表5 世界各国铝土矿储量及品位表 |
||||||
序号 |
国别 |
储量/亿吨 |
年开采量/万吨 |
品位/% |
矿物类型 |
|
Al2O3 |
SiO2 |
|||||
1 |
几内亚 |
93.8 |
1560 |
40~50 |
|
三水铝石 |
2 |
澳大利亚 |
46 |
3619 |
47~52 |
4~5 |
三水铝石 |
3 |
巴西 |
33.2 |
875 |
55 |
|
三水铝石 |
4 |
越南 |
33 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
三水铝石 |
5 |
牙买加 |
30 |
1150 |
50 |
2~3 |
一水软铝石 |
6 |
印度 |
26.5 |
200 |
45~60 |
1~5 |
三水铝石 |
7 |
苏里南 |
19.7 |
343 |
55 |
2~3 |
三水铝石 |
8 |
喀麦隆 |
18.8 |
|
40~44 |
|
三水铝石 |
9 |
中国 |
18 |
|
65 |
10~12 |
一水硬铝石 |
10 |
印尼 |
17.6 |
513 |
55 |
4 |
三水铝石 |
(一)概述
1.氧化铝的性质
分子式A12O3;相对分子质量102;熔点2050℃;熔化热21318(25080)J/mol;密度3.3-4.09/cm3;沸点2980℃;气化热49282J/mol。
铝具有9种结晶形态:α、β、γ、δ、θ、κ、χ、η、ρ。
水合氧化铝和氧化铝的某些相具有较强的化学活性,能溶解于酸中,也能溶解于碱液中;而另外一些相则具有较强的化学稳定性(如一水硬铝石和α-A12O3)。
2.氧化铝的质量标准
中国规定的质量标准YB814-75如表1。
表1 氧化铝的质量标准 |
||||||
产品级别 |
代号 |
化学成分/% |
||||
Al2O3> |
杂质含量< |
|||||
SiO2 |
Fe2O3 |
Na2O |
灼减 |
|||
一级 |
Al2O3-1 |
98.6 |
0.02 |
0.03 |
0.5 |
0.8 |
二级 |
Al2O3-2 |
98.5 |
0.04 |
0.04 |
0.55 |
0.8 |
三级 |
Al2O3-3 |
98.4 |
0.06 |
0.04 |
0.6 |
0.8 |
四级 |
Al2O3-4 |
98.3 |
0.08 |
0.05 |
0.6 |
0.8 |
五级 |
.Al2O3-5 |
98.2 |
0.1 |
0.05 |
0.6 |
1 |
六级 |
Al2O3-6 |
97.8 |
0.15 |
0.06 |
0.7 |
1.2 |
对于砂状氧化铝各国有自己的标准,中国提出如下指标:粒度小于44μm≤15%;比表面积≥35m2/g;α-A12O3含量20%-35%。
化学成分(%)如下:
A12O3 SiO2 Fe2O3 Na2O 灼减 TiO2 V2O5 ZnO P2O5
≥98.5 ≤0.04 ≤0.04 ≤0.55 ≤1.0 <0.005 <0.003 <0.005 <0.003
中国规定的氢氧化铝质量标准GB4294-84如表2。
表2 氢氧化铝的质量标准 |
|||||||
产品级别 |
代号 |
化学成分/% |
附水/% |
||||
Al2O3> |
杂质含量< |
||||||
SiO2 |
Fe2O3 |
Na2O |
灼减 |
||||
一级 |
Al(OH)3-1 |
64 |
0.03 |
0.03 |
0.45 |
35 |
<15.0 |
二级 |
Al(OH)3-2 |
64 |
0.03 |
0.03 |
0.45 |
35 |
<15.0 |
三级 |
Al(OH)3-3 |
63.5 |
0.1 |
0.05 |
0.5 |
35 |
<15.0 |
3.中国的氧化铝厂
见表3。
表3 中国氧化铝厂一览表 |
|||||||
