我国铝土矿资源开发利用中存在的问题与对策*

唐志阳

(无锡工艺职业技术学院 江苏 宜兴 214206)

前言

铝土矿又称矾土或铝矾土，是指工业上能利用的、以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称，是不可再生资源[1]。铝土矿在工业上有着广泛的应用，可用于金属和非金属材料中。在金属方面的应用主要是生产氧化铝，进而制取金属铝，铝土矿是工业炼铝的主要矿石来源；在非金属方面的用途主要是作耐火材料、电熔刚玉、研磨材料、陶瓷制品、化学制品及高铝水泥的原料，应用范围十分广泛。

我国铝土矿资源开发利用最早始于1911年，20世纪40年代开始用作炼铝原料，之前多用于生产耐火材料[1]。

铝土矿资源在耐火材料行业也被称作高铝矾土，是生产耐火材料的主要原料，在耐火材料工业中具有举足轻重的作用。目前约有65%的耐火材料属于A12O3-SiO2系产品，其中以高铝矾土为主要原料[2]。以高铝矾土为原料制备的烧结矾土熟料、高铝砖和高铝不定形材料称作矾土基耐火材料，我国矾土基耐火材料从20世纪50年代开始以较快速度发展并逐渐在高炉、热风炉、电炉炉顶、钢包内衬、加热炉和水泥窑等得到广泛使用，取得了良好的效果，为钢铁工业和其它高温工业做出了显著贡献，与此同时，出口量也逐年增加。近几年每年出口高铝矾土熟料多达150万～ 200万t，高铝制品l5万～ 20万t[3],据估算我国高铝矾土熟料在国际市场约占60%的份额，已成为主要供应来源[4]。

1 我国铝土矿资源现状

据我国国土资源部公布的资料显示，截至2010年底，全国铝矾土累计查明资源储量约为37.5亿t，基础储量约为8.97亿t(见表1)。与其他铝矾土资源丰富的国家相比，我国铝矾土资源相对匮乏，现已探明可经济利用的铝矾土储量静态保障年限仅有9年[1]。

表1 我国铝土矿资源储量统计[1](亿t)

续表1

2 我国铝土矿资源特点

2.1 分布高度集中

山西、贵州、河南和广西4个省(区)的储量合计占全国总储量的90.9%(山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%)，其余拥有铝土矿的15个省、自治区、直辖市的储量合计仅占全国总储量的9.1%，主要分布在山东、云南等省(区)。山西、河南及贵州的矿床类型以沉积型为主，而广西、云南的铝土矿主要是堆积型矿床，约占我国总储量的11%[5]。

2.2 储量以一水铝石(多数为一水硬铝石，少数为一水软铝石)为主

在已探明的储量中，一水铝石占全国铝土矿总储量的98.46%，三水铝石储量仅占1.54%，分布在广东、福建、海南等地[6]。我国一水型铝土矿根据其主要矿物类型又分为5个亚类：

1)水铝石一高岭石型(DK型)主要分布在山西、山东、河北、河南、贵州等省；

2)勃姆石一高岭石型(BK型)主要分布在山东、山西省；

3)水铝石一叶腊石型(DP型)主要分布在河南省；

4)水铝石一伊利石型(DI型)主要分布在河南省；

5)水铝石一高岭石型一金红石型(DKR型)主要分布在四川省[7]。

铝矾土储量最丰富的为DK型，目前DK型矾土应用最为广泛。DK型矾土熟料按其Al2O3含量分为特等、Ⅰ等、ⅡA等、ⅡB等和Ⅲ等[8]。

我国铝土矿绝大部分具有高铝、高硅、低铁的特点，属于难熔铝土矿，矿石铝硅比偏低(4～7)，不能直接采用先进的拜耳法生产氧化铝，因而我国主要使用以联合法生产氧化铝。它比较适合用作耐火材料。用它生产氧化铝与国外散水铝石相比，熔出性差，工艺复杂，较国外的拜耳法生产氧化铝成本高。

2.3 矿床类型主要以沉积型、堆积型、红土型，以沉积型为主

在已探明的储量中，沉积型矿床的储量占全国铝土矿总储量的92.25%，堆积型矿床的储量占6.21%，红土风化壳型三水铝土矿储量占1.54%。在这些储量中，适宜坑采的占45.49%，适宜露采的仅占24.23%[9]，介于露采和坑采之间的约占30%。多数矿床的矿层薄，顶底板不稳定，坑采难度大。我国铝土矿矿床古老，绝大多数沉积型铝土矿床储存于古生代岩石系及二叠系底部地层中，中生代三叠系地层中含量较少；原生沉积矿层临近的岩溶洼地及坡地上一般储存堆积型矿床；第四纪玄武岩风化壳的红土层中一般储存红土型铝土矿床[5]。我国铝土矿矿床主要为海相化学沉积矿床，这类矿床的特点是矿种多、矿体薄、缓倾斜，而且埋藏较深，适于露天开采的较少。我国铝土矿由于矿床成因及赋存地质条件的影响，往往在同一矿层、同一区段，矿石品位差别很大，呈“鸡窝矿”的特点。

