（有色金属冶金专业论文）碳热还原铝土矿浮选尾矿制取一次铝硅合金的研究.pdf

r 、 ， q j1 ， 、 0 ， 1 i i i irr ii l lji l l i lll liii jy 17 17 2 9 4 ad i s s e r t a t i o nf o rd o c t o rd e g r e ei nn o n - f e r r o u sm e t a l l u r g y p r e p a r a t i o no fp r i m a r y a i - - s ia l l o y f r o mb a u x i t ef l o a t e d t a i l i n g sb y c a r b o t h e r m a lr e d u c t i o np r o c e s s b y y a n gd o n g s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o rf e n gn a i x i a n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y n o v e m b e r2 0 0 9 夕吁 i i - 1 1 - 、j 一 一 ； 、 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰 写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者签名：杨栋 e l期： 2 0 o 年f 月岁日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位 论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 、 、 _ 1 ， 东北大学博士论文 摘要 碳热还原铝土矿浮选尾矿制取一次铝硅合金的研究 摘要 选矿拜耳法生产氧化铝工艺的开发，对提高我国氧化铝工业的市场竞争力，合 理利用中低品位铝土矿资源做出了重大贡献。但是，选矿过程中要产出占原矿2 5 左右的尾矿，这部分尾矿如不加以利用不仅会浪费资源，而且还会占用土地，污染 环境。目前，大约6 0 的铝是以铝合金的形式进入消费领域的，其中，尤以铝硅合 金的消费量为大。以铝土矿浮选尾矿为原料，碳热还原法生产铝硅合金较之传统的 兑掺法，可以缓解铝土矿资源的压力，充分利用二次资源，减少设备投资，降低能 耗，提高能量利用率，是未来铝工业发展的趋势。 本文首先对以铝土矿浮选尾矿、烟煤、亚硫酸盐纸浆废液为制团原料的物料配 比进行了准确地计算，得出理论物料配比为铝土矿浮选尾矿：氧化铝：烟煤：干粉 粘结剂：水= 1 0 0 ：2 5 1 ：7 4 0 ：1 9 7 ：7 9 1 。然后，在此基础上，以抗压强度和气孔率作为 衡量生团块性能的指标，通过单因素实验和正交实验考察了制团压力、干粉粘结剂 配入量、配水量及尾矿粒度对生团块性能的影响。结果表明，对生团块抗压强度和 气孔率影响最大的分别是干粉粘结剂含量和尾矿粒度，配水量对二者的影响最小。 最佳的工艺条件为：制团压力2 2 5m p a ，干粉粘结剂含量9 ，配水量1 3 ，尾矿 粒度0 4 2 0 - - - 0 1 7 8m m ，此时生团块的抗压强度为2 7 8m p a ，气孔率为1 8 4 ，均 优于实际工业指标。 实验同时研究了焙烧条件对团块性能的影响规律。结果发现，团块的气孔率随 着焙烧温度的升高及焙烧时间的延长而逐渐增大，且增大的幅度较大，而抗压强度 则不断下降，下降的幅度逐渐变小。在焙烧温度升至5 0 0 之前，团块几乎不导电， 此后在7 0 0 焙烧时，其电阻率下降明显，1 0 0 0 后电阻率降幅趋缓，并有逐渐 增大的趋势。 在真空碳管炉中以氩气为保护气体进行了碳热还原铝土矿浮选尾矿制取一次 铝硅合金的研究。结果表明，当气体压力接近常压，反应温度1 9 0 0 ，反应时间l h ，烟煤配入量为理论量的9 5w t 时，可获得质量较优的一次铝硅合金。所获得的 一次铝硅合金由6 个相组成，包括a 1 s i f e 相，碳化物相及氧化物相。 电弧炉冶炼过程中，当输出电流稳定在1 1 0 0a 时，合适的输出电压为2 5 - - 3 0v 。 配煤量为理论量的9 3w t 时，所得炉底残渣中a 1 2 0 3 及s i c 的含量较小。所获得的 一次铝硅合金包括有6 个相，主要是一次合金相，其中铝含量为5 2 5 ，硅含量为 。吃 东北大学博士论文摘要 2 3 2 ，另含有很少量的的金属杂质钛、钙等以及氧化物和碳化物。烟气的主要成分 为a 1 2 0 3 、s i 0 2 。 对碳热共同还原a 1 2 0 3 、s i 0 2 制取铝硅合金的热力学行为进行了分析，得出该 还原反应需很高的温度，合适的反应温度为2 0 0 0 2 1 0 0 。利用x r d 、s e m e d s 等技术分别对真空碳管炉中各不同反应温度及电弧炉内不同反应区带的产物进行了 分析，利用t g d t a 技术研究了在动态气氛下的整个碳热还原反应过程。