中國鋁土礦及氧化鋁生產(chǎn)

1、中國鋁土礦資源及氧化鋁生產(chǎn)概述中國鋁土礦資源及氧化鋁生產(chǎn)概述報告人：蔣周青報告人：蔣周青時時 間：間：2013.6.182目錄目錄世界及中國鋁土礦資源世界及中國鋁土礦資源1我國氧化鋁產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀我國氧化鋁產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀2氧化鋁的生產(chǎn)方法氧化鋁的生產(chǎn)方法3潛在氧化鋁資源分析潛在氧化鋁資源分析43一、世界鋁土礦資源概述一、世界鋁土礦資源概述 鋁土礦是指工業(yè)上能利用的，以三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石為主要礦物所組成的礦石統(tǒng)稱。全世界約92%的鋁土礦用于生產(chǎn)金屬鋁，其余8%用作耐火材料、研磨材料、陶瓷及化工原料等。 世界鋁土礦床在地理上有明顯的分帶性：占世界總儲量86%的紅土型鋁土礦礦床分布在南、北緯30線

2、間熱帶亞熱帶地區(qū)內(nèi)，礦石多由三水鋁石組成；占世界總儲量13%的巖溶型鋁土礦礦床和占世界總儲量1%的齊赫文（沉積）型鋁土礦礦床，均分布在北緯3060線間溫帶地區(qū)，這些礦石多由一水硬鋁石組成。4 世界鋁土礦資源相當豐富，據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（世界鋁土礦資源相當豐富，據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局（USGS）2012統(tǒng)計數(shù)據(jù)，統(tǒng)計數(shù)據(jù)，世界鋁土礦資源世界鋁土礦資源探明儲量探明儲量290億噸億噸，以三水鋁石型及三水鋁石，以三水鋁石型及三水鋁石一水軟鋁一水軟鋁石混合型為主，占世界總儲量石混合型為主，占世界總儲量90%以上，礦石質(zhì)量好，以高鐵、低硅、高以上，礦石質(zhì)量好，以高鐵、低硅、高鋁硅比為特點，是鋁土礦易采易溶的優(yōu)質(zhì)原

3、料，適用于流程簡單、能耗低鋁硅比為特點，是鋁土礦易采易溶的優(yōu)質(zhì)原料，適用于流程簡單、能耗低的拜耳法生產(chǎn)氧化鋁。的拜耳法生產(chǎn)氧化鋁。圖圖1 世界鋁土礦資源分布圖世界鋁土礦資源分布圖中國儲中國儲量量8.3億億噸，占噸，占世界總世界總儲量的儲量的3%。5 2012年世界鋁土礦總產(chǎn)量為年世界鋁土礦總產(chǎn)量為2.6億噸，相比于億噸，相比于2011年增加了年增加了1.6%。主要鋁。主要鋁土礦產(chǎn)量國為澳大利亞土礦產(chǎn)量國為澳大利亞、巴西巴西、中國中國、幾內(nèi)亞幾內(nèi)亞、印度印度、牙買加牙買加及印度尼西亞，及印度尼西亞，七七國占世界總產(chǎn)量的國占世界總產(chǎn)量的89.0%。以。以2012年鋁土礦產(chǎn)量來算，現(xiàn)有全球鋁土礦資年

4、鋁土礦產(chǎn)量來算，現(xiàn)有全球鋁土礦資源可以保證世界未來源可以保證世界未來100年年的工業(yè)需求。的工業(yè)需求。圖圖2 2012年世界主要鋁土礦產(chǎn)量國產(chǎn)量與儲量對比圖年世界主要鋁土礦產(chǎn)量國產(chǎn)量與儲量對比圖6表表1 我國鋁土礦產(chǎn)量及進口量我國鋁土礦產(chǎn)量及進口量/萬噸萬噸 鋁土礦進口來源國主要是印尼、印度及澳大利亞三國，鋁土礦進口來源國主要是印尼、印度及澳大利亞三國，2008年三國鋁土礦進口量占年三國鋁土礦進口量占99.92%，其中印尼，其中印尼66.92%，印，印度度14.13%，澳大利亞，澳大利亞18.87%。7二、我國氧化鋁產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀二、我國氧化鋁產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 中國是世界上最大的精煉鋁生產(chǎn)國和消費國。200

5、1-2007年，我國氧化鋁產(chǎn)量年增長率為32.5%左右。與此同時，電解鋁產(chǎn)量年增長率為24%。到2010年中國鋁產(chǎn)量占世界總量的30%，而且仍然處在高速增長的狀態(tài)中（中國鋁業(yè)公司，2010）。表表2 中國氧化鋁供需狀況中國氧化鋁供需狀況/(萬噸萬噸)8 相對于迅速擴張的氧化鋁產(chǎn)能，我國氧化鋁礦資相對于迅速擴張的氧化鋁產(chǎn)能，我國氧化鋁礦資源卻相對匱乏，源卻相對匱乏，資源資源靜態(tài)保證年限僅有靜態(tài)保證年限僅有15年左右年左右，這就這就導致國內(nèi)氧化鋁企業(yè)對鋁土礦資源進口產(chǎn)生較導致國內(nèi)氧化鋁企業(yè)對鋁土礦資源進口產(chǎn)生較大依賴。礦產(chǎn)品質(zhì)下降、資源短缺、對進口鋁土礦大依賴。礦產(chǎn)品質(zhì)下降、資源短缺、對進口鋁土礦

