中国铝土矿及氧化铝生产.ppt

中国铝土矿资源及氧化铝生产概述 报告人：蒋周青 时 间：2013.6.18 目录 世界及中国铝土矿资源1 我国氧化铝产业现状2 氧化铝的生产方法3 潜在氧化铝资源分析4 一、世界铝土矿资源概述 铝土矿是指工业上能利用的，以三水铝石、一水软铝石 或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石统称。全世界约 92%的铝土矿用于生产金属铝，其余8%用作耐火材料 、研磨材料、陶瓷及化工原料等。 世界铝土矿床在地理上有明显的分带性：占世界总储量 86%的红土型铝土矿矿床分布在南、北纬30线间热带 亚热带地区内，矿石多由三水铝石组成；占世界总储量 13%的岩溶型铝土矿矿床和占世界总储量1%的齐赫文 （沉积）型铝土矿矿床，均分布在北纬3060线间 温带地区，这些矿石多由一水硬铝石组成。 世界铝土矿资源相当丰富，据美国地质调查局（USGS）2012统计数据 ，世界铝土矿资源探明储量290亿吨，以三水铝石型及三水铝石一水软铝 石混合型为主，占世界总储量90%以上，矿石质量好，以高铁、低硅、高 铝硅比为特点，是铝土矿易采易溶的优质原料，适用于流程简单、能耗低 的拜耳法生产氧化铝。 图1 世界铝土矿资源分布图 中国储 量8.3亿 吨，占 世界总 储量的 3%。 2012年世界铝土矿总产量为2.6亿吨，相比于2011年增加了1.6%。主要铝 土矿产量国为澳大利亚、巴西、中国、几内亚、印度、牙买加及印度尼西亚 ，七国占世界总产量的89.0%。以2012年铝土矿产量来算，现有全球铝土矿 资源可以保证世界未来100年的工业需求。 图2 2012年世界主要铝土矿产量国产量与储量对比图 表1 我国铝土矿产量及进口量/万吨 铝土矿进口来源国主要是印尼、印度及澳大利亚三国， 2008年三国铝土矿进口量占99.92%，其中印尼66.92%，印 度14.13%，澳大利亚18.87%。 二、我国氧化铝产业现状 中国是世界上最大的精炼铝生产国和消费国。2001-2007年， 我国氧化铝产量年增长率为32.5%左右。与此同时，电解铝产量 年增长率为24%。到2010年中国铝产量占世界总量的30%，而 且仍然处在高速增长的状态中（中国铝业公司，2010）。 表2 中国氧化铝供需状况/(万吨) 相对于迅速扩张的氧化铝产能，我国氧化铝矿资 源却相对匮乏，资源静态保证年限仅有15年左右， 这就导致国内氧化铝企业对铝土矿资源进口产生较 大依赖。矿产品质下降、资源短缺、对进口铝土矿 依赖性大等问题已经十分凸显。 同时新建成产能呈现：向资源丰富的西部地区转 移、低铝硅比铝土资源所占比例增加、串联法得到 应用及高铝粉煤灰提取氧化铝实现产业化等特点。 三、氧化铝的生产方法 工业上对氧化铝加工技术的选择，很大程度取决于氧 化铝在矿物中的存在形态和有害杂质的含量。三水铝石 属于单斜晶系，一水软铝石与一水硬铝石都属于斜方晶 系，其各自晶体结构具有较大差异。 不同类型的铝土矿溶出性能相差很大，三水铝石型铝 土矿中的氧化铝最容易被苛性碱溶液溶出，一水软铝石 型次之，而一水硬铝石的溶出最难。 利用铝土矿生产氧化铝的方法大致可以分为四类：即 碱法、酸法、酸碱联合法和热法，目前用于工业生产的 几乎全属于碱法。 碱法生产氧化铝是用碱（NaOH或Na2CO3）来处理铝 土矿的方法，通过一定工艺过程使矿石中不溶的氧化铝转 变成可溶的偏铝酸钠溶液。其又分为拜耳法、烧结法和拜 耳-烧结联合法等多种流程。 图3 碱法生产氧化铝基本过程 其他方法 酸法：用无机酸来处理铝土矿而得到相应铝盐的酸性水溶液； 再通过蒸发或水解结晶的方式从溶液中析出铝盐或氢氧化铝。 酸碱联合法：先用酸法从高硅铝土矿中制取含铁、钛等杂质的 不纯氢氧化铝，然后再用碱法处理；其实质是用酸法除硅，碱 法除铁。 热法：用于处理高硅高铁铝矿，在电炉或高炉内进行矿石的还 原熔炼，同时获得硅铁合金（或生铁）与含氧化铝的炉渣，二 者借密度差分开后，再用碱法从炉渣中提取氧化铝。 四、潜在氧化铝资源分析 虽然我国的优质铝土矿比较缺乏，但是拥有储量 巨大的可供开发的含铝资源，如霞石正长岩、高铝 煤矸石、高铝粉煤灰等。将这些非传统铝土矿中的 氧化铝资源充分利用起来，会大大的减轻我国氧化 铝工业原料来源的压力，同时又可实现国家提出的“ 循环经济”“资源综合利用”的方针政策。 霞石正长岩是一类浅色侵入岩，我国霞石资源分布广泛，资 源储量巨大，Al2O3含量在23%左右，SiO2含量在40%72%，K2O+Na2O 含量为14%20%，在生产氧化铝的同时附产钾、钠盐和水泥，可获 得很好的经济效益。 利用霞石生产氧化铝的方法主要分为烧结法和高压水化学法， 目前，世界上真正利用霞石规模化生产氧化铝的只有俄罗斯的石 灰石烧结法工艺。 表3 阿钦斯克霞石矿烧结法生产氧化铝主要工艺技术指标 近些年，对从高铝粉煤灰中提取氧化铝的研究十 分热烈。目前大唐集团托克托电厂已经成功实现从 高铝粉煤灰中提取氧化铝的工业生产，其核心思路 是利用预脱硅-碱石灰烧结法来生产铝硅钛合金。 目前从高铝粉煤灰或高铝煤矸石中提取氧化铝的 方法还有：酸溶法（高温条件）、氟化铵助剂法、 直接碱石灰烧结法、改良碱石灰烧结法、石灰石烧 结法、两步碱溶法等。 存在不足： 1、非传统铝资源提氧化铝的能量消耗过大。以每生产1吨氧化 铝计，烧结法处理霞石需要能耗64.89GJ，改进碱石灰烧结法 处理高铝煤矸石需要能耗38.3GJ，而碱溶法处理高铝粉煤灰石 需要能耗76.2GJ，远高于目前氧化铝工业每吨平均能耗 16.58GJ。 2、非传统铝资源在提取氧化铝过程中会生产出大量的尾渣需要 处理，为了达到清洁循环生产的目的，周围需要配套相应规模的 后续处理工序和产品市场，这给企业造成较大压力。 3、在氧化铝的溶出过程中还普遍存在工艺复杂、溶出率不高等 技术问题。 潜在优势： 1、在政策上，政府高度重视固体废弃物的资源化利用，为 相关行业提供了有力的政策支持。 2、在实际生产中，非传统铝资源在提取氧化铝的同时也生 产出了如白炭黑、碳酸钾等高附加值