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點(diǎn)擊展開+我國鋁土礦資源利用效率需提高
發(fā)布日期：2013-08-13 02:12 瀏覽量：1216
鋁土礦是鋁氧、陶瓷、耐火工業(yè)的天然原料，我國已探明儲量25億噸，占世界總儲量2.4%，每年開采量占世界總開采量8%。建國后，國家先后在鋁土礦資源豐富的山西陽泉、貴州貴陽、河南澠池建立了鋁土礦原料生產(chǎn)基地，滿足了當(dāng)時(shí)國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)快速發(fā)展的需求，同時(shí)也積累了鋁土礦原料生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)。改革開放后，民營企業(yè)得到迅猛發(fā)展，鋁土礦原料產(chǎn)量大幅增加，但一直以煅燒天然塊料為主，資源利用差，能耗高，污染嚴(yán)重。
鋁土礦是可用盡且不可再生的寶貴資源，我國耐火材料約有65%屬于Al2O3-SiO2系產(chǎn)品，其中的65%左右產(chǎn)品都以鋁土礦為原料，尤其近年來隨著氧化鋁生產(chǎn)的高速發(fā)展，過度地開采和生產(chǎn)加工致使我國鋁土礦資源日趨匱乏，資源保有儲量快速下降，高鋁富礦供給矛盾更是嚴(yán)重突出。因此，在保障耐火材料和鋁工業(yè)健康發(fā)展的前提下，加強(qiáng)對提高我國鋁土礦資源利用率的研究，采取均化、提純等先進(jìn)技術(shù)使天然原料品位、質(zhì)量發(fā)生質(zhì)的提升，不僅提高鋁土礦綜合利用水平和生產(chǎn)附加值，還為研發(fā)大量優(yōu)質(zhì)合成新材料打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
資源特點(diǎn)
鋁土礦是一水鋁石（Al2O3·H2O）與三水鋁石（Al2O3·3H2O）的混合物，并與其它礦物如高岺石（Al2O3·2SiO2·2H2O）等共生。我國鋁土礦多為一水鋁石-高岺石型，其特點(diǎn)是含Al2O3高、SiO2高、Fe2O3低，屬于難溶鋁土礦，不能直接用先進(jìn)的拜耳法煉氧化鋁，但比較適合做耐火原料。由于礦床成因及賦存地質(zhì)條件的影響，我國鋁土礦往往在同一礦層、同一區(qū)段，礦石品位差別很大，賦存呈“雞窩礦”，開采難度大，綜合利用率低。
鋁土礦石的分級和有害雜質(zhì)的去除（如Fe2O3、K2O、Na2O、MgO、CaO等）直接影響耐火材料品種和質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)指出，我國現(xiàn)行的“鋁土礦石技術(shù)條件”YB/T5057-1993（2005），僅規(guī)定了鋁土礦石各品級的鋁硅比（Al2O3：︰SiO2）,Al2O3、Fe2O3的質(zhì)量指標(biāo)（%）,適合用于生產(chǎn)氧化鋁、剛玉型研磨材料和高鋁水泥等由含水氧化鋁、氧化硅組成的鋁土礦，但對耐火原料鋁土礦石的礦山勘探造成很大困難。為達(dá)到耐火原料不同品級的要求，鋁土礦需實(shí)施分級開采，以控制Al2O3含量的范圍，目的是使化學(xué)成分和礦物組成達(dá)到穩(wěn)定，這是制造優(yōu)質(zhì)耐火材料的前提條件。國外標(biāo)準(zhǔn)還要求耐火原料中的Al2O3含量波動范圍控制在1％～2％，而我國耐火原料從未達(dá)到這一指標(biāo)，往往高達(dá)5％～10％，相當(dāng)程度上制約了我國耐火材料制品質(zhì)量的提高，也是我國高鋁爐襯使用壽命不高的原因之一。
利用現(xiàn)狀