6、依賴性大等問題依賴性大等問題已經(jīng)十分已經(jīng)十分凸凸顯。顯。 同時同時新建成產(chǎn)能呈現(xiàn)：向資源豐富的西部地區(qū)轉(zhuǎn)新建成產(chǎn)能呈現(xiàn)：向資源豐富的西部地區(qū)轉(zhuǎn)移、低鋁硅比鋁土資源所占比例增加、串聯(lián)法得到移、低鋁硅比鋁土資源所占比例增加、串聯(lián)法得到應用及高鋁粉煤灰提取氧化鋁實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化等特點應用及高鋁粉煤灰提取氧化鋁實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化等特點。9三、氧化鋁的生產(chǎn)方法三、氧化鋁的生產(chǎn)方法 工業(yè)上對氧化鋁加工技術的選擇，很大程度取決于氧工業(yè)上對氧化鋁加工技術的選擇，很大程度取決于氧化鋁在礦物中的存在形態(tài)和有害雜質(zhì)的含量。三水鋁石化鋁在礦物中的存在形態(tài)和有害雜質(zhì)的含量。三水鋁石屬于單斜晶系，一水軟鋁石與一水硬鋁石都屬于斜方晶屬于

7、單斜晶系，一水軟鋁石與一水硬鋁石都屬于斜方晶系，其各自晶體結(jié)構(gòu)具有較大差異系，其各自晶體結(jié)構(gòu)具有較大差異。 不同類型的鋁土礦溶出性能相差很大，三水鋁石型鋁不同類型的鋁土礦溶出性能相差很大，三水鋁石型鋁土礦中的氧化鋁最容易被苛性堿溶液溶出，一水軟鋁石土礦中的氧化鋁最容易被苛性堿溶液溶出，一水軟鋁石型次之，而一水硬鋁石的溶出最難。型次之，而一水硬鋁石的溶出最難。 利用鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法大致可以分為四類：即利用鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的方法大致可以分為四類：即堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和熱法堿法、酸法、酸堿聯(lián)合法和熱法，目前用于工業(yè)生產(chǎn)的目前用于工業(yè)生產(chǎn)的幾乎全屬于堿法。幾乎全屬于堿法。10 堿法生產(chǎn)氧化鋁

8、是用堿（NaOH或Na2CO3）來處理鋁土礦的方法，通過一定工藝過程使礦石中不溶的氧化鋁轉(zhuǎn)變成可溶的偏鋁酸鈉溶液。其又分為拜耳法、燒結(jié)法和拜耳-燒結(jié)聯(lián)合法等多種流程。圖圖3 3 堿法生產(chǎn)氧化鋁基本過程堿法生產(chǎn)氧化鋁基本過程11其他方法其他方法酸法酸法：用無機酸來處理鋁土礦而得到相應鋁鹽的酸性水溶液；再通過蒸發(fā)或水解結(jié)晶的方式從溶液中析出鋁鹽或氫氧化鋁。酸堿聯(lián)合法酸堿聯(lián)合法：先用酸法從高硅鋁土礦中制取含鐵、鈦等雜質(zhì)的不純氫氧化鋁，然后再用堿法處理；其實質(zhì)是用酸法除硅，堿法除鐵。熱法熱法：用于處理高硅高鐵鋁礦，在電爐或高爐內(nèi)進行礦石的還原熔煉，同時獲得硅鐵合金（或生鐵）與含氧化鋁的爐渣，二者借密度

9、差分開后，再用堿法從爐渣中提取氧化鋁。12四、潛在氧化鋁資源分析四、潛在氧化鋁資源分析 雖然我國的優(yōu)質(zhì)鋁土礦比較缺乏，但是雖然我國的優(yōu)質(zhì)鋁土礦比較缺乏，但是擁有儲量擁有儲量巨大的可供開發(fā)的含鋁資源，如霞石正長巖、高鋁巨大的可供開發(fā)的含鋁資源，如霞石正長巖、高鋁煤矸石、高鋁粉煤灰等。將這些非傳統(tǒng)鋁土礦中的煤矸石、高鋁粉煤灰等。將這些非傳統(tǒng)鋁土礦中的氧化鋁資源充分利用起來，會大大的減輕我國氧化氧化鋁資源充分利用起來，會大大的減輕我國氧化鋁工業(yè)原料來源的壓力，同時又可實現(xiàn)國家提出的鋁工業(yè)原料來源的壓力，同時又可實現(xiàn)國家提出的“循環(huán)經(jīng)濟循環(huán)經(jīng)濟”“資源綜合利用資源綜合利用”的方針政策的方針政策。13