结果表明， 碳热共还原a 1 2 0 3 、s i 0 2 的反应过程与碳热还原铝土矿尾矿的反应过程极为相近， 可分为4 个阶段：烟煤热解阶段；a 1 2 0 3 、s i 0 2 的晶型转变阶段；碳化物的生成与分 解阶段；生成物的损失阶段。关于碳热共还原a 1 2 0 3 、s i 0 2 的4 种还原机理中，碳 化物生成与分解机理能较好地解释反应过程中出现的反应现象，并根据实验现象对 这一理论进行了修正，提出了具体的反应方程为：s i 0 2 + 3 c = s i c + 2 c o ，2 a 1 2 0 3 + 9 c = a h c 3 + 6 c o ，3 s 1 0 2 + 2 a 1 4 c 3 = 8 a l + 3 s i + 6 c o ，3 s i c + a 1 2 0 3 = 2 a i + 3 s i + 3 c o 。 利用d t a 技术在动态高纯氩气气氛下以不同的升温速率l o ，1 5 ，2 0 和2 5k m i n 对碳热法制取铝硅合金的动力学行为进行了研究。结果表明，不同的升温速率下均 存在6 个吸热峰，这6 个峰所处的温度范围大致在1 2 2 0 - - - 1 2 4 0k 、1 3 4 0 1 3 6 0k 、 1 6 8 0 - 1 7 3 0k 、1 8 5 0 1 9 5 0k 、1 9 7 0 - - 2 0 5 0k 、2 1 0 0 一- - 2 1 6 0k 。利用f l y n n w a l l o z a w a ( f w o ) 法和k i s s i n g e r 法计算了碳热还原过程中各个吸热峰的表观活化能， 每个吸热峰的平均表观活化能依次为：8 4 8 9 ，9 4 5 4 ，5 6 9 7 ，3 2 5 7 ，4 3 1 9 和7 2 3 1 k j m o l ，并进一步应用k i s s i n g e r 法获得了反应级数( n ) 、频率因子( a ) 等重要的动力 学参数，结合所得的活化能e 值，确定了反应动力学方程为： 夸酽唧警卜傩，= 1 2 6 4 x 1 0 3 7e x p ( 篙笋卜) 1 3 6 0 ， 警一刚4 唧警卜脚，- 鲁= 1 0 0 9 x 1 0 se x p ( 笔等卜) 1 2 6 3 ， 警= 2 踊俨唧警 ( 一矿1 3 3 ，一d 出o t 1 0 1 7e x p ( 半 ( 一j 螂 而后，通过理论分析和实验对其进行了解释和验证。 关键词：铝硅合金；碳热还原；铝土矿浮选尾矿：团块；还原机理；还原动力学 一 勺 p r e p a r a t i o no fp r i m a r y a i - - s ia l l o yf r o mb a u x i t e f l o a t e dt a i l i n g sb yca r b o t h e r m a lr e d u c t i o np r o c e s s a bs t r a c t t h ed e v e l o p m e n to fo r cd r e s s i n gb a y e rp r o c e s sc o n t r i b u t e st oi m p r o v i n gt h e a l u m i n am a r k e tc o m p e t i t i v e n e s sa n dt ou s i n gs o u n d l yt h em i d d l e - l o wg r a d er e s o u r c e si n c h i n a i nt h ep r o c e s so fo r ed r e s s i n g ，h o w e v e r , h a st op r o d u c ep l e n t yo ff l o a t e dt a i l i n g s o c c u p i e da b o u t2 5 o f r a wo r e i tw o u l dn o to n l yc o n s u m er e s o u r c e s ，b u ta l s oo c c u p y l a n da n dp o l l u t ee n v i r o n m e n t si ft h e s et a i l i n g sc a n n o tb eu s e d a tp r e s e n tt i m e ，t h e c o n s u m p t i o nq u a n t i t yo fa i b a s ea l l o y sa c c o u n t sf o r6 0 i na lc o n s u m p t i o nf i e l d ，a n do f a l lt h ea i b a s ea l l o y s ，t h el a r g e s tc o n s u m p t i o nq u a n t i t yi sa i s ia l l o y c o m p a r e dw i t h f u s i o nm e t