序号 |
厂名 |
设计产能/(万吨/年) |
生产方法 |
序号 |
厂名 |
设计产能/(万吨/年) |
生产方法 |
1 |
山东铝厂 |
50 |
烧结法 |
4 |
山西铝厂 |
120 |
联合法 |
2 |
郑州铝厂 |
80 |
联合法 |
5 |
河南中州铝厂 |
20 |
烧结法 |
3 |
贵州铝厂 |
40 |
联合法 |
6 |
广西平果铝厂 |
30 |
拜耳法 |
4.氧化铝生产的特点
(1)生产方法多样、工艺流程长由于处理的原料不同,需要使用不同的生产方法。工业上使用的生产方法有:拜耳法——处理二氧化硅含量低的铝土矿;烧结法——处理二氧化硅含量高的原料;联合法——拜耳法与烧结法联合,同时在一个工厂中使用。目前世界上90%以上的氧化铝都是由拜耳法生产的,只有中国及俄罗斯、乌克兰、哈萨克斯坦采用烧结法。
氧化铝生产流程是热量及碱的闭路循环过程,工厂的前半部是原料处理系统,工厂的后半部为纯化工过程,是溶液的闭路循环过程。拜耳法工厂一般分成5个主要生产车间、35个主要工序;烧结法工厂一般也分成5个主要生产车间、22个主要生产工序;联合法工厂一般分成6个主要生产车间、42个主要生产工序。
(2)生产技术要求高,要有充分的物资基础条件由于生产方法不同,而各工序的工艺流程也有所不同,整个工艺流程又是物料及热量的闭路循环系统,因此要求有较高的生产操作技术及管理技术。
要有足够量的及质量稳定的铝矿石供应。每生产It氧化铝要消耗新水10-15 t,电350-500度,煤It。因此生产氧化铝要求充足的水源,稳定的电力供应和高质量的煤。
(3)氧化铝生产的原料资源在自然界中含铝的矿物有上百种,主要的铝矿物如表4。
表4 铝矿物一览表 |
|||||||||||
序号 |
名称 |
分子式 |
相对分子质量 |
质量/% |
密度/(g/cm3) |
莫氏硬度 |
|||||
Al2O3 |
H2O |
SiO2 |
Na2O |
K2O |
SO3 |
||||||
1 |
一水铝石 |
Al2O3·H2O |
120 |
85 |
15 |
|
|
|
|
3.01~3.5 |
3.5~7.0 |
2 |
三水铝石 |
Al2O3·3H2O |
156 |
65.4 |
34.6 |
|
|
|
|
2.35~2.42 |
2.5~3.5 |
3 |
霞石 |
Na2O· Al2O3·2SiO2 |
284.2 |
35.9 |
|
42.3 |
21.8 |
|
|
2.63 |
5.5~6.0 |
|
|
K2O· Al2O3·2SiO2 |
316.4 |
32.2 |
|
38 |
|
29.8 |
|
2.4~2.6 |
6 |
4 |
明矾石 |
K2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3 |
838.2 |
36.9 |
13.05 |
|
|
11.4 |
38.65 |
2.6~2.8 |
3.5~4.0 |
5 |
刚玉 |
Al2O3 |
102 |
100 |
|
|
|
|
|
4~.1 |
9 |
6 |
蓝晶石 |
Al2O3·SiO2 |
162.1 |
62.9 |
|
37.1 |
|
|
|
3.56~3.68 |
4.5~7.0 |
7 |
红柱石 |
Al2O3·SiO2 |
162.1 |
62.9 |
|
37.1 |
|
|
|
3.15 |
7.5 |
8 |
红线石 |
Al2O3·SiO2 |
162.1 |
62.9 |
|
37.1 |
|
|
|
3.24 |
7 |
续上表
9 |
长石 |
Na2O·Al2O3·6SiO2 |
524.6 |
19.44 |
|
68.7 |
11.8 |
|
|
2.61 |
6~6.5 |
|
|
K2O·Al2O3·6SiO2 |
556.8 |
18.3 |
|
64.8 |
|
16.9 |
