世界鋁土礦儲量十分豐富，總儲量達280億t，按目前的開采量這些儲量可持續(xù)開采110年左右;如按380億t的基礎(chǔ)儲量計算，則可開采140年以上。目前世界上鋁土礦年采礦量約為2.6億t，主要鋁土礦采礦大國有澳大利亞、中國、印度尼西亞、巴西、幾內(nèi)亞和印度。世界鋁土礦儲量及基礎(chǔ)儲量分布見圖2-1~圖2-3。
圖2-1 世界鋁土礦儲量的變化
圖2-2 世界各國鋁土礦儲量分布
圖2-3 世界各國鋁土礦基礎(chǔ)儲量分布
世界鋁土礦資源分為新生代紅土型礦床、古生代巖溶型礦床以及古生代(或中生代)齊赫文型礦床。鋁土礦類型分為三水鋁石型鋁土礦、一水軟鋁石型鋁土礦和一水硬鋁石型鋁土礦，某些鋁土礦可能是混合型的，如三水鋁石-一水軟鋁石混合型鋁土礦。世界上大部分鋁土礦為三水鋁石型鋁土礦，主要分布在赤道附近地區(qū)。一水硬鋁石型鋁土礦主要存在于中國、伊朗、俄羅斯、巴爾干半島等。圖2-4為各類鋁土礦占總儲量的比例。
圖2-4 各種類型的鋁土礦占總儲量的比例
中國鋁土礦基礎(chǔ)儲量約23億t，占世界6%，儲量約8.3億t，占世界3%，屬世界上具有中等鋁土礦儲量的國家。國內(nèi)外鋁土礦采礦量的比較見圖2-5和圖2-6。2013年世界鋁土礦年采礦量約2.59億t，而同年中國鋁土礦采礦約為4800萬t，占世界總采礦量的18.5%。這與中國鋁土礦儲量相比，開采量比例明顯偏高。
圖2-5 世界各國鋁土礦采礦量
圖2-6 中國歷年來鋁土礦的采礦量
中國鋁土礦分布集中，山西、廣西、貴州和河南四個省區(qū)的鋁土礦儲量占全國總量的90%以上，且基本均為一水硬鋁石鋁土礦。河南、山西和貴州是高鋁硅鋁土礦;廣西則主要是高鐵低硅鋁土礦。三水鋁石礦分布在廣西,海南機福建建等地,但一般規(guī)模較小或品位較低,目前尚未利用。圖2-7為中國筑土分布圖,圖2-8為中國各省鋁土礦基礎(chǔ)儲量比例。
圖2-7中國鋁土礦分布狀況
圖2-8中國各省區(qū)鋁土礦基礎(chǔ)儲量比例
國內(nèi)外鋁土礦賦存狀況見表2-1。
中國鋁土礦的主要特點：可經(jīng)濟利用的鋁土礦幾乎全部是難溶的一水硬鋁石型鋁土礦，除了廣西鋁土礦外，其他均是中低品位礦，鋁硅比在3~7之間，鋁土礦中的主要雜質(zhì)硅礦物的組成復(fù)雜。這些特點給氧化鋁生產(chǎn)帶來了一系列重大影響。
(1)國內(nèi)目前開采的鋁土礦均為一水硬鋁石礦。中國采用一水硬鋁石礦的氧化鋁廠必須采用高溫、高堿濃度的生產(chǎn)工藝路線處理，生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備投資要求較高，提高產(chǎn)能以及控制生產(chǎn)過程的難度較大，能耗相對較高。
(2)國內(nèi)鋁土礦品位具有下降的趨勢。圖2-9為中國北方地區(qū)鋁土礦供礦鋁硅比的變化趨勢。我國氧化鋁工業(yè)的鋁土礦供礦品位持續(xù)下降。目前北方大多數(shù)氧化鋁廠已經(jīng)開始采用A/S為4～5的中低品位鋁土礦，某些企業(yè)目前供礦A/S已經(jīng)下降到4左右。鋁土礦品位的降低造成拜耳法生產(chǎn)的單位礦耗、堿耗和能耗大幅上升，生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備的產(chǎn)能下降，運行組織困難，從而明顯提高了生產(chǎn)成本。
