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晋豫铝土矿综合评价研究 第六图书馆 根据山西铝厂拜尔法对铝土矿的要求,对晋豫铝土矿进行专题研究铝土矿资源调查矿石物质组分的研究;矿石加工性能试验。从而得 出结论,建立山西铝厂在收购铝土矿时,把山西境内的铝土矿收购放在首要位置;对河南铝土矿只宜收购A/S在10以上的高品位矿石,且 与山西矿及孝义西河矿搭配使用,以满足山西铝厂拜尔法生产工艺要求。根据山西铝厂拜尔法对铝土矿的要求,对晋豫铝土矿进行专题 研究铝土矿资源调查矿石物质组分的研究;矿石加工性能试验。从而得出结论,建立山西铝厂在收购铝土矿时,把山西境内的铝土矿 收购放在首要位置;对河南铝土矿只宜收购A/S在10以上的高品位矿石,且与山西矿及孝义西河矿搭配使用,以满足山西铝厂拜尔法生产 工艺要求。拜尔法 铝土矿 一水硬铝石 山西 氧化铝轻金属陈汉成 贺义兴山西铝厂1998第六图书馆 第六图书馆 轻金属 ， ⋯l ◆⋯ 1． ⋯ 1． ⋯1 ．⋯l ◆⋯1 ． 1 I ◆ ⋯l ◆ ◆ ⋯l 、 三 三 轻金属原料矿 山 三 三 ⋯ 1． ⋯1．⋯ ⋯ 1．1l ◆ L L L L◆1i L L◆L L L L◆ L L LI◆⋯ 一 l ； { 晋 豫 妲“ L-- II土 矿 综 合 评 价 研 究 { l 043300 ； r ． 勺 |； ； 山 西铝 厂 山 西 河 津 、 ； { 咝 ； { 长春地质学 春l 3 。 。 。 。 { 1． 。， 。， ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．， 、。 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．，一 ．， 、。 ．，一 ．，一 } 关 键 词 。 兰 竺 综 合 评 价 晋 豫 铝 土 j 组 分山 t ．氧 一 j 锥 一 、一 ＼1 随着 山西铝厂拜尔法工程的建成投产和生 产规模的不断扩大， 供矿不仅数量越来越多， 而 且， 对矿石 品位及物质组分的要求也越来越高。 我厂孝义铝矿供拜尔法生产的矿石品位偏 低， 设计指标 A ／ S 5 ． 7 。为了提高我厂总体经济 效益， 除了发挥国营 自建大矿 山的主体供矿基 地的骨干作用外， 还应充分利用和挖掘 民采铝 土矿的资源优 势。民采铝土矿具有小而 富、 分 布广、 储量丰富、 埋藏浅、 易于露天人工开采、 且 交通方便等特点， 决定 了民采铝土矿将成为拜 尔法生产氧化铝的重要矿石来源。鉴于山西铝 厂铝土矿收购点甚多， 矿石采掘点除山西境内 外， 还跨河南、 陕西地区， 但是铝土矿资源保证 程度如何矿石的物质组分和加工性能尤其是 河南矿 包括山西平陆矿 是否适于山西铝厂拜 尔法生产工艺要求， 尚无系统基础数据和资料。 因此， 对晋豫铝土矿进行资源调查、 矿石物质组 分和加工性能进行试验研究是 刻不容 缓的工 作， 也是开展铝土矿收购必不 可少的前提和基 础工作。 为此， 我厂 1 9 9 2 ～1 9 9 4年先后两次根据拜 尔法工艺对铝土矿矿石要求， 列项进行 了课题 研究， 包括三方面内容 第一、 对晋豫铝 土矿进 行资源调查 ； 第二、 对矿石物质组分进行观测研 究； 第三、 对矿石进行加工性能试验。