近年來，我國平均每年消耗優(yōu)質(zhì)鋁土礦1億噸左右，其中鋁工業(yè)8000萬噸，耐火材料1500萬噸，陶瓷及其它工業(yè)500萬噸。我國鋁土礦石開采大都是人工選礦分級，規(guī)模小，20％～30％碎礦以及低品位礦石被遺棄，資源利用率很低。其原因：一是目前煅燒窯爐主要以燃?xì)夥降寡娓G和煤粉回轉(zhuǎn)窯為主，近年發(fā)展了新型燃?xì)鈾C(jī)械化豎爐，但這些爐型只能煅燒塊料，回轉(zhuǎn)窯煅燒大于5mm塊料，倒焰窯和豎爐煅燒大于40mm塊料，碎礦不能被有效利用；二是隨著國內(nèi)外市場銷售情況的變化，特級、Ⅰ級礦石供不應(yīng)求，Ⅱ、Ⅲ級礦石滯銷，礦山開采普遍存在采富棄貧的現(xiàn)象；三是礦石相當(dāng)程度的混級，致使塊料煅燒質(zhì)量波動，部分嚴(yán)重混級礦被遺棄，大概每生產(chǎn)1噸合格成品料就要消耗4噸～5噸地質(zhì)儲量，資源利用率僅20％～30％。
經(jīng)過30多年如此無序開采和不當(dāng)利用，致使鋁土礦資源供需矛盾突出，山西陽泉等地鋁土礦開采高峰期已過，河南、山東某些地區(qū)出現(xiàn)鋁土礦資源供應(yīng)緊張局面。河南耐火材料生產(chǎn)所用的Al2O3>80%礬土熟料主要依靠山西供應(yīng)，價(jià)格上揚(yáng)，但品位降低。尤其隨著全國新建、在建氧化鋁項(xiàng)目逐步投產(chǎn)，鋁土礦資源爭奪更加激烈，已成為近來行業(yè)間關(guān)系緊張的的顯著特征。在調(diào)整與優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響下，鋁土礦分級供應(yīng)耐火材料和氧化鋁行業(yè)流行的傳統(tǒng)觀念已難以實(shí)現(xiàn)。
提高資源利用率的辦法
當(dāng)前，我國鋁土礦資源供應(yīng)日益緊缺，迫切需要采取有效辦法提高鋁土礦資源利用率?；仡檸资甑纳a(chǎn)實(shí)踐，發(fā)展均質(zhì)化新技術(shù)的必要性已毋庸置疑。采用科學(xué)的工藝和先進(jìn)的裝備，充分利用大量中低品位礦以及混級礦和碎礦，制備具有優(yōu)異性能的系列礬土基均化料，重點(diǎn)是莫來石均化料，有條件的企業(yè)上浮選提純，或采用電熔的辦法減少原料雜質(zhì)，或者加入少量添加物改善材料的顯微結(jié)構(gòu)，提高材料性能，使我國鋁土礦資源利用率從現(xiàn)在的20％提高到80％以上，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展均化料系列化產(chǎn)品可有效促進(jìn)鋁土礦原料質(zhì)量、性能和附加值升級，還可以實(shí)現(xiàn)鋁土礦山大規(guī)模機(jī)械化開采，形成采、燒一整套適應(yīng)資源特點(diǎn)的現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)，因此，發(fā)展鋁土礦均化料，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的市場前景。
我國鋁土礦均化料正式研究工作始于上世紀(jì)70年代的陽泉工程，“八五”列入攻關(guān)課題，至今已有較為堅(jiān)實(shí)的研究和生產(chǎn)基礎(chǔ)。近年來一些學(xué)者的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)證明礬土基莫來石均化料具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，如高溫?cái)嗔褟?qiáng)度，當(dāng)剛玉/莫來石75：25或25：75為最好，高溫蠕變性能好壞排列順序?yàn)棰虻雀咪X＞Ⅰ等高鋁＞Ⅲ等高鋁等，并非燒結(jié)高鋁礬土中Al2O3含量越高越好，進(jìn)一步從理論上支持了多年來我國鋁土礦發(fā)展均化料的思路和決心。
