低品位铝矾土资源浪费，如何开发适应市场的高品质产品

我国拥有极为丰富的高铝矾土矿资源，已探明储量在10亿t左右。储藏和出产高铝矾土的省份主要有山西、河南、贵州、广西等地。

其中山西铝土矿品位较好，开采量逐年递增，随着铝土矿开采程度的加快，矿石铝硅比越来越低，铝土矿供应紧张。

河南是老牌铝土矿开采大省，铝土矿集中在三门峡、郑州、洛阳、焦作等地，品位在60%左右。目前河南省的铝土矿资源破坏严重，矿山不合规现象频发。因此，河南省暂停新建和扩建开采项目，重点整治矿山环境，使铝土矿紧缺态势持续加紧。

广西铝土矿资源埋藏较浅，品位在52%-58%之间，铝硅比高，有开采成本优势，虽然开采量低于山西、河南地区，但开采量逐年递增，未来开采量将进一步增加。

贵州铝土矿储量丰富，平均品位60%以上，其中清镇地区部分品位超过70%，但受氧化铝配套限制，目前铝土矿产量相对较低，但随着高硫矿处理技术的发展，贵州同样具有较大的开采潜力。

据找耐材网相关数据统计资料显示，2019年我国铝土矿产量下降至7500万吨，相比2018年约减少400万吨左右。2019年全球铝土矿产量37亿吨，相比2018年的32.7亿吨，增长13.15%。

2014-2019年中国铝土矿产量数据图

铝矾土，又称矾土矿或铝土，主要化学组成为氧化铝，外观颜色随着其中掺的杂质种类、含量不同而有所差异，一般呈灰色或者白色。当杂质中铁的含量较高时，呈红色或者褐色，质地致密坚硬。密度在3.9~4g/cm³、硬度为1~3。铝矾土的铝含量较高，铝矾土原料被广泛应用在各个行业领域内，体现在：(1)工业炼铝;(2)精密铸造;(3)耐火材料;(4)耐火纤维;(5)各种陶瓷材料;(6)高压电瓷;(7)压裂材料。

目前，我国约有65%的耐火材料属于Al₂O₃-SiO₂ 系产品，其中的65%左右以高铝矾土为原料。本文主要针对铝矾土在耐火材料行业的应用做阐述。

高铝矾土矿是不可再生的宝贵资源。近年来，过度开采导致资源保有储量快速下降，环境污染严重。2010年1月3日，国务院办公厅为全面贯彻落实科学发展观，保护资源和环境，下发了《国务院办公厅关于采取综合措施对耐火黏土、萤石的开采和生产进行控制的通知》。2010年2月22 日，工业和信息化部等7部门联合发布《耐火黏土(高铝黏土)行业准入标准公告》， 旨在从矿山开采、生产计划管理、税收、环保、产业准入、出口管理等方面采取综合措施，控制高铝矾土矿的开采量和生产量。2011年始，工信部委托中国耐火材料工业协会进行《促进耐火材料工业结构开级政策措施的研究》，高铝原料也是重点内容之一。

根据矿物组成的不同，中国铝矾土可以划分为两个基本类型：一水型铝矾土和三水型铝矾土，前者主要由一水铝石组成，包括水铝石与勃姆石;后者主要由三水铝石组成。我国绝大地区的铝矾土均属于一水型铝矾土。

一水型铝土矿可以分为以下五种类型：

铝矾土矿石的分级和有害杂质如Fe₂O₃、K₂O、Na₂O、MgO、CaO等的去除，对耐火材料的品种、质量关系重大。不同用途的高铝制品对高铝矾土熟料有不同的质量要求。

据行业标准YB/T 5179-2005《高铝矾土熟料》里，对高铝矾土共划分为9个牌号，分别为GL-90、GL-88A、GL-88B、GL-85A、GL-85B、GL-80、GL-70、GL-60、GL-50。分别对应的理化指标应符合下表。

YB/T 5179-2005《高铝矾土熟料》相关规定

传统的煅烧铝矾土熟料的生产工艺流程如下：

原料进厂→库→破碎→粉磨→过压滤→练泥→挤出成型→烘干→煅烧→破碎→出厂成品由于铝矾土原料成分的不稳定，这种传统的煅烧铝矾土熟料的生产工艺所得到的铝矾土熟料品质不高，且产品质量不稳定，为了得到品质优良的铝矾土熟料，提出的新的煅烧铝矾土熟料的生产工艺流程如下：原料进厂→库→破碎→粉磨→脱硅→湿法均化→过压滤→练泥→挤出成型→烘干→煅烧→破碎→出厂成品。

在铝矾土煅烧过程中，所采用的煅烧设备主要有倒焰窑、回转窑、隧道窑。不同的煅烧设备生产高铝矾土熟料的优缺点如下表所示。目前国内主要的铝矾土企业多采用回转窑生产。随着山西、贵州、河南等地取缔燃烧倒焰窑和土竖窑之后，以燃气为主的机械化竖窑、回转窑生产居多。

高铝矾土设备煅烧的优缺点

我国的铝矾土资源开发情况存在管理落后，只采不剥，乱采乱掘，只采富矿，摒弃贫矿等现象，矿石的利用率不到40%，大量的中低品位的铝矾土矿石和碎矿不能够被有效地利用，造成我国特等铝矾土矿几乎耗尽，高品质高品位的铝矾土矿资源日益枯竭。作为高铝耐火材料的重要原料，优质铝矾土矿物的匮乏严重制约了我国耐火材料工业的持续健康发展.

目前，我国在将铝矾土资源应用与耐火材料生产方向时，主要有以下的利用途径：

(1)制备矾土基均质料，从上世纪八九十年代开始，以钟香崇为代表的多名耐火材料方面的专家就针对利用中低品位的铝矾土进行矾土基均质料的生产进行了大量的研究工作，取得了大量的实验成果。

铝矾土的均化工艺主要分为干法(半干法)和湿法两种。其生产工艺如下图所示：

将中、低品位高铝矾土及碎矿配以适量的高品位原料，生产预定成分的均化料，可使大量中、低品位高铝矾土及碎矿得以充分利用，并丰富产品品种。

(2)制备改性料：

在铝矾土中加入锆英石而制成的热震稳定性优异的抗剥落高铝砖(铝锆砖)在回转窑的过渡带使用已取得了良好效果;而在铝矾土中添加轻烧氧化镁细粉，在高温下煅烧而得的铝矾土基尖晶石用于制备钢包衬砖与浇注料也取得了令人满意的效果。加入蓝晶石组矿物能有效地改善材料的高温性能如蠕变、荷重软化点、重烧线变化等。

(3)制备转型料：

以高铝矾土为原料，通过高温还原及氮化处理，使铝矾土中的Al₂O₃和SiO₂转变或部分转变为AlON、SiAlON以及其与氧化物的复合材料。矿物原料在作为耐火材料原料使用时，大部分需要经过预处理，以使其性能在高温下更加稳定。