中國氧化鋁工業(yè)曾經(jīng)采用了燒結(jié)法或聯(lián)合法技術(shù)處理中低品位鋁土礦，但這些技術(shù)流程復(fù)雜、能耗高，生產(chǎn)成本不具有競爭力。為應(yīng)對這一不利局面，我國又成功開發(fā)應(yīng)用了改進的拜耳法技術(shù)，如選礦拜耳法和石灰拜耳法等，目前已得到了較大范圍的應(yīng)用。
(3)國內(nèi)鋁土礦中的主要有害雜質(zhì)硅礦物的構(gòu)成復(fù)雜。國內(nèi)鋁土礦不僅有害雜質(zhì)硅含量較高，品位較低，而且所含硅礦物的組成復(fù)雜，各地鋁土礦也不盡相同。如河南鋁土礦中的硅礦物主要是難以預(yù)脫硅的伊利石和葉蠟石;山西鋁土礦主要是高嶺石;而廣西鋁土礦是綠泥石、高嶺石等。這些不同組成的硅礦物在拜耳法溶出系統(tǒng)中表現(xiàn)出不同的反應(yīng)性質(zhì)，導(dǎo)致不一樣的結(jié)疤行為，從而影響拜耳法溶出的運轉(zhuǎn)率和生產(chǎn)效率。
(4)某些鋁土礦需地下開采，且含硫量偏高。部分貴州鋁土礦和重慶鋁土礦
圖2-9 中國北方地區(qū)鋁土礦供礦鋁硅比的變化趨勢
深埋地下，需要進行地下開采，開采成本和采礦貧化率較高;同時部分地下開采的鋁土礦硫含量很高，對拜耳法沉降和種分的正常運行及產(chǎn)品質(zhì)量會產(chǎn)生嚴(yán)重影響，需將高硫鋁土礦脫硫后才能利用，由此也會增加氧化鋁生產(chǎn)成本。
其他鋁資源
世界上有儲藏量巨大的優(yōu)質(zhì)鋁土礦，儲量290億t，資源量高達570億t，因此采用短流程和節(jié)能的拜耳法處理鋁土礦是目前最為通用的生產(chǎn)氧化鋁的工藝。但是某些國家缺乏鋁土礦資源，往往需要尋找其他鋁資源生產(chǎn)氧化鋁。自然界主要的其他適合生產(chǎn)氧化鋁的含鋁礦物有霞石和明礬石礦。此外，某些地區(qū)的粉煤灰含有較高含量的氧化鋁，也可用于生產(chǎn)氧化鋁。
(1)霞石礦
全世界霞石儲量極為豐富，世界著名的霞石產(chǎn)地有俄羅斯、挪威、加拿大、肯尼亞、土耳其、瑞典、美國和羅馬尼亞等。目前，僅有俄羅斯采用霞石生產(chǎn)氧化鋁。在俄羅斯西伯利亞地區(qū)有豐富的霞石資源，如巨大的基雅—沙爾狄爾霞石礦已經(jīng)大規(guī)模進行工業(yè)開采，所產(chǎn)霞石礦用于阿欽斯克(Achinsk)氧化鋁廠的生產(chǎn)。
世界主要霞石生產(chǎn)國為俄羅斯、加拿大、挪威、法國和中國。俄羅斯年產(chǎn)霞石500~600萬t，所開采的絕大部分霞石經(jīng)過綜合利用處理，生產(chǎn)氧化鋁和其他產(chǎn)品。加拿大霞石產(chǎn)地主要在安大略省，年產(chǎn)量約130萬t，70%用于礦棉生產(chǎn)，產(chǎn)品還大量銷往歐洲等地。挪威的霞石年產(chǎn)量達60萬t左右，所生產(chǎn)的霞石正長巖85%以上用于玻璃和陶瓷工業(yè)。美國主要用霞石生產(chǎn)建筑材料和屋面拉料等。