技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)品發(fā)展
近年來，我國鋁土礦均質(zhì)化技術(shù)發(fā)展很快，生產(chǎn)線建設(shè)方興未艾。鋁土礦均質(zhì)化處理濕法生產(chǎn)工藝因其產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)收益高而獲得廣泛認(rèn)可，但是不管在制得泥漿采用壓濾、擠泥還是噴霧干燥；成型選用壓球機(jī)、等靜壓機(jī)或是自動液壓機(jī)；煅燒窯爐選用隧道窯還是新型氣燒豎窯等方面，還在實(shí)踐比較之中。由于產(chǎn)地原料、采用工藝、煅燒設(shè)備的不同，目前國內(nèi)生產(chǎn)的高鋁均化料產(chǎn)品尚未形成系列化。從市場需求看，高鋁均化料（Al2O388％）雖比當(dāng)前特級鋁土原料價(jià)位高許多（>1000元/t），但由于產(chǎn)品均勻，質(zhì)量好，已為市場接受，并有取代電熔棕剛玉之勢。沿襲冶金工業(yè)使用習(xí)慣，從我國鋁土礦資源多為二級料的實(shí)際出發(fā)，高鋁均化料可著重生產(chǎn)Al2O385與Al2O380牌號，前者用于煉鋼系統(tǒng)耐火材料，后者用于煉鐵系統(tǒng)耐火材料，不應(yīng)過分追求Al2O3越高越好。
鋁土礦均質(zhì)化技術(shù)發(fā)展還有許多課題值得研究。首先研究制定適合耐火用鋁土礦分類標(biāo)準(zhǔn)，使鋁土礦勘探有章可循。我國鋁土礦雖儲量豐富，但各地區(qū)自然生成狀況及礦石結(jié)構(gòu)差異很大，應(yīng)采取分級開采、分級煅燒的辦法；其次研究制定均化料系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，使均化料產(chǎn)品應(yīng)用得到更大范圍的推廣，這已逐漸成為行業(yè)的共識；三是有條件推廣浮選提純工藝。浮選工藝固然是提高原料品位的好方法，但增加了基建投資和生產(chǎn)運(yùn)行成本，采用浮選工藝關(guān)鍵是經(jīng)濟(jì)上可行，有條件的企業(yè)可利用積存低價(jià)混級礦建廠示范。
鋁土礦是可用盡且不可再生的寶貴資源，我國耐火材料約有65%屬于Al2O3-SiO2系產(chǎn)品，其中的65%左右產(chǎn)品都以鋁土礦為原料，尤其近年來隨著氧化鋁生產(chǎn)的高速發(fā)展，過度地開采和生產(chǎn)加工致使我國鋁土礦資源日趨匱乏，資源保有儲量快速下降，高鋁富礦供給矛盾更是嚴(yán)重突出。因此，在保障耐火材料和鋁工業(yè)健康發(fā)展的前提下，加強(qiáng)對提高我國鋁土礦資源利用率的研究，采取均化、提純等先進(jìn)技術(shù)使天然原料品位、質(zhì)量發(fā)生質(zhì)的提升，不僅提高鋁土礦綜合利用水平和生產(chǎn)附加值，還為研發(fā)大量優(yōu)質(zhì)合成新材料打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
資源特點(diǎn)
鋁土礦是一水鋁石（Al2O3·H2O）與三水鋁石（Al2O3·3H2O）的混合物，并與其它礦物如高岺石（Al2O3·2SiO2·2H2O）等共生。我國鋁土礦多為一水鋁石-高岺石型，其特點(diǎn)是含Al2O3高、SiO2高、Fe2O3低，屬于難溶鋁土礦，不能直接用先進(jìn)的拜耳法煉氧化鋁，但比較適合做耐火原料。由于礦床成因及賦存地質(zhì)條件的影響，我國鋁土礦往往在同一礦層、同一區(qū)段，礦石品位差別很大，賦存呈“雞窩礦”，開采難度大，綜合利用率低。
