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		鋁土礦的化學(xué)組成與礦物組成鋁礦物資源

　　鋁元素在自然界中分布極廣,地殼中鋁的含量約為7.3%,僅次于氧和硅,居第三位。而在各種金屬元素中,鋁的含量居首位。鋁的化學(xué)性質(zhì)活潑,在自然界僅以化合物狀態(tài)存在。地殼中含鋁礦物總計有250多種,其中主要的是鋁硅酸鹽化合物,如高嶺土、霞石、云母、黏土等。另一類重要的含鋁礦物是氧化鋁的水合物。目前,鋁土礦是氧化鋁生產(chǎn)最主要的礦物資源,世界上98%以上的氧化鋁出自鋁土礦,現(xiàn)在世界上只有俄羅斯有以霞石等為原料生產(chǎn)氧化鋁的工廠。鋁土礦是一種主要由氧化鋁水合物組成的礦石,氧化鋁水合物包括三水鋁石、一水軟鋁石和一水硬鋁石。依據(jù)上述礦物的含量可將鋁土礦分為三水鋁石型、一水軟鋁石型、一水硬鋁石型和各種混合型,其中混合型包括三水鋁石-一水軟鋁石混合型、一水軟鋁石-一水硬鋁石混合型鋁土礦等。有的一水硬鋁石型鋁土礦中還含有少量剛玉。鑒別鋁土礦類型的主要方法是通過礦石的X射線衍射分析、差熱分析、結(jié)晶光學(xué)分析以及礦物學(xué)形態(tài)分析等,以確定鋁土礦中氧化鋁水合物的類型。鋁土礦中氧化鋁含量變化很大,低的在40%以下,高者可達(dá)70%。除氧化鋁外,鋁土礦中所含雜質(zhì),主要是氧化硅、氧化鐵和氧化鈦,此外,還含有少量或微量的鈣、鎂、鉀、鈉、釩、鉻、鋅、磷、鎵、鈧、硫等元素的化合物及有機物等。鎵在鋁土礦中含量雖少,但在氧化鋁生產(chǎn)過程中會逐漸在分解母液中累積,從而可以有效地自母液中回收鎵。

　　除了氧化鋁的水合物(三水鋁石、一水軟鋁石、一水硬鋁石)之外,鋁土礦中還含有含硅礦物、含鐵礦物、含鈦礦物、含硫礦物及碳酸鹽礦物等雜質(zhì)礦物。這些雜質(zhì)礦物都會對氧化鋁的生產(chǎn)過程產(chǎn)生不同程度的影響。含硅礦物是鋁土礦中的主要雜質(zhì)礦物,一般以高嶺石、伊利石、葉蠟石、鮞綠泥石及長石等鋁硅酸鹽礦物形態(tài)存在,有的鋁土礦中還含有石英。鋁土礦中通常會有2%~4%的TiO2,以銳鈦礦、金紅石和板鈦礦等礦物形態(tài)存在。鐵礦物也是鋁土礦中存在的主要雜質(zhì),主要的含鐵礦物為赤鐵礦α-Fe2O3和針鐵礦α-FeO(OH)。鋁土礦的質(zhì)量主要取決于其中氧化鋁存在的礦物形態(tài)和有害雜質(zhì)的含量,不同類型的鋁土礦其拜耳法溶出性能差別很大。

　　衡量鋁土礦的質(zhì)量,一般從以下幾個方面考慮[1]。

　　(1)鋁土礦的鋁硅比:鋁硅比是指礦石中Al2O3含量與SiO2含量的質(zhì)量比,一般用A/S表示。氧化硅是堿法(特別是拜耳法)生產(chǎn)氧化鋁過程中最有害的雜質(zhì),所以在礦石供應(yīng)許可的情況下鋁硅比越高越好。

　　(2)鋁土礦的氧化鋁含量:氧化鋁含量越高,氧化鋁生產(chǎn)過程的礦耗越低,對氧化鋁生產(chǎn)越有利。

　　(3)鋁土礦的礦物類型:鋁土礦的礦物類型對鋁土礦的拜耳法溶出性能影響很大。其中,三水鋁石型鋁土礦中的氧化鋁最容易被苛性堿溶液溶出,一水軟鋁石次之,而一水硬鋁石的溶出則較難。另外,鋁土礦類型對溶出以后各濕法處理工序的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)也有一定影響,因此,鋁土礦類型與氧化鋁生產(chǎn)的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)密切相關(guān)。

　　在實際應(yīng)用中,評價鋁土礦質(zhì)量的指標(biāo),對三水鋁石型鋁土礦而言,主要是其中的有效氧化鋁和活性氧化硅的含量。有效氧化鋁是指在一定的溶出條件下能夠從礦石中溶出到溶液中的氧化鋁量?；钚匝趸枋侵冈谏a(chǎn)過程中能與堿反應(yīng)而造成Al2O3與Na2O損失的氧化硅。在實際生產(chǎn)中,有效氧化鋁和活性氧化硅的含量與礦石中總的氧化鋁含量和總的氧化硅含量是不同的。例如一水硬鋁石在三水鋁石型鋁土礦的溶出條件下不與堿溶液反應(yīng),是無法溶出的,即使它的含量高,也不能計入有效氧化鋁的含量。同樣,礦石中以石英形態(tài)存在的氧化硅,在較低的溶出溫度條件下是不與堿溶液反應(yīng)的惰性氧化硅,也不計入活性氧化硅之內(nèi)。對一水硬鋁石型鋁土礦而言,通常是以其中Al2O3含量與鋁硅比來判別鋁土礦的質(zhì)量。因為在一水硬鋁石型鋁土礦的溶出條件下,鋁土礦中Al2O3可看成全部是有效的Al2O3,SiO2可看成全部是活性的SiO2。氧化鐵一般對拜耳法生產(chǎn)影響不大,主要是增加了赤泥量;但紅土型三水鋁石及一水軟鋁石型鋁土礦中部分鐵礦物是以針鐵礦和鋁針鐵礦的形態(tài)存在,對溶出率、赤泥沉降性能以及堿耗都有不利的影響。礦石中其他有害雜質(zhì)如硫、碳酸鹽及有機物等,其含量越低越好。

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