最火中国地质科学院攻克中低品位难利用铝土矿工

中国地质科学院攻克中低品位难利用铝土矿工业利用难关

【铝道】3月18日至4月12日，随着中国地质科学院矿产综合利用研究所（以下简称成都综合所）在中国铝业(601600)重庆分公司选矿车间顺利完成 重庆脱硫铝土矿选矿脱硅工业试验 并获得良好技术指标，我国铝工业发展的春天悄然来临。

原料铝硅比4.62，铝精矿铝硅比8.64，三氧化二铝作业回收率83.87%；尾矿铝硅比1.57，三氧化二铝作业回收率16.13% 在工业试较昨日跌0.225美元/吨（15⑴8万吨）；西澳至中国海运费9.786美元/吨验现场，得到这样一组漂亮的数据后，成都综合所所长刘亚川、副所长陈炳炎、项目组具体负责人闫武和中铝重庆分公司负责人激动地拥抱在一起： 我们终于成功了！

3年多持续攻关的艰辛瞬间被激动的泪水所掩藏。而该项目对我国铝工业发展所产生的深远影响却正在释放扩大。正如刘亚川所言：这将从根本上解决我国数亿吨中低品位铝土矿的工业利用问题，减少我国铝土矿的对外依存度，为掌握我国铝工业发展的主动权奠定了坚实的资源基础。

资源虽多难利用 对外依存度居高

如果只是简单地以资源量来衡量的话，我国铝土矿资源还是比较丰富的。华北地台、扬子地台、华南褶皱系及东南沿海四个成矿区都具有较好的铝土矿成矿条件，尤以晋中-晋北、豫西-晋南、黔北-黔中3个成矿带成矿条件较好，资源远景诱人；桂西-滇东、川南-黔北等成矿带也有一定远景。有关部门根据已有地质条件和成矿条件分析，我国铝土矿资源总量预计可达50亿吨。

据国土资源部公布的资料显示，截至2010年底，全国铝土矿累计查明的资源储量为37.5亿吨，基础储量约为8.97亿吨。近3年多来，在找矿突破战略行动实施过程中，我国进一步加大了铝土矿的勘查力度，随着贵州务正道等一批新的大中型铝土矿的发现和探明，我国累计查明的铝土矿资源量继续稳步增加。

尽管我国铝土矿资源相对丰富，但多数为中低品位难利用矿石。据了解，我国铝土矿石多数为一水硬铝石型低铝硅比的中品位矿石。

矿石为一水型硬铝石，且铝硅比（Al/Si）大于8的矿石量比率低，这种矿石不能直接使用拜耳法生产氧化铝，必须使用特殊的选矿工艺才能获得符合生产氧化铝的高品位矿石，导致了国内氧化铝生产成本大大高于国外产品。 刘亚川分析说，为了进一步降低氧化铝生产成本，提高国际竞争力，国内多家氧化铝生产企业开始进口铝土矿，使用拜耳法进行生产。

一方面，我国的铝土矿品位低、难利用，同等条件下不具有优势；另一方面，我国又是世界氧化铝生产第二大国，铝土矿资源需求大幅增长，这必然导致我国铝土矿对外依存度不断攀升。实际数据也印证了这一尴尬事实。据《2012年中国矿产资源报告》显示，近年来我国铝土矿进口量呈连续快速增长之势，对外依存度逐年提高，2011年我国铝资源对外依存度甚至高达61.5%。这样一来，我国的铝工业发展必将受制于人。

要想把我国铝工业的饭碗端在自己手里，就必须加强铝土矿综合利用，真正解决中低品位难利用铝土矿的工业利用问题，不仅要技术上可行，更要经济上合理，使其与从国外进口的铝土矿相比具有一定的竞争优势。 刘亚川说。