10、霞石正長巖是一類淺色侵入巖，我國霞石資源分布廣泛，資源儲量巨大，Al2O3含量在23%左右，SiO2含量在40%72%，K2O+Na2O含量為14%20%，在生產(chǎn)氧化鋁的同時附產(chǎn)鉀、鈉鹽和水泥，可獲得很好的經(jīng)濟效益。 利用霞石生產(chǎn)氧化鋁的方法主要分為燒結(jié)法和高壓水化學法，目前，世界上真正利用霞石規(guī)模化生產(chǎn)氧化鋁的只有俄羅斯的石灰石燒結(jié)法工藝。表3 阿欽斯克霞石礦燒結(jié)法生產(chǎn)氧化鋁主要工藝技術指標14 近些年，對從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁的研究十近些年，對從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁的研究十分熱烈。目前大唐集團托克托電廠已經(jīng)成功實現(xiàn)從分熱烈。目前大唐集團托克托電廠已經(jīng)成功實現(xiàn)從高鋁粉煤灰中提取氧化鋁的工

11、業(yè)生產(chǎn)，其核心思路高鋁粉煤灰中提取氧化鋁的工業(yè)生產(chǎn)，其核心思路是利用預脫硅是利用預脫硅-堿石灰燒結(jié)法來生產(chǎn)鋁硅鈦合金。堿石灰燒結(jié)法來生產(chǎn)鋁硅鈦合金。 目前從高鋁粉煤灰或高鋁煤矸石中提取氧化鋁的目前從高鋁粉煤灰或高鋁煤矸石中提取氧化鋁的方法還有：酸溶法（高溫條件）、氟化銨助劑法、方法還有：酸溶法（高溫條件）、氟化銨助劑法、直接堿石灰燒結(jié)法、改良堿石灰燒結(jié)法、石灰石燒直接堿石灰燒結(jié)法、改良堿石灰燒結(jié)法、石灰石燒結(jié)法、兩步堿溶法等。結(jié)法、兩步堿溶法等。15存在不足：1、非傳統(tǒng)鋁資源提氧化鋁的能量消耗過大。以每生產(chǎn)非傳統(tǒng)鋁資源提氧化鋁的能量消耗過大。以每生產(chǎn)1噸氧化噸氧化鋁計，燒結(jié)法處理霞石需要能耗鋁

12、計，燒結(jié)法處理霞石需要能耗64.89GJ，改進堿石灰燒結(jié)法，改進堿石灰燒結(jié)法處理高鋁煤矸石需要能耗處理高鋁煤矸石需要能耗38.3GJ，而堿溶法處理高鋁粉煤灰石，而堿溶法處理高鋁粉煤灰石需要能耗需要能耗76.2GJ，遠高于目前氧化鋁工業(yè)每噸平均能耗，遠高于目前氧化鋁工業(yè)每噸平均能耗16.58GJ。2、非傳統(tǒng)鋁資源在提取氧化鋁過程中會生產(chǎn)出大量的尾渣需要非傳統(tǒng)鋁資源在提取氧化鋁過程中會生產(chǎn)出大量的尾渣需要處理，為了達到清潔循環(huán)生產(chǎn)的目的，周圍需要配套相應規(guī)模的處理，為了達到清潔循環(huán)生產(chǎn)的目的，周圍需要配套相應規(guī)模的后續(xù)處理工序和產(chǎn)品市場，這給企業(yè)造成較大壓力。后續(xù)處理工序和產(chǎn)品市場，這給企業(yè)造成較

13、大壓力。3、在氧化鋁的溶出過程中還普遍在氧化鋁的溶出過程中還普遍存存在工藝復雜、溶出率不高等在工藝復雜、溶出率不高等技術技術問題。問題。16潛在優(yōu)勢：1、在政策上，政府高度重視固體廢棄物的資源化利用，為在政策上，政府高度重視固體廢棄物的資源化利用，為相關行業(yè)提供了有力的相關行業(yè)提供了有力的政策政策支持支持。2、在實際生產(chǎn)中，非傳統(tǒng)鋁資源在提取氧化鋁的同時也生在實際生產(chǎn)中，非傳統(tǒng)鋁資源在提取氧化鋁的同時也生產(chǎn)出了如白炭黑、碳酸鉀等高附加值產(chǎn)品，能給企業(yè)帶來可產(chǎn)出了如白炭黑、碳酸鉀等高附加值產(chǎn)品，能給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益觀的經(jīng)濟效益。3、在技術創(chuàng)新上，隨著研究的深入，生產(chǎn)各工藝環(huán)節(jié)的優(yōu)在技術創(chuàng)新上，隨著研究的深入，生產(chǎn)各工藝環(huán)節(jié)的優(yōu)化指標得到不斷完善，整體能耗會不斷的降低，氧化鋁的提化指標得到不斷完善，整體能耗會不斷的降低，氧化鋁的提取率也會得到進一步提高取率也會得到進一步