|
|
|
10 |
白云石 |
K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O |
796.8 |
38.4 |
4.5 |
45.3 |
|
11.8 |
|
|
2 |
11 |
石榴石 |
K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O |
436.6 |
23.4 |
|
55 |
|
21.6 |
|
2.5 |
5~ |
12 |
方沸石 |
Na2O·Al2O3·6SiO2·2H2O |
560.6 |
18.2 |
6.4 |
64.3 |
11 |
|
|
2.3 |
5 |
13 |
绢云母 |
K2O3·Al2O3·6SiO2·2H2O |
796.8 |
38.4 |
4.5 |
45.3 |
|
11.8 |
|
|
|
14 |
高岭石 |
Al2O3·2SiO2·2H2O |
258.2 |
39.5 |
13.9 |
46.6 |
|
|
|
2.6 |
1 |
续上表
11 | 委内瑞拉 | 11.1 | 70 | 51 | 三水铝石 | |
一水硬铝石 | ||||||
12 | 希腊 | 6 | 400 | 56~58 | 2~4 | 一水软铝石 |
13 | 马里 | 5.6 | ||||
14 | 马尔加斯 | 5.5 | ||||
15 | 南斯拉夫 | 5 | 350 | 53 | 6.5 | 一水软铝石 |
16 | 加纳 | 4.75 | 30 | 56 | ||
45 | 3~4 | 一水硬铝石 | ||||
17 | 前苏联 | 3.5 | 600 | 13 | 一水软铝石 | |
140 | ||||||
18 | 沙拉里昴 | 2.4 | 290 | 50 | 5 | |
19 | 匈牙利 | 2.1 | 240 | 一水软铝石 | ||
其他家合计 | 16.2 | |||||
世界总计 | 413.62 |
中国铝土矿的储量及品位如表6。
表6 中国铝土矿的储量及品位表 |
||||||
序号 |
产地 |
工业储量/万吨 |
远景储量/万吨 |
合计储量/万吨 |
Al2O3/% |
A/S |
1 |
山西省 |
9084 |
55916 |
65000 |
64.5 |
5.1 |
2 |
贵州省 |
10665.1 |
31276.3 |
41941.4 |
65.28 |
6.28 |
3 |
河南省 |
18700 |
15300 |
34000 |
|
|
4 |
广西壮族自冶区 |
6268 |
10298 |
16566 |
63.5 |
14.8 |
5 |
云南省 |
907.3 |
9281.9 |
10189.2 |
62 |
6 |
6 |
山东省 |
2954 |
2258 |
5212 |
63 |
4 |
7 |
四川省 |
1128 |
1279 |
2407 |
62.54 |
5.67 |
8 |
海南省 |
|
|
2230 |
41~44 |
6 |
9 |
陕西省 |
|
|
1696.6 |
60~65 |
6 |
|
全国合计 |
|
|
180000 |
65 |
4~6 |
中国铝土矿的特点是:一水硬铝石型,A12O3含量高,达60%以上。SiO2含量也高,A/S低,一般为4-6。富矿数量少且分散。
中国也有丰富的霞石资源。仅云南省个旧地区,经初勘表明储量达30亿吨,其中C1+C2级2.8亿吨,品位为A12O3 24,K2O8%-10%,其特点是含K高。在四川省也有霞石资源发现。
中国也有丰富的明矾石资源。浙江省平阳矾山有储量:表内A+B+C1+C2级1.4亿吨,明矾石含量46.31%;表外1.04亿吨,明矾石含量32%。安徽省卢江有储量:表内B+C1+C2级1.3亿吨,明矾石含量38.7%;表内富矿0.6亿吨,明矾石含量47.5%。