持续攻关不畏难 药剂突破是关键

实际上，针对中低品位铝土矿的利用，国内已研究多年，也取得了不少成果，但不是技术上不过关，就是经济上不合理，这些成果并没有实现工业化。

在找矿突破战略行动启动后，作为国家公益性地调队伍，在钒钛磁铁矿综合利用领域多次取得突破的成都综合所，把拓宽矿产资源综合利用研究领域作为 开源 的主要抓手，紧密围绕地调科研中心工作，发挥自身优势和特长，围绕国家紧缺矿种，开展有针对性的研究和攻关，并把 难利用铁矿资源开发利用技术 、 难利用铜多金属矿资源开发利用技术 、 难利用铝土矿资源开发利用技术 、 稀有稀散稀土金属矿综合利用技术 、 中低品位难选磷矿高效选矿技术 作为主攻的五大矿种。

重庆铝土矿作为我国中低品位铝土矿的代表，其矿床类型属沉积型一水硬铝石型铝土矿，矿石以致密隐晶质-胶状结构为主，组成矿物结晶差，粒度微细。同时，矿物混杂嵌布，含硅杂质矿物形态复杂，矿石性质差，属于极难选矿石。国内多家单位对该地区铝土矿进行这类应力-应变曲线通常称为工程应力-应变曲线了选矿研究，其选矿精矿铝硅比低，三氧化二铝回收率不高，选矿脱硅的指标结果不理想。

2010年初，在中国地质调查局的支持下，成都综合所与中铝重庆分公司正式签订协议，开始合作进行 难利用铝土矿资源开发利用技术 研究。3年多来，该所以难利用的重庆地区中低品位铝土矿为研究对象，通过矿石工艺矿物学研究、选矿试验研究、冶金试验研究，根据中低品位铝土矿石特点，以新药剂、新工艺研究为重点，通过技术创新，在难利用铝土矿方面进行了持续研究。

之所以选择重庆铝土矿，基于三方面的考虑。 刘亚川介绍说，一是因为该铝土矿属于极难选矿石，在国内具有代表意义；二是重庆市委、市政府提出要打造"千亿元铝产业链"，急需通过解决重庆铝土矿难利用问题来提高资源保障能力；三是中铝重庆分公司急需通过对重庆中低品位铝土矿的综合利用，来降低成本，提高经济效益。

项目确定后，该所选派精兵强将，指派年轻有为的 70后 副研究员闫武具体负责该项目。闫武与项目组工作人员一起，通过对重庆地区中低品位铝土矿进行研究分析后认为，该地区的铝土矿含硫含硅高，脱硅十分困难。针对这一难点，他们围绕脱硅这一关键环节，确定了浮选脱硅工艺流程。

提铝降硅是铝土矿选矿工作的重要目标，而浮选脱硅的关键则是药剂的选择。为了研发合适的药剂，闫武在两眼一抹黑的情况下，凭经验看现象，在一次次试验、一次次失败中不断积累经验，先后进行了四五十次试验，较后终于成功研发出了一种高效的铝土矿捕收剂EM505。

浮选与重选相比更高效，而浮选的核心是药剂的研发。如果药剂过关了，设备、工艺就可以简单些，利于成本下降。 闫武说： 现在对药剂的要求很严格，要求无毒，对环境不产生污染，同时还要从经济角度考虑，想法选用大宗原材料，以降低药剂生产成本，确实很难。

药剂的突破，无疑从根本上解决了重庆铝土矿利用的关键技术问题。他们以铝土矿捕收剂EM505为基础，采用正浮选工艺，选矿试验结果十分理想：对铝硅比为5左右的铝土矿，精矿铝硅比大于10、三氧化二铝选矿回收率80%～87%；对铝硅比为4.5左右的铝土矿，精矿铝硅比大于9、三氧化二铝选矿回收率大于75%；对铝硅比为3左右的铝土矿，精矿铝硅比大于7、三氧化二铝选矿回收率60%～73%；对铝硅比为1.9的极低品位铝土矿，精矿铝硅比大于7，三氧化二铝选矿回收率大于60%。同时，他们又对铝土矿选矿精矿进行拜耳法溶出试验，结果也十分理想，拉力实验机适用于塑料板材、管材、异型材表明重庆地区中低品位难利用铝土矿可采用经济的 选矿拜耳法 工艺得到工业利用。

该项目的成功，对成都综合所及闫武本人来说都是一个极大鼓舞。在此基础上，成都综合所又继续扩大科研工作，于2012年9月实施了 滇渝地区中低品位铝土矿及其伴生资源合理利用技术研究 项目，以加强对中低品位铝土矿及其伴生资源的综合利用研究。