h o d ，p r e p a r a t i o no fp r i m a r ya i s ia l l o yb yc a r b o t h e r m a lr e d u c t i o no w n i n gl o t s o fm e r i t ss u c ha sl o w e rr e q u i r e m e n to fm a t e r i a l s ，b e t t e ru s a g eo ft h es e c o n d a r yr e s o u r c e s ， l o w e rp r i c ee q u i p m e n t sa n dh i g h e re n e r g yr a t i o ，i st h ef u t u r ed e v e l o p m e n tt r e n d so f a l u m i n u mi n d u s t r y t h er a t i oo fr a wm a t e r i a l s ，c o n s i s t so fb a u x i t ef l o a t e dt a i l i n g s ，a l u m i n a , b i t u m i n i t e a n ds u l p h i t ep u l pl i q u o r , w a sc a l c u l a t e de x a c t l yi nt h i sp a p e r t h er e s u l t ss h o w nt h a tt h e t h e o r e t i c a lr a t i ow e r et a i l i n g s ：a l u m i n a ：b i t u m i n i t e ：s u l p h i t ep u l pl i q u o r ：w a t e r = 1 0 0 ： 2 5 1 ：7 4 0 ：19 7 ：7 91 b a s e d0 nt h e s e ，t h ei n f l u e n c e so fp r e s s i n gp r e s s u r e ，d r ya g g l o m e r a n t c o n t e n t ，m o i s t u r ec o n t e n ta n dp a r t i c l es i z eo nt h ep r o p e r t i e so fg r e e np e l l e t sw e r e i n v e s t i g a t e db ys i n g l ef a c t o ra n do r t h o g o n a le x p e r i m e n t su s i n g t h ec o m p r e s s i n gs t r e n g t h a n dp o r er a t i oa si n d e x e s t h eo p t i m u mc o n d i t i o n sf o rt h ep r o p e r t i e so fg r e e np e l l e t sa r c a sf o l l o w s ：t h ep r e s s i n gp r e s s u r e2 2 5m p a ，d r ya g g l o m e r a n tc o n t e n t9 ，m o i s t u r e c o n t e n t13 a n dp a r t i c l es i z e0 4 2 0 - 0 17 8m m u n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n s ，t h e c o m p r e s s i n gs t r e n g t ha n dp o r er a t i oo fg r e e np e l l e t s a r e2 7 8m p aa n d18 4 ， r e s p e c t i v e l y b o t ho ft h e ma r eb e t t e rt h a ni n d u s t r ya p p l i e di n d e x e s t h ep r o p e r i t i e so fr o a s t e dp e l l e t sw e r ea l s ob et e s t e di nt h es t u d y t h er e s u l t si n d i c a t e d t h a tw i t ht h er o a s t i n gt e m p e r a t u r er i s i n ga n dt h er o a s t i n gt i m ep r o l o n g i n g ，t h ep o r er a t i oo f p e l l e t si n c r e a s e d ，a n d t h ei n c r e a