鋁土礦石的分級和有害雜質(zhì)的去除（如Fe2O3、K2O、Na2O、MgO、CaO等）直接影響耐火材料品種和質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)指出，我國現(xiàn)行的“鋁土礦石技術(shù)條件”YB/T5057-1993（2005），僅規(guī)定了鋁土礦石各品級的鋁硅比（Al2O3：︰SiO2）,Al2O3、Fe2O3的質(zhì)量指標(biāo)（%）,適合用于生產(chǎn)氧化鋁、剛玉型研磨材料和高鋁水泥等由含水氧化鋁、氧化硅組成的鋁土礦，但對耐火原料鋁土礦石的礦山勘探造成很大困難。為達(dá)到耐火原料不同品級的要求，鋁土礦需實(shí)施分級開采，以控制Al2O3含量的范圍，目的是使化學(xué)成分和礦物組成達(dá)到穩(wěn)定，這是制造優(yōu)質(zhì)耐火材料的前提條件。國外標(biāo)準(zhǔn)還要求耐火原料中的Al2O3含量波動范圍控制在1％～2％，而我國耐火原料從未達(dá)到這一指標(biāo)，往往高達(dá)5％～10％，相當(dāng)程度上制約了我國耐火材料制品質(zhì)量的提高，也是我國高鋁爐襯使用壽命不高的原因之一。
利用現(xiàn)狀
近年來，我國平均每年消耗優(yōu)質(zhì)鋁土礦1億噸左右，其中鋁工業(yè)8000萬噸，耐火材料1500萬噸，陶瓷及其它工業(yè)500萬噸。我國鋁土礦石開采大都是人工選礦分級，規(guī)模小，20％～30％碎礦以及低品位礦石被遺棄，資源利用率很低。其原因：一是目前煅燒窯爐主要以燃?xì)夥降寡娓G和煤粉回轉(zhuǎn)窯為主，近年發(fā)展了新型燃?xì)鈾C(jī)械化豎爐，但這些爐型只能煅燒塊料，回轉(zhuǎn)窯煅燒大于5mm塊料，倒焰窯和豎爐煅燒大于40mm塊料，碎礦不能被有效利用；二是隨著國內(nèi)外市場銷售情況的變化，特級、Ⅰ級礦石供不應(yīng)求，Ⅱ、Ⅲ級礦石滯銷，礦山開采普遍存在采富棄貧的現(xiàn)象；三是礦石相當(dāng)程度的混級，致使塊料煅燒質(zhì)量波動，部分嚴(yán)重混級礦被遺棄，大概每生產(chǎn)1噸合格成品料就要消耗4噸～5噸地質(zhì)儲量，資源利用率僅20％～30％。
經(jīng)過30多年如此無序開采和不當(dāng)利用，致使鋁土礦資源供需矛盾突出，山西陽泉等地鋁土礦開采高峰期已過，河南、山東某些地區(qū)出現(xiàn)鋁土礦資源供應(yīng)緊張局面。河南耐火材料生產(chǎn)所用的Al2O3>80%礬土熟料主要依靠山西供應(yīng)，價(jià)格上揚(yáng)，但品位降低。尤其隨著全國新建、在建氧化鋁項(xiàng)目逐步投產(chǎn)，鋁土礦資源爭奪更加激烈，已成為近來行業(yè)間關(guān)系緊張的的顯著特征。在調(diào)整與優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響下，鋁土礦分級供應(yīng)耐火材料和氧化鋁行業(yè)流行的傳統(tǒng)觀念已難以實(shí)現(xiàn)。
提高資源利用率的辦法
當(dāng)前，我國鋁土礦資源供應(yīng)日益緊缺，迫切需要采取有效辦法提高鋁土礦資源利用率?；仡檸资甑纳a(chǎn)實(shí)踐，發(fā)展均質(zhì)化新技術(shù)的必要性已毋庸置疑。