工业试验尽开颜 强铝之梦 不遥远

工业试验是检验试验室成果的试金石，也是衡量科研成果较终能否进行工业应用的关键。3月18日，成都综合所在中铝重庆分公司的积极配合和全力支持下，开始在中铝重庆分公司选矿车间进行脱硫铝土矿选矿脱硅工业试验。

对这次工业试验，无论是成都综合所还是中铝公司都十分重视。成都综合所所长刘亚川、分管科研工作的副所长陈炳炎、科技处张熊述清等亲临现场，坐镇指挥，随时分析研究试验中可能出现的问题。中铝重庆分公司也派出多名技术人员全程参与试验工作，对试验过程进行全方位监测，并承担所有试验样品的分析测试工作。

工业试验正式开始了。所有参与试验的科技人员神经紧绷，心都提到嗓子眼了，1000多个日日夜夜的辛苦和期待在这一刻都凝聚在了试验数据上。没有想到，工业试验出乎意料地顺利，靠前次精矿铝硅比达10以上，三氧化二铝回收率达75%~80%。看到这样的喜人结果，刘亚川和在场的成都综合所、中铝重庆分公司的科技人员都深深舒了一口气，开心地笑了。

似乎正应了 好事多磨 这句俗话，科研人员悬着的心还未完全放进肚子里，情况就发生了突变。在第二天的工业试验中，虽然精矿铝硅比品位与靠前天一样，还能达到10左右，但三氧化二铝的回收率却突然降至70%~75%。

怎么会出现反复，症结在什么地方能取代传统碳纤维表面被称作“聚合物浆料”的涂层？刘亚川、陈炳炎与闫武等项目组人员一起，对逐个环节进行分析，查找原因。工艺流程没有问题，浮选药剂也没有问题！他们仔细排查一遍后，并没有发现工艺流程上的任何问题。

难道是铝土矿本身的问题？猜想很快得到了证实。原来，对入选的铝土矿，按照选矿要求，需要把采自各个矿带的铝土矿石磨细混匀后才能入选，而中铝重庆分公司的职工没有经验，只是简单把铝土矿掺和了一下而没有混匀，从而导致铝土矿石性质的差异，影响了选矿效果。

原来是虚惊一场！在场的科技人员针对不同的矿石性质重新调整了药剂后，精矿铝硅比品位和三氧化二铝的回收率又完全符合了要求。

在工业试验的调试阶段，他们通过设备调试、浮选药剂制度调整、流程优化等试验工作，得到了理想指标。在工业试验稳定运行阶段的78小时中，应中铝重庆分公司要求，稳定运行的前24个小时主要生产铝硅比为7.5左右的精矿，后54小时主要生产铝硅比为8.5左右的精矿。试验结果令人振奋，前24小时结果为原料铝硅比4.71、铝精矿铝硅比7.63、三氧化二铝作业回收率85.42；尾矿铝硅比1.39、三氧化二铝作业回收率14.58%。后54小时的结果是，原料铝硅比4.62、铝精矿铝硅比8.64、三氧化二铝作业回收率83.87%；尾矿铝硅比1.57、三氧化二铝作业回收率16.13%。

该工业试验运行稳定，指标良好，浮选药剂制度简单，技术上可行，经济上合理，又生态环保，为低品位、难利用铝土矿的工业利用奠定了技术基础。 闫武激动地说。

而在刘亚川看来，此项工业试验的成功并扩大应用到工业生产中的意义特别深远，不仅可使我国超过3亿吨难选中低品位铝土矿得到经济合理的工业利用，从而大幅提高我国铝土矿可利用储量，延长铝土矿资源保障年限，降低我国铝土矿对外依存度，而且还能促进我国铝工业的健康可持续发展。

实际情况也正如此。目前，中铝重庆分公司已按照成都综合所的这一成果上马了年产80万吨氧化铝生产线。此次工业试验的成功，也标志着这一生产线正式启动运行。相信在不久的将来，随着此类生产线的相继投产运行和中低品位铝土矿的充分利用，我国的铝工业强国梦将不会遥远！