s i n ga m p l i t u d ew a sg r e a t m e a n w h i l e ，t h ec o m p r e s s i n g s t r e n g t hd e c r e a s e dc o n t i n u o u s l y , t h ed e c r e a s i n ga m p l i t u d e ，h o w e v e r , b e c a m es m a l l w h e n t h er o a s t i n gt e m p e r a t u r eb e l l o w e d5 0 0 t h ep e l l e t sh a r d l yc o n d u c t e d n e v e r t h e l e s s ， w h e nt h er o a s t i n gt e m p e r a t u r er i s e dt o7 0 0 ，t h er e s i s t i v i t yd e c r e a s e da p p a r e n t l y a f t e r 10 0 0 。t h ed e c r e a s i n ga m p l i t u d eo fr e s i s t i v i t yw a ss m a l l ，a n dt h ei n c r e a s i n gt e n d e n c y e m e r g e di n v e r s e l y p r e p a r a t i o no fp r i m a r ya 1 s ia l l o yf r o mb a u x i t ef l o a t e dt a i l i n g sb yc a r b o t h e r m a l r e d u c t i o np r o c e s sw a ss t u d i e di nv a c u u mg r a p h i t ef u r n a c ew i t ha r g o na st h ep r o t e c t i v e a t m o s p h e r e i tw a sf o u n dt h a tw h e nt h ea t m o s p h e r i cp r e s s u r ea p p r o a c ht o 0 1m p a ， h e a t i n gt e m p e r a t u r e 19 0 0 s i n t e r i n gt i m e1ha n db i t u m i n i t ec o n t e n t9 5w t o f i v 东北大学博士论文a b s t r a c t t h e o r e t i cb i t u m i n i t ec o n t e n t ，t h ec o m p o s i t i o no ft h ep r o d u c t sw a sp r e f e r a b l e t h ep r i m a r y a l l o yo b t a i n e dc o n s i s t e do f6p h a s e s ，b e s i d e sp r i m a r ya i s ia l l o yp h a s e s ，t h e r ew o r e o x i d e sa n dc a r b i d e sp h a s e se x i s t e d i nt h ep r o c e s so f s m e l t i n go p e r a t e di na r cf u r n a c e ，w h e nt h eo u t p u tc u r r e n tw a s110 0 a ，t h es u i t a b l ev o l t a g ew a s2 5 - - 3 0vm e a n w h i l e ，w h e nt h eb i t u m i n i t ec o n t e n tw a s9 3 叭o ft h et h e o r e t i ca m o u n t ，t h ec o n t e n to fa 1 2 0 3a n ds i ci nt h es l a gw a sr e l a t i v e l y s m a l l t h ea l l o yo b t a i n e dc o m p o s e do f 6p h a s e si n c l u d i n gm a i n l yp r i m a r ya i s ia l l o y p h a s e s ，a n dm i n u t ei m p u r i t i e ss u c ha st i ，c a ，o x i d a n t sa n dc a r b i d e s t h ea ic o n t e n tw a s 5 2 5 ，s ic o n t e n tw a s2 3 2 i nt