铝土矿资源开发阶段

一、             地质勘查

    目前，我国利用的主要是沉积型的铝土矿。

    根据我国铝土矿床地质特点，一般沉积型铝土矿床产状平缓，圈定矿体地表边界时采用探槽、浅井，深部采用钻探。但当矿体产状陡，且在地形条件有利时，也可适当配合少量硐探已探求高级储量和验证钻孔资料的可靠性。对于堆积型和红土型铝土矿床因其埋藏不深，除圈定矿体外部可采用探槽配合浅井之外，其他地段全部采用浅井进行勘探。

    我国铝土矿根据矿石类型、矿床类型，以及开采方式的不同，在勘探时其工业指标也有所不同。表3.9.6列出了我国提炼金属铝用铝土矿矿床的一般工业指标。

表3.9.6我国铝土矿一般工业指标

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    根据全国矿产储量委员会制定的铝土矿地质勘探规范，按照矿体延展规模、矿体形态复杂程度、矿体厚度稳定程度、内部结构复杂程度、构造复杂程度等地质因素和勘探难易程度，将沉积型铝土矿床划分为四个勘探类型。
    1)第Ⅰ勘探类型：矿体延展规模大、形态简单、厚度稳定—不稳定、内部结构简单—较简单、构造简单的似层状沉积型铝土矿床。如山西克俄铝土矿床。
    2)第Ⅱ勘探类型：矿体延展规模中—大、形态较简单、厚度稳定—不稳定、内部结构简单—较简单、构造简单—较简单的似层状、透镜状沉积型铝土矿床。如河南贾沟、贵州魏家寨、山东王村等铝土矿床。
    3)第Ⅲ勘探类型：矿体延展规模中—小、形态不规则、厚度不稳定—很不稳定、内部结构简单—复杂、构造简单—复杂的透镜状沉积型铝土矿床。如贵州老荒坡、燕垅A矿段一号矿体等铝土矿床。
    4)第Ⅳ勘探类型：矿体延展规模很小、形态很不规则、厚度极不稳定、内部结构复杂—很复杂的小透镜状、漏斗状沉积型铝土矿床。如河南张窑院2号矿体。
    根据我国铝土矿地质勘探和矿山生产实践经验，通过探采对比，结合铝土矿床的四个勘探类型，总结出了如表3.9.7所示的铝土矿床的勘探工程间距。

表3.9.7铝土矿的勘探类型和勘探工程间距

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二、矿山开采

 
    我国铝土矿生产矿山和国外一样，也是以露采为主，开采的实践证明，单一的自卸汽车直进沟开拓对大多数铝土矿床是行之有效的开拓运输方式，它具有投资省、基建时间短、投产快、适应时强的优点。因此在我国露天铝矿开采中得到了广泛的应用。但是与国外相比，露采的剥采比大，采矿损失率和矿石贫化率高。以有色金属工业系统为例，1986年全国平均剥采比为3.74t/t，1990年增至9.17t/t；采矿损失率和矿石贫化率1986年分别为7.42%和10.85%，1990年分别降为4.73%和7.25%。由于我国铝土矿矿床普遍覆层厚，矿床工业指标规定的剥采比达10～15m³/m³，有的矿山设计境界剥采比高达22～25m³/m³。据统计，剥离量占采剥总量的80%～90%，剥离费用占矿石成本的50%～80%，在剥离费用中运输费占40%～70%，故运输工序是铝土矿露天开采的关键。
    目前，我国地下开采矿山不多，处于试验阶段，像山东一般采用长壁陷落法或短壁陷落法，而贵州则采用分层崩落法或留矿法。采掘比一般为200～300m/万t。由于我国许多铝土矿资源需用地下开采，并且又多属难采矿床，因此加强地下采矿方法的研究势在必行。