从山西铝 厂可能的供 矿范 围内， 分四大区 晋北区、 吕梁 区、 太行区和平陆豫西区 选择 2 9个矿 区 点 ， 按肉眼观察的宏观矿石类型， 采用垂直矿 层的简易刻槽取样方法， 采集 了 1 0 3个样 品进 行观测研究。 在工作中， 采用野外实地考查 与室 内系统 研究相结合， 宏观观察与微观研究相结合， 电镜 图象观察 与对应物质组分的 E D S微区化学成 分定量分析相结合， 分析测试数据的综合分析 与其计算机处理相结合， 各矿区 点 矿石物质 组分特征的详细研究与区域性规律的探索相结 合， 对铝土矿资源进行综合评价。回答什么样 的矿石是适 于拜尔法生产用的矿石， 什么样 的 矿石是劣质而不能使用的矿石， 哪些矿区 点 矿石是可用的， 哪些是暂不能使用的矿石， 最终 7 {●- I f ， ●● ， 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 8 轻金属 1 9 9 8年№2 为铝土矿收购选 点、 定 点提供依据。本 项研究 工作 由矿山处与长春地质学院电镜室为主合作 完成。本文即是该项课题研究成果的总结。 1 资源调查 资源调查包括整个山西省、 河南西部及陕 西韩城地 区， 总 面积 为 2 3万 K ， 已知矿 区 点 1 2 5个， 铝土矿产 于中石炭系底部， 其 中 G 层铝土矿具可采规模。但是 因矿区的具体位置 不同， 矿体的特征有明显的差异． 现分晋北、 吕 梁、 太行和平陆豫西区简述资源概况如下 1 ． 1 晋北区 包 括忻州地 区 共有 l 6个矿区 点 。 总储 量 9 9 7 3 ． 5万 t ， 适 合于 民采 的约 2 9 0万 t 。除五 台天和和 宁武 的宽草坪 为大型 矿床外， 其余均为中小型矿床， 且以小型矿床为 多。矿体 多 呈似 层 状、 扁 豆体 状， 厚 度 l m～ 5 m， 埋藏中较 浅， 如神池 九姑、 原平石墙、 击岭等矿区， 埋藏较浅， 适于民采， 矿石可分二 大类． 一类为“ 绿矿” ． 吉绿泥石较多， 品位低， 工 业上不能利用； 另一类为“ 白矿” ， 即 白色、 灰白 色粗糙状、 碎 屑状 矿石， 品位较高， 为本 区主要 矿石 。 1 ． 2 吕梁区 包括山西西部从北至南的狭长地 带． 矿区 点 3 3个， 总储量 5 4 6 1 9 ． 9 2万 t ， 适合 于民采的矿石储量 8 3 1 万 t ， 多数集中在交 口、 孝义两县， 大型矿床有保德张家沟扒楼沟、 汾阳菽禾、 孝义柴场、 克俄、 西河底、 石公 村、 交 口赵家圪垛、 上桃花、 北故乡等． 其余为中、 小型 矿床。矿体呈层状、 似层 状， 矿厚 2 m～5 m， 埋 藏较深。孝义、 交 口的矿区适合于民采。矿石 以白色、 杏黄 色粗糙状为 主， 品位较高； 其余 为 碎屑和鲕豆状矿石， 品位偏低， 不适合拜尔法生 产要求。山西铝厂两座大型矿山位于此区内o 1 ． 3 太行区 有矿区 点 3 3个， 集中分布于阳 泉市附近， 总储量 1 3 9 5 8 ． 1万 t ， 适合于民采铝 土矿储量 4 1 5 ． 6 8万 t ， 多 为中、 小型矿床， 矿体 呈似层状及扁豆状． 埋藏深度因地区而异， 阳泉 附近为中深． 部分适于民采； 沁源、 介休矿点埋 藏浅， 均适于民采， 矿石类型以鲕豆状和碎屑为 主， 在下部见有 白色粗糙状矿石。碎屑状矿石 品位较 高． 