采用科學(xué)的工藝和先進(jìn)的裝備，充分利用大量中低品位礦以及混級礦和碎礦，制備具有優(yōu)異性能的系列礬土基均化料，重點(diǎn)是莫來石均化料，有條件的企業(yè)上浮選提純，或采用電熔的辦法減少原料雜質(zhì)，或者加入少量添加物改善材料的顯微結(jié)構(gòu)，提高材料性能，使我國鋁土礦資源利用率從現(xiàn)在的20％提高到80％以上，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展均化料系列化產(chǎn)品可有效促進(jìn)鋁土礦原料質(zhì)量、性能和附加值升級，還可以實(shí)現(xiàn)鋁土礦山大規(guī)模機(jī)械化開采，形成采、燒一整套適應(yīng)資源特點(diǎn)的現(xiàn)代化生產(chǎn)系統(tǒng)，因此，發(fā)展鋁土礦均化料，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和廣闊的市場前景。
我國鋁土礦均化料正式研究工作始于上世紀(jì)70年代的陽泉工程，“八五”列入攻關(guān)課題，至今已有較為堅(jiān)實(shí)的研究和生產(chǎn)基礎(chǔ)。近年來一些學(xué)者的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)證明礬土基莫來石均化料具有優(yōu)異的高溫力學(xué)性能，如高溫?cái)嗔褟?qiáng)度，當(dāng)剛玉/莫來石75：25或25：75為最好，高溫蠕變性能好壞排列順序?yàn)棰虻雀咪X＞Ⅰ等高鋁＞Ⅲ等高鋁等，并非燒結(jié)高鋁礬土中Al2O3含量越高越好，進(jìn)一步從理論上支持了多年來我國鋁土礦發(fā)展均化料的思路和決心。
技術(shù)進(jìn)步與產(chǎn)品發(fā)展
近年來，我國鋁土礦均質(zhì)化技術(shù)發(fā)展很快，生產(chǎn)線建設(shè)方興未艾。鋁土礦均質(zhì)化處理濕法生產(chǎn)工藝因其產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)濟(jì)收益高而獲得廣泛認(rèn)可，但是不管在制得泥漿采用壓濾、擠泥還是噴霧干燥；成型選用壓球機(jī)、等靜壓機(jī)或是自動液壓機(jī)；煅燒窯爐選用隧道窯還是新型氣燒豎窯等方面，還在實(shí)踐比較之中。由于產(chǎn)地原料、采用工藝、煅燒設(shè)備的不同，目前國內(nèi)生產(chǎn)的高鋁均化料產(chǎn)品尚未形成系列化。從市場需求看，高鋁均化料（Al2O388％）雖比當(dāng)前特級鋁土原料價(jià)位高許多（>1000元/t），但由于產(chǎn)品均勻，質(zhì)量好，已為市場接受，并有取代電熔棕剛玉之勢。沿襲冶金工業(yè)使用習(xí)慣，從我國鋁土礦資源多為二級料的實(shí)際出發(fā)，高鋁均化料可著重生產(chǎn)Al2O385與Al2O380牌號，前者用于煉鋼系統(tǒng)耐火材料，后者用于煉鐵系統(tǒng)耐火材料，不應(yīng)過分追求Al2O3越高越好。
鋁土礦均質(zhì)化技術(shù)發(fā)展還有許多課題值得研究。首先研究制定適合耐火用鋁土礦分類標(biāo)準(zhǔn)，使鋁土礦勘探有章可循。我國鋁土礦雖儲量豐富，但各地區(qū)自然生成狀況及礦石結(jié)構(gòu)差異很大，應(yīng)采取分級開采、分級煅燒的辦法；其次研究制定均化料系列產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，使均化料產(chǎn)品應(yīng)用得到更大范圍的推廣，這已逐漸成為行業(yè)的共識；三是有條件推廣浮選提純工藝。浮選工藝固然是提高原料品位的好方法，但增加了基建投資和生產(chǎn)運(yùn)行成本，采用浮選工藝關(guān)鍵是經(jīng)濟(jì)上可行，有條件的企業(yè)可利用積存低價(jià)混級礦建廠示范。
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