2.4 多种矿共生，可综合利用

我国沉积型铝土矿矿层之上往往共生有硬质耐火粘土、煤、水泥灰岩或铝氧溶剂灰岩等，在铝土矿之上存有煤层及石炭系灰岩，铝土矿层之下有山西式铁矿、黄铁矿及泥灰岩或铝氧溶剂灰岩等[5]，铝土矿中共生的矿种还有高铝粘土和软质粘土[6]。此外，我国铝土矿中普遍含有镓、钒、稀土、铌、钽、钪、锂、硫、铁、钛等伴生元素[9]，如能综合利用这部分资源，将会给相关部门带来一定的经济效益。

2.5 铝土矿大型矿床少，矿山规模小

在全国310个矿区中，大型矿床仅有35个，主要以中小型的居多，为275个[6]。单矿储量一般为数百万吨，最大矿储量也不过数千万吨。而国外新生代矿床一般单矿储量都在数千万吨，有时可达数亿吨或十几亿吨的规模[10]。

3 我国铝土矿资源开发利用中存在的问题

我国铝土矿的采矿业是解放后从无到有、从小到大不断发展起来的。近年来，为满足不断扩充的矿产需求，国内企业加快了寻矿和购矿的步伐。国家也格外重视矿产资源的勘测与开发，加大了对国内矿产资源的投资和政策扶持力度。由于铝土矿形成过程复杂，具有多源、多态、多相和多变的特征，导致铝土矿地质形态复杂，给铝土矿地质研究和开发利用带来困难；加上开发利用过程中的社会环境与经济条件复杂，铝土矿在开发利用中存在诸多问题，具体如下：

3.1 矿源枯竭，开采成本高[11]

我国铝土矿资源相对匮乏，随着经济的快速发展，开采量也不断增加，使极度有限的资源早已不能支撑行业的快速增长。此外，适于露采的铝土矿只占全国总储量的34%，而且目前我国铝土矿资源仅占世界总储量的2.3%，年产量却高于世界总产量的10%，这些因素都削减了后期大规模供应的能力。随着西部产能的逐步释放，国内铝土矿供需矛盾也将更加突出[5]。

3.2 资源利用率低，高铝资源供需矛盾显现

近年来，我国平均每年消耗优质高铝矾土约1亿t，其中铝工业消耗8 000万t，耐火材料消耗1 500万t(含电熔料、高铝水泥等)，陶瓷及其他工业消耗500万t。目前国内耐火级铝矾土矿石大都是人工选矿分级，有20%～30%的碎矿和低品位矿石被遗弃，资源利用率很低，具体表现在：

1)各地取缔燃煤倒焰窑和土竖窑后，煅烧用窑炉主要以燃气方倒焰窑和煤粉回转窑为主。近年发展了新型燃气机械化竖炉，但这些炉型只能煅烧块料(回转窑煅烧大于5 mm的块料，倒焰窑和竖窑只能用于煅烧大于40 mm的块料)，碎矿没有被利用。

2)自1982年后，随着国内外市场销售情况的变化，特级、Ⅰ级熟料供不应求，Ⅱ、Ⅲ级熟料滞销，矿山普遍存在采富弃贫现象。据统计，山西阳泉地区高铝矾土地质储量中特级、Ⅰ级矿石仅占总储量的20.98%，Ⅱ级矿石占52.49%；贵阳清镇麦格高铝矿中特级、Ⅰ级矿石占总储量的30.16%，Ⅱ级矿石占63.26%。在特级、Ⅰ级熟料热销的情况下，Ⅱ级以下矿石的利用率很低。

3)矿石混级程度较高，致使块料煅烧的高铝矾土熟料质量波动大，且部分严重混级矿被遗弃。每生产1 t合格高铝料要消耗4～5 t铝土矿，资源利用率仅有20%～30%。经过30多年无序开采和不当利用，高铝矾土资源供需矛盾突出。山西阳泉等地铝矾土原料开采高峰期已过，河南、山东某些地区出现铝土矿资源供应紧张局面。随着全国新建、在建氧化铝项目的逐步投产，对铝土矿资源的争夺将日趋激烈[12]。