鲡豆 状 中等， 白色粗糙状 矿 石质量 好， 矿石厚度阳泉附近 为 2 m--6 m， 沁源 和介休 为 l m--2 m。 1 4 平陆一豫西 区 包 括山西平 陆县南 部、 河南西部． 矿区 点 多分布于三 门峡～洛 阳 北黄河两岸 及登封、 密县一带， 共有矿区 点 5 3 个， 总储量 5 1 7 5 6 ． 8 4万 t ． 适合于民采的约 2 9 0 万 t ， 除巩 义小关、 新安贾 沟、 竹 园、 石寺、 马行 沟、 渑池曹窑、 陕县支建及平陆下坪为大型矿床 外， 其它均 为中、 小型矿床， 以小型矿床为多， 矿 体似层状 和窝子状， 矿体厚度较大， 大 中型矿体 厚度一般 5 m～1 0 m， 小型 矿床． 特别是 窝子状 者， 矿 厚 2 0 m 左右， 最厚 可达 4 0 m～5 0 m 米。 矿体厚度大． 是本区矿体的一大特点， 矿体埋藏 浅． 适 合于 民采， 形态受底板灰岩侵蚀面控制。 本区矿石类型有多 L 粗糙状、 碎屑状、 鲕豆 状以及土状松软矿等， 其 中土状松软矿石为深 灰色， 结构疏松 ， 由粗糙 状矿石风化淋滤而成， 轻轻敲击 即碎． 质量最好。此类矿石的产 出是 本区的又一大特点。粗 糙状、 碎屑状 矿石品位 较高， 鲡豆状矿石中等， 各矿石类型产 出部位随 矿区不同而异， 如平陆前庄矿区的松软矿与碎 屑状矿互层出现， 三门峡七里沟矿点松软矿位 于粗糙状矿石之上， 而陕县南坡矿点的松软矿 位于粗糙状矿石 之下。 2 矿石物质组分 矿石物质组分研究是矿石资源综合评价的 重要组成部分， 在对矿石样品进行矿 岩 石化 学显微研究、 化学成分全分析、 x射线衍射分 析、 微量元素分析和显微硬度测量的同时， 重点 利用 电 子显 微 镜 J E M 一2 0 0 F X 和 能 谱仪 E D s ， T N一 5 5 0 0 对矿石物质组分进行系统深 入观测， 对获取的数据进行 了数理统计， 并从矿 石矿物组成、 矿石类型、 化学成分、 硬度和粒度 等各方面的信息来讨论矿石组分特征与矿石质 量的关系。 2 ． 1 矿石的结构组分类型 矿石类型在矿石成 因探讨 中是一个极为重 要的标志， 可为物质来源、 生成环境及其演变提 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 1 9 9 8卑№2 轻金属 供许多有价值的信息。又是矿石可用性评价的 重要指标之一。 铝土矿矿石传统按其宏观结构划分为四大 类 粗糙状、 碎屑状、 鲕豆状 和致密状。通过 电 子显微镜观察， 结合拜尔法工艺对矿石特性 的 要求， 笔者按矿石中主要矿物种类和含量， 在结 构分类的基础上， 再分 为正常型、 高 岭石 型、 伊 利石型、 绿泥石型和混合型五个亚类。常见的 混合型为高岭石伊利石型、 高岭石绿 泥石型和伊利石绿泥石型。 石娄 型 伊利 1 石 样 品 晶体 碎屑 簟壮 晶体 晔屑 石 晶体 碎屑 个 数 正常型 ～链 ～5 【 O ～ O 一4 3 T 高岭石盈 珀～翮 2 0～ 1 5 ～4 0--3 4 伊利石叠 ； 0 ～ l O ～ 0 ～H 5 9 5 正常型 L 0～ l 0 ～ 0 ～1 0 0 ～1 0 O 一3 1 2 高蛉石型 5～帕 撕～7 O～2 0 2 0 ～ O 一3 O～B 1 2 伊利石叠 【 5 ～ ～7 0 ～1 0 5 8 6 高 