铝土矿是氧化铝生产的主要原料。根据所含的氧化铝水化物的形态,铝土矿分为三水铝土矿型、一水软铝石型和一水硬铝石型。
在世界范围内,铝土矿主要是三水铝土矿型,以易溶于碱性溶液的Al2O3·3H2O的形式存在,其晶体极细小,晶体聚集在一起成结核状、豆状或土状,一般为白色,有玻璃光泽,如果含有杂质则发红。三水铝土矿通常直接裸露在地表或仅有薄土层覆盖,矿石呈碎块状,无需爆破,露天开采较为便利,可用拜耳法生产氧化铝,耗电、耗碱量低,经济效益高。
我国的铝土矿资源比较特殊,约占98%的铝土矿以高岭土—一水硬铝石(D-K)型为主,一水硬铝石分子式为AlO(OH),常含微量铁、锰等,斜方晶系,通常呈细鳞片状集合体或结核状块体,极少呈薄板状,硬度6~7,密度3.3~3.5g/cm3,玻璃光泽,呈白色、灰色、黄褐色或黑褐色,主要形成于外生作用,广泛分布于铝土矿矿床中。其中,铝硅比(Al/Si)偏低,铝硅比为4~6的铝土矿约占我国总储量的70%,其溶出性差,导致生产成本高;铝硅比大于7的铝土矿相对较少,约占我国总储量的30%。由于我国现有的氧化铝厂大多数只能利用铝硅比大于7(即三级品以上)的铝土矿,尽管我国是世界上铝矿资源较为丰富的国家,但真正可开采且具有一定竞争力的储量则相对较少,与我国资源储量占世界的水平相比则明显不对称。
我国铝土矿资源主要分布在山西、河南、贵州、广西四省(区),约占全国总储量的90.9%。我国铝土矿以大、中型矿床居多,储量大于2000万t的大型矿床共有31个,其拥有的储量占全国总储量的49%,储量在500万~2000万t的中型矿床共有83个,其拥有的储量占全国总储量的37%,大、中型矿床合计占到了86%。我国矿床类型分为沉积型、堆积型、红土型,其中以沉积型最多,在已探明的储量中,沉积型矿床的储量占全国总储量的92.25%,山东、山西、河南和贵州主要是这类矿床;堆积型矿床的储量占6.21%,主要分布在广西和云南;红土风化壳型三水铝土矿储量占1.54%。
同国外铝土矿开采一样,我国铝土矿开采也是以露天开采为主,露天矿开采能力占铝土矿开采总量的92%。根据矿床的成因不同,开采工艺可以分为沉积型开采和堆积型开采。沉积型铝土矿开采所采用的剥离工艺共分三种,分别为电铲—汽车剥离、装载机—汽车剥离和松土机—铲运机剥离;堆积型铝土矿的开采工艺一般根据矿体厚度、底板性质及倾角的不同来确定,主要的开采工艺有松土机—铲运机、液压正铲—液压反铲和铲运机—液压反铲、推土机—液压铲及推土机—装载机开采等工艺方案。
我国铝土矿床适合露天开采的比例较小,约为30%,而且露天开采的剥采比大,采矿损失率和矿石贫化率高。目前,我国地下开采矿山不多,处于试验阶段。铝土矿开采的流程如图2-1所示。
图2-1 铝土矿开采流程(www.xing528.com)
铝土矿开采可能造成的主要环境影响如下:
(1)对空气的影响:矿山大气污染源主要为表土剥离、爆破、矿石开采、矿石装卸、交通运输、排土场无组织排放的粉尘。
(2)对水环境的影响:矿山废水主要来自生活污水,主要污染物监测指标包括化学需氧量(COD或CODcr)、生化需氧量或生化耗氧量(一般指五日生化需氧量BOD5)、水(废水)中氨氮含量(NH3-N)等。
(3)对声环境的影响:矿山噪声主要来自各种动力机械、水泵等设备。
(4)固体废物的影响:工程产生的固体废物主要为剥离的废弃土石和生活垃圾。
(5)对生态环境的影响:露天开采铝土矿给环境带来的生态影响主要为植被破坏、表土层剥离和废石堆存改变土地利用类型、影响地下水,工业场地占地、排土场占地对地表植被的影响及建设期的水土流失影响等。
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