硬铝石、高岭 石、赤铁矿，化学组成以氧化铝、氧化硅、氧化铁为主， 是一种氧化铝含量稍高的粘土矿物，本身没有任何活 性，一般不能直接利用。要提高尾矿的利用价值和拓 展应用途径，就需要通过各种方法提高它的活性，因 此，活性的研究是尾矿资源化的技术基础。 活化主要有物理活化和化学活化口j ，物理活化是 通过机械磨矿破坏晶体结构，改变矿物表面性质，提高 其物理活性。化学活化是通过添加激发剂使矿物解 离，改变活性，化学活化的途径主要有熟料激发，碱 石灰，氢氧化钠，水玻璃等 激发，硫酸盐 硫酸钙、硫 酸钠等 激发等几种。 2 ．2 制微晶玻璃 以铝土矿尾矿为主要原料利用烧结法制备出了微 晶玻璃。利用D S C 、X R D 及S E M 等研究了铝土尾矿 ①收稿日期2 0 1 2 - 0 6 - 2 7 基金项目贵州省教育厅培育项目 黔教科字2 0 0 9 0 1 3 1 号 ；贵州省科技厅国际合作项目 黔科合外G 字[ 2 0 1 0 ] 0 0 7 号 作者简介任方涛 1 9 8 6 一 ，女，河北人，硕士研究生，主要研究方向为矿物材料加工与利用。 通讯作者张杰 1 9 5 5 一 ，男，山东人，教授，博士研究生导师，研究方向为应用矿物学及矿物材料研究。 万方数据 3 8 2 矿冶工程第3 2 卷 微晶玻璃的热学特性、相组成以及微观形貌，研究结果 表明H 。，10 0 0o C 烧结可获得主晶相为硅灰石、晶粒呈 针状物、性能良好的微晶玻璃。 2 ．3 制耐火材料 以低品位铝土矿和粘土为主要原料，采用高温烧 结制备耐火砖。研究分析了原料的选用、配比、烧结条 件以及烧结产物。试验结果表明，制备的耐火砖耐火 度为16 2 0o C ，抗压强度为1 5 ．2M P a ，荷重软化温度为 13 0 0o C ，显气孔率为2 7 ．4 ％，在13 5 0 ℃2h 的重 烧线变化为- 0 ．3 4 ％，抗折强度为2 。6M P a ，依据通用 粘土质耐火砖技术指标 G B 4 4 1 5 - 8 4 ，达到N 一6 耐火 砖型号的指标要求j 。 3 铝质岩中的微量元素 贵州某地铝质岩的主要成分是A 1 O ，、S i O 、 F e 2 0 3 、F e O 、T i 0 2 、H 2 0 ，次要成分有C a O 、M g O 、N a 2 0 、 K O 、P O ，、S 等，同时还含有很多种微量元素和稀有元 素，如G a 、“、G e 、u 、V 、c r 、N i 等。对所采3 个矿样进 行微量元素分析，测试结果见表l 。地壳中相关元素 含量见表2 。 微量元素分析结果可知，微量元素锂富集程度高 达2 2 ．9 倍 与地壳中含量表2 相比 ，根据这一特征 可分离富集其中的锂元素。 4 结语 铝质岩的综合利用可以节省大量资源，综合效益 显著。为发展和提高我国铝质岩综合利用技术水平， 要积极提高铝质岩综合利用的效率和科技含量，重点 提高铝质岩综合利用的经济附加值及其有效成分的综 合利用率。 应用铝质岩提取有用微量元素是高附加值利用铝 质岩的一个重要途径，虽对其研究较少，但在镓的利用 方面，研究较为深入，部分成果已经实现工业化。目前 的研究方向是利用微量元素和制备聚合物。但是也应 该看到，目前研究工作有许多地方仍不完善，需进一步 加强。 总之，综合利用铝质岩要从本地区铝质岩的特性 出发，提高有效成分利用率，这样不仅可以减轻矿区的 大气污染和地下水污染，减少对土地的占用，而且能回 收有价值资源。 表1 品位铝土矿中微量元素含量／ g ．t 一， 参考文献 2 3 1 2 0 9 0 1 8 4 8 0 1 4 01 96 ．52 [ 1 ] 万华伦．黔中地区铝土矿资源合理开发利用探讨[ J ] ．轻金属， 2 0 0 2 7 6 8 ． 【2 ] 廖世范，梁同荣．中国铝土矿地质学[ M ] ．贵州贵州科技出版 社，1 9 9 1 ． [ 3 ] 左林举．铝土矿选矿尾矿再利用的研究[ J ] ．轻金属。2 0 1 0 4 1 4 1 6 ． [ 4 ] 杨会智，陈昌平，孙洪巍，等．铝土矿尾矿微晶玻璃研制[ J ] ．矿 业研究与开发，2 0 0 7 ，2 7 6 4 9 5 0 ． [ 5 ] 倪元，张杰．利用低品位铝质岩制备耐火砖的试验研究[ J ] ． 现代矿业，2 0 1 0 1 2 1 0 8 1 0 9 ． 万方数据