伊星 l 0 ～踟 ～ 1 7 ～2 5 6 3 孽掘 石窭 L 0 ～ l 7 ～5 O ～4 1 2 Ⅺ～4 c 2 正常型 5～6 1 O ～ 5 O ～ ～l O O ～2 2 高岭石型 l 0 l 0 ～ l 5～僦 l 5～6 ￡ 6 伊利石型 8 ． O时， 高岭石 含量应小于 2 O ％， 但矿石中经常会有除高岭石以外 的其 它 硅物质， 如胶态 S i O z 、 石英、 蛋 白石、 伊利石和 其它硅酸盐 物质等， 数量 1 ％～3 ％不等， 其 硅 量相当于 2 ％～5 ％的高岭石； 伊利石和绿泥石 是所研究矿石中的主要有害杂质， 若含量偏高， 必将给拜尔法工艺造成不良后果， 当矿石中伊 利石和绿泥石含量分别为 5 ％和 l 0 ％时， 根据 矿物微 区成分， 就 s i 而言， 相 当于 6 ％左 右 的高岭石， 也相 当于 矿石中 s i 含量 2 ． 0 ％～ 2 ． 5 ％。因此， 本次研究将高岭石型、 伊利石型 和绿 泥石 型 矿 石 的界 线分 别 确 定 为高 岭石 1 5 ％， 伊利石 5 ％和 绿泥石 1 0 ％。所研究矿石 样品的分类见表 1 。 由表 l知， 粗糙状矿石进一步划分为 正常 型粗糙状、 高岭石型粗糙状、 伊利石型粗糙和高 伊混合型粗糙状四个亚类； 碎屑状矿石可划分 为 正常型碎屑状、 高岭石型碎屑状、 伊利石型 碎屑状、 绿泥石型碎屑状和高一 伊混合型碎屑状 等五个亚类 ； 鲕豆状矿石可划分为 正常型鲡豆 状、 高岭石型訇 『 豆状、 伊利 石型鲕豆状及高一 伊 混合訇 『 豆等四个亚类 ； 致密状矿石也可划分为 高岭石型致密状、 高一 伊混合型致密状、 高一 绿混 合型致密状和伊一 绿混合 型致密状等四个亚类。 其 中致密状 矿石是 铝土矿 向粘土岩过 渡 的类 型， 这类样品的太多数不是铝土矿， 而是属于铝 质粘土岩， 矿石品位很低。 2 ． 2 物质组分 c 1 矿物组成 根据 电子显微镜观察和 x射 线衍射分析， 矿石 的主要组成矿物是一水硬铝 石和高岭石， 其次是伊利石和绿泥石， 其总和 占 9 5 ％以上。矿石类型不 同， 这些矿物的相对 含 量有 明显差异 表 1 。正常型粗糙状和碎屑状 矿石 中， 一水硬铝石 含量一般都超过 8 0 ％， 而 在鲡豆状和致密状 矿石中， 高岭石含量 明显较 高， 大部分都在 2 0 ％以上。在“ 绿 矿” 中， 绿 泥 石含量较多， 可达 4 0 ％～5 0 ％。伊利石在各种 矿石类型 中均有不同程 度产出。此外， 在某些 矿石 中， 出现含量不等 的一水软铝石。金红石 锐钛矿 和锆石似 乎在每个样品中都能见到， 含量一般小于 3 ％。此外， 还有多种铁矿物 如 针铁矿、 赤铁矿、 磁铁矿、 褐铁矿等 、 多水高岭 石、 叶腊石、 长石、 石英等。 c 2 矿物形态 和微区成分 电子显微镜扫描 观察提供 了丰富的矿物形态细节， 矿物微区成 分 的E D S分析 获得 1 0 7 8组定量分析数据 见 表 2 。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 1 0 轻金属 1 9 9 8年N Q 2 表 2 矿石物质组分 的 E D S分析 结果 ％ 采样 位置 样号 组 分 N a z 0 M g O - 1 2 0 3 S a 0 2 K 2 0 二 a 0 T i0 2 Mn O T o ta l F D 3 0． 