三、选矿与加工技术

 
    铝土矿选矿比较简单，一般采用手选，像广西平果铝厂，设计采用“三洗两碎—手选工艺。随着我国耐火材料和铝氧工业的发展，对铝土矿原料的生产提出了愈来愈高的要求。如仅仅依靠目前人工拣选是难以达到的，而且会致使资源遭到严重破坏。因此尽快建设规模生产的选矿厂已是一个十分紧迫的问题。
    由于铝土矿作为炼铝原料，不同的冶炼方法对其质量要求不同。拜耳法铝硅比大于8～10，联合法为5～7，烧结法则3.5～5.0，因此作为炼铝原料，铝土矿选别的首要任务是提高铝硅比，同时矿石中的氧化铁会降低拜耳法生产时溶出釜的生产率，降低烧结法生产时熟料温度，并妨碍氧化铝转为铝酸钠。而作为耐火材料原料时，则还需降低TiO₂的含量，矿石中的钛、铁杂质会使耐火材料在高温下过早地出现玻璃相而降低耐火材料的性能。此外，氧化钾、钠在铝土矿的烧结过程中，起着阻碍二次莫来石的进展和分解已形成的一次莫来石，使网状结构受到破坏，大大降低耐火材料的荷重软化点。目前，通过浮选脱硅、机械或化学处理脱除钛、铁杂质，以及采取相应措施脱除钾、钠杂质的研究和试验已在进行之中，对铝土矿进行选别已经提上了议事日程。
    我国氧化铝生产多采用联合法，即混联联合法，它是以拜耳法处理大部分易溶的一水硬铝石，将难溶或不溶部分转入烧结法，且在烧结法中再配入部分铝土矿以提高品位。像郑州铝厂、山西铝厂、贵州铝厂、中州铝厂等均用此法生产氧化铝。
    山东铝厂采用烧结法处理铝硅比3～5的一水硬铝石，广西平果铝厂是我国采用拜耳法生产氧化铝的唯一铝厂。
    表3.9.8列出了这几个主要铝厂生产氧化铝的主要技术经济指标。
    我国铝厂原铝生产均采用熔盐电解法。电解铝是高能耗产品，吨铝约耗电1.6万kWh,1996年全国电解铝耗电量约304亿kWh，占全国发电量的3.0%。表3.9.9列出了我国前50名铝厂吨铝交流电耗指标。

表3.9.8氧化铝主要技术经济指标

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表3.9.9 1995年按原铝交流电耗排序的全国前50名铝厂主要技术经济指标

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四、环境保护

 
    由于铝土矿主要是露天开采，占用土地多，影响面大，因此，如何通过复垦减少矿山用地，保护生态环境是一个十分突出的问题。下面以我国目前最大的露天铝矿——山西孝义铝矿为例，说明铝土矿在开采复垦问题上的进展。
    山西孝义铝矿设计规模：一二期工程合计年产铝土矿矿石215万t，采剥总量达到17.30万t。设计总占地面积1158.2 hm^２，截止1995年已累计征地721hm^２，今后矿山生产建设分期分批待征土地还有433.3hm^２。由于近年来矿区邻近村庄土地锐减，加之土地征用费剧增，因此给矿山生产和矿区邻近村庄生活带来了难以承受的压力与沉重的负担。
    为了解决这个问题，孝义铝矿采取了剥离-采矿-复垦一体化的复垦新技术，实现边开采，边复垦，以最少的投入，减少反复运输，获得矿山用地复垦的良性循环。通过二年来的实践，该矿的西河底矿区在开采初期即可复垦造地。依据已经审批论证的土地复垦总体规模，预计该矿区开采终了，复垦率可达75%，总计复垦土地543.3 hm^２，其中复垦耕地为471 hm^２。
    为了有效地节约耕地与切实保护耕地，以及充分发挥复垦耕地的效能，有关部门实行了“以地换地”和临时用地的政策。目前该矿已与下庄、克俄二村委达成了以该矿2.67 hm^２复垦耕地互换等量的矿山用地，这样不仅有效地抑制了矿区耕地的减少，而且矿区村民过去支离破碎的小块地通过矿山复垦可以有效地变成山区“小平原”，耕地质量和水土条件得以根本改善。矿山企业通过用复垦耕地与矿山生产用地互换，西河底矿区总计可节省土地费5776万元。
    孝义铝矿通过剥离-采矿-复垦一体化所取得的社会效益、环境效益和经济效益都十分巨大，这项技术的推广为我国铝土矿开采中节约耕地、保护生态环境开辟了一条新路，提供了宝贵的经验。
    电解铝生产过程中，产生一些氟化物，对环境造成污染也是铝工业亟待解决的一个问题。目前我国的铝电解槽70%以上是自焙阳极电解槽，这些自焙槽多数没有安装消除氟化物等有害气体的环境保护设施，采用烟囱高空排放，有的小铝厂甚至连高空排放措施都未采用，使铝厂工人在充斥着氟化物和沥青烟的恶劣环境中工作，大量氟化物排入空中，又污染了周围的环境。为了改变这种状况，应首先推广干阳极糊技术，大力开展干法净化烟气的研究和推广应用工作，同时要狠抓环境保护设施，加强“三废”治理，以减轻对环境的污染。

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