3.3 煅烧高铝矾土熟料的质量稳定性较差，能耗较高，环境污染严重

这是因为多数煅烧厂工艺和设备相当落后，劳动条件较差。近年来，国有矿山的投入少，设备老化，加之我国特有的沉积型矿床产状较复杂，导致矿石的回收率和贫化率指标偏低。我国许多铝土矿资源需利用地下开采的矿山，大部分属于难采矿床，以往铝土矿地下矿山在开采过程中遇到的问题较多，技术不成熟，突出体现为地下开采回收率只有30%～50%，资源浪费严重。

3.4 无证开采、乱采滥挖、买卖矿产资源等现象使我国铝土矿资源损失严重

目前国有采矿量减少而民营采矿量增大，主要原因是国有矿山采矿成本高，采出矿石品位较低，而民采矿不需要勘探投入、设备简单、税收低、人员少，所以采矿成本较低，他们还可以根据市场需要开采相应品位的矿石。民营采矿的主要问题是难管理，存在着“采富弃贫”、“私采烂挖”、“急功近利”的现象。另外，民营采矿一般规模较小，年采铝土矿多为0.1万～5.0万t；一般无正规设计，当覆盖层厚度超过5 m时，均采用坑采(采用竖井、斜井和平硐的开采方式)。据对山西地区民营采矿的调查分析显示，山西地区坑采比例为60%以上。坑采矿由于矿石顶板不稳定，采用预留0.3～0.5 m 厚的矿石作顶板，致使矿石资源浪费严重，其回采率约为60%。由于监督管理不当，有些民营采矿私自在已勘探的大中型矿床内采用打竖井的方法采矿，严重破坏了矿体的完整性，给今后矿产的开发利用造成极大困难。此外，民营采矿一般不向矿管部门上报储量消耗的情况，造成矿管部门的保有储量数据与实际保有储量数据存在误差[6]。

3.5 矿产的开采品级偏高

为了降低氧化铝的成本，提高国际竞争力，国内氧化铝厂普遍提高了铝土矿的品级要求。有的要求矿石A/S>10，有的要求 A/S>7。耐火材料由于受出口市场需要的影响，生产的产品多为特级和序号Ⅰ级，所用铝土矿大部分要求A/S>7；特种水泥所用铝土矿A/S 也在7左右。由此可见，我国铝土矿开采的品级主要为A/S>7 的矿石，这与我国铝土矿平均品级低的资源情况是极不相符的[6]。

4 对策

由上述可知，我国铝土矿资源开发利用中存在的问题较多，需要采取相应的对策，概括如下：

1)做到合法、合理、分级开采；加强对高铝矾土煅烧厂的管理，促使企业积极采取措施提高铝矾土质量，降低能耗，淘汰落后的工艺和设备，解决环境污染问题。

2)根据国际和国内对氧化铝的需求和铝土矿资源现状，严格控制新上氧化铝建设项目、铝土矿矿山企业和开采总量，应按照规划目标，有序开发，实现铝工业的可持续发展。

3)立足国内资源优势，提高勘探程度加大国内的找矿力度；加大科技投入，开发选矿新技术；充分利用海外铝土矿资源，拓宽资源的来源渠道。

4)鼓励生产氧化铝的企业采用新工艺，降低对高品级矿石的依赖；加大对国有矿山的投入，提高国有矿山的装备水平和工艺水平；加强对民营采矿的管理；提高铝土矿资源利用率；加强地下采矿工艺方法的研究；建立全国集中统一的矿业管理体系，打破行业条块分割，综合利用铝土矿资源。

5 结语

我国铝土矿以一水硬铝石型为主，平均品级低，大型矿床少，矿山规模小；分布高度集中，有利于建设；多种矿共生，可综合利用。与其他铝土矿资源丰富的国家相比，我国铝土矿资源相对匮乏。

我国铝土矿开发利用中存在的问题主要有：铝土矿矿源枯竭，开采成本高；铝土矿资源利用率很低；由于多数煅烧厂工艺和设备落后，劳动条件较差，导致煅烧高铝矾土熟料的质量稳定性较差，开采的能耗较高且对环境污染比较严重；无证开采、乱采滥挖等现象使资源损失严重等。

因此只有加强对矿山的管理；加大对国有矿山和煅烧厂的投入；加大地勘力度，开发进口新途径；实现铝土矿资源综合利用；平衡铝土矿资源在行业间的合理配置，才能使我国铝工业得到持续稳定的发展。