0 0 0 ． 0 0 8 0． 3 3 1 ． 3 3 0． 0 6 0 ． 1 7 1 ． 8 6 0 ． 0 0 0 ． 7 2 8 4． 4 7 天 D i a 3 0 ．o 0 0． 0 0 7 9 ． 4 0 2 ． 9 2 0． 1 5 0． Z 3 1 ． 5 4 0 ． 0 0 0 ． 3 l 8 4． 5 5 T H 一1 和 Ka O 4 0． 0 0 0． o 0 4 1． 5 8 4 1 ． 8 8 0． 3 0 0． 1 2 1 ． 1 7 0 ． 1 7 0 ． 3 3 8 5． 6 0 Z l 1 4 0． 0 0 0． 0 0 3 6 ． 0 8 4 6 ． 4 0 6． 7 0 0． 0 5 1 ． 0 2 0． 1 l 1 ． 6 0 9 1 ． 9 6 石 3 0． 0 0 0． o 0 8 2 ． 7 5 0 ． o 0 0． o 0 0． 0 6 0 ． 9 9 0 ． 0 0 0 ． 9 5 8 4． 7 5 S Q 一1 Di a 3 0． 0 0 0． 0 o 8 2 ． 7 5 0 ． 0 0 0． 0 0 0． 1 0 0． 4 5 0． 2 0 0． 9 9 8 4 ． 4 9 Ka O 3 0． 0 0 0． o 0 4 0 ． 9 1 4 2 ． 8 9 0． 5 8 0 、 0 9 0 ． 5 0 0 ． 0 0 0． 7 2 8 5 ． 6 9 墙 n1 3 0． 0 0 0． 0 0 3 5 ． 8 】 4 6 ． 2 6 7 ． 5 3 0． 0 0 0 ． 4 3 0 ． 1 1 1 ． 5 9 9 1 ． 7 3 长 D-嵋 3 0． 0 0 0． 0 0 8 1 ．9 9 0 ． 5 6 0． 1 7 0． 0 8 1 ． 1 2 0． o 0 0． 5 8 8 4 ． 4 2 粱 CL 一 1 沟 Ka O 3 0． 0 0 0． 0 0 4 0 ． 5 1 4 4 ． 5 6 0． 0 0 0． 0 6 0 ． 2 1 0 ． 0 0 0 ． 0 0 8 5 ． 3 4 晋 0 ．o 0 0 ． 0 0 8 1 ． 3 6 0 ． o 0 0 ． 1 9 0． 1 4 2． 1 9 0． o 0 0． 7 8 8 4 ． 6 6 玎 3 白 D i a 3 0． o 0 0． 0 0 8 1 ．9 3 0 ． 0 0 0． 1 5 0． 4 5 1 ． 5 8 0． o 0 0． 4 1 8 4 ． 5 2 林 BL一1 池 Ha l Z 0． 5 0 0 ． 9 0 3 7 ． 4 3 3 2 ． 6 8 0 ． 1 4 0。 0 0 0． 4 0 0． 1 6 8 ． 7 3 8 0 ． 9 4 北 I 1 1 4 0． 1 7 0． 0 0 3 6 ． 1 8 4 4． 4 7 7 ． 6 2 0． 2 0 0． 8 3 0． 0 8 2． 4 1 9 1 ． 9 6 F 1 3 0 ． o 0 0 ． 0 0 8 2 ． 8 5 0 ． o 0 0 ． o 0 0． 0 0 0． 8 6 0． o 0 0 ． 7 0 8 4 ． 4 1 沙 D i a 3 0 ． 0 0 0 ． 0 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