中國霞石正長巖很少單獨產(chǎn)出，多與其他堿性雜巖一起構(gòu)成堿性雜巖體。目前，已在云南、吉林、遼寧、四川、河南、廣東、新疆、河北、山西、安徽境內(nèi)發(fā)現(xiàn)22處霞石正長巖礦床(點)，最重要的產(chǎn)地是四川南江、河南安陽、云南個舊和廣東佛崗等。目前，中國已開發(fā)利用的霞石礦有四川南江、河南安陽以及云南個舊等，但規(guī)模均較小，也未用于生產(chǎn)氧化鋁。
(2)明礬石礦
明礬石是一種天然產(chǎn)出的鋁、鉀和鈉的硫酸鹽礦物。明礬石為中酸性火山噴出巖經(jīng)過低溫?zé)嵋鹤饔蒙傻奈g變產(chǎn)物。國外大的明礬石礦的主要產(chǎn)地位于烏克蘭的別列戈沃附近、西班牙的阿爾梅利亞、澳大利亞新南威爾士的布拉德拉以及俄羅斯的查格里克和美國猶他州。
中國明礬石礦資源豐富，儲量僅次于美國和俄羅斯，居世界第三位。已查明的明礬石礦儲量達300萬t以上。浙江省和安徽省分別占全國探明礦石儲量的53%和41%，明礬石含量大于45%的富礦幾乎全部集中于這兩省。浙江省的明礬石礦主要分布在蒼南、平陽和瑞安三縣市，安徽省的明礬石礦主要分布在廬山地區(qū)。另外，在福建、江蘇、山東、中國臺灣、四川和新疆等省(區(qū))也發(fā)現(xiàn)有明礬石礦床或礦點。
明礬石經(jīng)過不同的工藝路線，除明礬以外還可以獲得多種產(chǎn)品，例如工業(yè)鉀鹽、鉀氮肥、鉀氮混肥、硫酸、單質(zhì)硫、鋁鹽、催化劑載體等。蘇聯(lián)從第二次世界大戰(zhàn)期間開始用明礬石作為生產(chǎn)氧化鋁的原料。在歐洲，從15世紀(jì)以來就開采明礬石礦以提取鉀明礬。目前，明礬石是提取明礬和硫酸鋁以及綜合生產(chǎn)鉀肥、氧化鋁和硫酸的礦物原料，具有多元素綜合利用價值。中國目前僅小規(guī)模綜合利用明礬石礦生產(chǎn)各種鹽類和化學(xué)品氧化鋁。
(3)粉煤灰資源
粉煤灰主要來自燃煤鍋爐燃燒后排出的廢渣。中國、俄羅斯、美國、印度和德國是世界上煤消耗量多的國家，也是粉煤灰排放量大的國家。中國有較豐富的煤炭資源，近期電力工業(yè)的發(fā)展仍然主要以燃煤的火力發(fā)電為主。中國已成為世界上粉煤灰排放量最大的國家。1995年中國火電廠年排灰渣總量為1.34億t，到2000年增加到1.6億t，2005年達到2億t，目前已超過4億t。
世界各國十分重視粉煤灰的綜合利用，荷蘭、丹麥、日本等對燃煤企業(yè)的環(huán)境保護制定了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和制度。這些國家雖然粉煤灰產(chǎn)出量不算多，但特別重視粉煤灰的綜合利用，其粉煤灰的利用率均超過了80%。英國、德國和法國等發(fā)達國家粉煤灰的利用率也達到了50%左右。
近年來，中國粉煤灰的綜合利用也取得了重要進展。20世紀(jì)90年代初，中國粉煤灰的利用率在25%左右，到2000年提高到了44%，達到了較高的綜合利用水平。內(nèi)蒙古中西部和山西北部地區(qū)蘊藏豐富的動力煤所產(chǎn)生的粉煤灰中氧化鋁含量高達40%~50%。綜合利用這類高鋁粉煤灰資源，開發(fā)高效低耗生產(chǎn)氧化鋁及其他產(chǎn)品的技術(shù)，彌補中國鋁土礦資源的不足，已成為一項重要的研究課題。
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