h eo b t a i n e da l l o y t h ep r o d u c t e df u m ew a sm a i n l y c o m p o s e do f a l 2 0 3a n ds i 0 2 t h et h e r m o d y n a m i ca n a l y s i so nt h ec a r b o t h e r m a lr e d u c t i o no fa 1 2 0 3a n ds i 0 2w a s c a r d e do u t ，t h er e s u l t ss h o w nt h a tt h er e d u c t i o nt e m p e r a t u r ew a sh i g ht o2 0 0 0 一 2l0 0 t h ec o m p o s i t i o no fp r o d u c t so b t a i n e du n d e rd i f f e r e n tt e m p e r a t u r ei nv a c u u m g r a p h i t ef u r n a c ea n dd i f f e r e n tr e a c t i o nz o n ei na r cf u l n a c ew a ss t u d i e db yx r d ，s e m c o u p l e dw i t he d sm e t h o d s 、a n dt h ep r o c e s so fc a r b o t h o r m a lr e d u c t i o nw a st e s t e db y t g d t at e c h n o l o g y i tw a sf o u n dt h a tt h ep r o c e s so fc a r b o t h e r m a lr e d u c t i o no fb a u x i t e f l o a t e dt a i l i n g si ss i m i l a rt ot h a to fa 1 2 0 3a n ds i 0 2 ，w h i c hc a nb ed i v i d e di n t o4 s t a g e s ： b i t u m i n i t ep y r o l y s i ss t a g e ，t h ec r y s t a lp h a s et r a n s f o r m a t i o no fa 1 2 0 3a n ds i 0 2s t a g e ，t h e f o r m a t i o na n d d e c o m p o s i t i o no fc a r b i d e ss t a g ea n dp r o d u c t sl o s ss t a g e o ft h e4 m e c h a n i s m so fc a r b o t h e r m a lr e d u c t i o no fa 1 2 0 3a n d s i 0 2 ，t h ef o r m a t i o na n d d e c o m p o s i t i o no fc a r b i d e st h e o r ym i g h tb et h eb e s to n et oi n t e r p r e tt h er e a c t i o n p h e n o m e n a ， a n dt h i st h e o r yw a sa m e n d e da c c o r d i n gt ot e s tp h e n o m e n aa sw e l l ，t h e c o n c r e t er e a c t i o ne q u a t i o n sw e r ea sf o l l o w s ：s i 0 2 + 3 c = s i c + 2 c o ，2 a 1 2 0 3 + 9 c = a 1 4 c 3 + 6 c o ，3 s i 0 2 + 2 a 1 4 c 3 = 8 a l + 3 s i + 6 c o ，3 s i c + a 1 2 0 3 = 2 a i + 3 s i + 3 c o t h ek i n e t i c so fp r e p a r a t i o no fa i s ia l l o yb yc a r b o t h e r m a lr e d u c t i o no fa 1 2 0 3a n d s i 0 2w a ss t u d i e db ym e a n so fd i f f e r e n t i a lt e m p e r a t u r ea n a l y s i s ( d t a ) a td i f f e r e n t t e m p e r a t u r er i s i n g r a t e so f10 ，15 ，2 0 ，2 5k m i n i tw a ss h o w nt h a tt h e r ew o r e6 e n d o t h e r m i cp e a k si ne a c hd i f f e r e n th e a t i n g - u pv e l o c i t y , a n dt h et e m p e r a t u r er a n g e so f t h e s e6e n d o t h o r m i cp e a k sw e r ei n1 2 2 0 - 1 2 4 0k ，1 3 4 0 - 1 3 6 0k ，1 6 8 0 1 7 3 0k 18 5 0 19 5 0k ，19 7 0 2 0 5 0k ，210 0 216 0k ，r e s p e c t i v e l y t h e a p p a r e n ta c t i v a t i o n e n e r g yo fe a c he n d o t h e r m i cp e a kw a so b t a i n e db yf l y n n - w a l l o z a w aa n dk i s s i n g o r m e t h o d sa sf o l l o w s ：8 4 8 9 ，9 4 5 4 ，5 6 9 7 ，3 2 5 7 ，4 3 1 9a n d7 2 3 1k j m 0 1 r e a c t i o no r d e r s f r e q u e n c yf a c t o r sa n dk i n e t i ce q u a t i o n sw e r ea l s od e t e r m i n e d ： 蓄t i d - 3 8 。7 1 0 3 6 e x p - 8 4 8 9 x 1 0 5 ) ( 1 一口) 1 一 鲁乩2 甜1 0 3 , ( - 9 4 5 4 x1 0 5 ) ( - 一口) l 3 6 0 - v - 一 。】 卜 k 0 1 i v i 、 j 卜 k 1 1 铝土矿尾矿的产生1 1 1 1 我国的铝土矿资源：l 1 1 2 铝土矿选矿3 1 2 铝土矿浮选尾矿的影响和危害7 1 3 铝土矿尾矿综合利用现状：8 1 3 1 建筑材料中的应用：8 1 3 2 耐火材料中的应用9 1 3 3 复合材料中的应用9 1 3 4 其它方面的应用1 0 1 4 一次铝硅合金的生产及应用现状1 1 1 4 1 一次铝硅合金的生产1 1 1 4 2 一次铝硅合金的应用现状1 4 1 5 碳热还原法制取铝硅合金的优点1 7 1 6 碳热法生产铝硅合金的发展与现状1 9 1 7 研究的意义、目的和主要内容2 l 第2 章碳热法制取铝硅合金的团块性能研究2 4 2 1 引言2 4 2 2 制团物料2 5 2 2 1 铝硅矿物2 5 2 2 2 碳质还原剂2 5 2 2 3 粘结剂2 7 2 3 原料配比计算2 8 2 4 实验一3 1 2 4 1 实验设备3 1 2 4 2 生团块抗压强度测定3 2 2 4 3 生团块气孔率的测试3 2 东北大学博士论文 目录 2 4 4 电阻率测试3 3 2 5 实验结果与讨论3 4 2 5 1 生团块真密度3 4 2 5 2 生团块性能研究的单因素实验3 5 2 5 3 团块性能研究的正交实验4 l 2 5 4 烧结条件对团块性能的影响4 2 2 6 本章小结4 5 第3 章碳管炉内碳热还原铝土矿浮选尾矿制取一次铝硅合金的研究4 7 3 1 引言4 7 3 2 实验4 8 3 2 1 实验原料4 8 3 2 2 实验设备4 8 3 2 3 实验操作：4 9 3 2 4 实验表征5 0 3 3 结果与讨论5 2 3 3 1 石墨坩埚内气压的影响5 2 3 3 2 反应温度的影响5 3 3 3 3 反应时间的影响5 5 3 3 4 烟煤含量的影响5 6 3 3 5 产物组织形貌的研究5 7 3 4 本章小结5 9 第4 章电弧炉内碳热还原铝土矿浮选尾矿制取一次铝硅合金的研究6 l 4 1 弓i 一言6 l 4 2 实验6 2 4 2 1 实验原料6 2 4 2 2 实验设备6 2 4 2 3 实验操作6 2 4 2 4 实验表征6 3 4 3 实验的结果与讨论6 3 4 3 1 电气参数6 3 4 3 2 配碳量“ 4 3 3 冶炼操作6 5 4 3 4 产物分析6 7 v i j 9 一 k q 广 j 东北大学博士论丈目秉 4 3 5t g d t a 测试7 4 4 4 本章小结7 5 第5 章碳热还原法制取铝硅合金的机理研究7 7 5 1 引言7 7 5 2 热力学分析7 8 5 2 1a 1 2 0 3 一c 系7 8 5 2 2a 1 2 0 3 一s i 0 2 一c 系8 0 5 3 实验8 2 5 3 1 实验原料8 2 5 3 2 实验操作8 2 5 4 结果与讨论8 3 5 4 1 真空碳管炉中产物的x r d 分析一：8 3 5 4 2 电弧炉中产物的x r d 分析8 4 5 4 3 电弧炉产物组织形貌的研究8 6 5 4 4t g d t a 分析8 8 5 4 5f e 2 0 3 添加对制取一次铝硅合金的影响8 9 5 4 6 反应机理的讨论9 l 5 5 本章小结9 3 第6 章碳热还原法制取铝硅合金的反应动力学研究9 4 6 1 引言9 4 6 2 动力学实验原理9 4 6 2 1f l y n n w a l l o z a w a ( f w o ) 法9 5 6 2 2k i s s i n g e r 法9 7 6 3 实验9 8 6 4 结果与讨论9 8 6 5 本章小结1 0 6 第7 章结论一10 8 参考文献1 1 0 攻读博士期间发表的论文1 l9 i 致谢1 2 0 i ) ( 。茹1 j p 东北大学博士论文第1 章绪论 i 厶 q 1 1 铝土矿尾矿的产生 第1 章绪论 1 1 1 我国的铝土矿资源 铝土矿亦称铝钒土或高铝钒土。铝土矿矿床是由含铝较高的火成岩风化或由海、 陆相沉积而成，是炼铝工业、耐火材料工业和建筑材料工业重要的原料。铝土矿中 的含铝矿物主要为一水氧化铝或三水氧化铝，主要化学组成有a 1 2 0 3 、s i 0 2 、f e 2 0 3 、 t i 0 2 ，少量的c a o 、m g o 、n a 2 0 、k 2 0 、硫化物，微量的镓、锗、磷、铬等元素的 化合物。 ： 我国铝土矿资源居世界第四位，已探明铝土矿矿区3 1 5 处，铝土矿储量约为5 3 9 亿吨，基础储量7 1 6 亿吨，资源量1 7 8 7 亿吨，年产铝土矿9 3 l 万吨【。我国铝土 矿资源主要有如下4 个特点： ( 1 ) 矿石类型主要为一水硬铝石型，分布较为集中。 根据含铝矿物的不同把铝土矿分为三水铝石型、一水软铝石型、一水硬铝石型 以及混合型4 类。国外铝土矿主要属三水铝石型或三水铝石一水软铝石混合型，而 我国铝土矿资源中一水硬铝石型铝土矿占9 8 以i - - 2 1 。其中，沉积型铝土矿占总储 量的8 9 9 ，堆积型铝土矿占总储量的8 5 ，其余1 6 则基本上属于红土型铝土矿 1 2 】。从大的行政区来看，我国8 8 的铝土矿区和9 7 的储量集中分布在华北、中南 及西南三大行政区内。从各省区来看，我国8 3 的铝土矿区和9 6 的储量集中分布 在山西、贵州、河南、广西、四川、山东、云南七省区内，这为铝工业基地的建设 提供了得天独厚的资源基础【3 】。表1 1 列出了我国主要省区铝土矿矿区数、矿床类型、 品位及铝硅比。 ( 2 ) 矿床古老，埋藏较深。 我国铝土矿矿床中，沉积型矿床占矿床总数的9 4 ，占全国总储量的9 2 2 5 ； 堆积型矿床占矿床总数的5 ，占全国总储量的6 2 1 ；红土风化壳型矿床储量占 1 5 4 【4 】。从成矿年代看，我国古岩溶沉积型矿床绝大多数富存于古生代石炭系及二 叠系底部地层中，个别赋存于中生代三叠系地层中；堆积型矿床一般位于原生沉积 矿层临近的岩溶洼地及坡地上；新生代红土风化壳型铝士矿矿床赋存于第四纪玄武 岩风化壳的红土层中。综合考虑我国各类型矿床的赋存条件，在这些储量中适于坑 采的占全国总储量的4 5 4 9 ，完全露采的储量占2 4 3 2 ，适于露采与坑采结合的 东北大学博士论文 第1 章绪论 储量占2 9 7 9 【”。可见，随着我国氧化铝工业的迅猛发展及铝土矿矿区的不断开发 利用，地下开采将取代露天开采，氧化铝的生产成本逐渐加大。 表1 1 我国主要省( 区) 铝土矿矿区数、矿床类型、品位及铝硅比 t a b l e1 1b a u x i t em i n i n ga r e an u m b e r s ，m i n e r a ld e p o s i tt y p e ，g r a d ea n da i s ir a t i oo fm a i n p r o v i c e s ( r e g i o n s ) i nc h i n a 矿床矿区矿床规模平均品位( 质量分数) 惕 产地 铝硅比 类型个数 大中小a 1 2 0 3s i 0 2f e 2 0 3 山西沉积型 7 01 7 3 6 1 76 2 3 61 1 5 75 7 85 3 9 贵州沉积型 6 231 94 06 5 4 39 0 25 7 27 2 5 堆积型4 0l36 6 4 88 2 06 9 48 1 1 小计 6 632 04 36 5 4 59 0 05 7 57 2 7 河南沉积型3 77 1 8 1 26 5 4 l1 1 8 03 4 l5 5 4 广西沉积型 1 30675 7 0 69 4 51 2 3 36 0 4 堆积型 760l5 4 3 l5 7 62 1 3 59 4 3 小计 2 06685 4 9 26 5 81 9 3 58 3 4 山东沉积型 2 3022 15 5 5 41 5 3 69 3 33 6 2 四川沉积型 1 80 41 45 8 3 9 1 2 6 68 9 54 6 1 云南沉积型 1 70l1 65 8 3 61 1 3 04 5 75 1 6 堆积型40045 6 7 98 0 11 6 5 47 0 9 小计 2 10l2 05 7 5 29 5 41 0 9 76 0 3 以上沉积型 2 4 02 78 61 2 76 3 1 l1 1 1