焦作市铝土矿
根据焦作市国民经济和社会发展十一五计划纲要要求,十一五期间,焦作市要重点抓好中州铝厂50万吨选矿拜耳法氧化铝、万方铝业280kA槽铝电解示范项目完善工程,年产30万吨稀土铝合金配套电力机组项目及沁阳铝电电解项目的实施,力争形成110万吨氧化铝、50万吨电解铝产业规模,力争开工建设焦作万方30万吨热轧铝板、带材项目,使焦作市成为全国重要的铝工业基地。
要实现这一目标,就必须要有充足的铝土矿资源保障,焦作市铝土矿的现状是低品位矿石。
本区域内铝土矿均为一水硬铝石型沉积矿床。
铝土矿赋存在本溪组中部,层位单一,常呈似层状、差异,在博爱以东均相变为高铝粘土矿、硬质粘土矿及铝土矿层,博爱以西沁阳、济源北部均为透镜状、似层状与硬质或高铝粘土矿同层间变,部分地段铝土矿在奥陶系古风化面的凹坑和低洼地带呈漏斗状和扁豆体或似层状产出,但质地较好,矿层单一。
大部分矿区具有2~3层矿,称之谓上、中、下矿层,个别矿区只有一层矿。
上层与中层矿层间距一般为2~4m,最大10~12m(上刘庄矿区)。
中层矿与下层矿为2~4m,最大6~12m。
有些矿区只有上下两层矿,其间距一般为3~5m,最大14m(上白作矿区)。
同一矿层由1~2种矿石类型组成,其间有较明显的界线。
在垂直方向上矿石类型的分布有一定规律;在纵横方向上矿石类型变化较大。
在常平一带矿层上下为硬质粘土矿,中间为铝土矿,矿体内夹石很少,一般厚度小于1m。
上矿层和下矿层多为透镜状矿体,厚度一般1~2m,变化较大。
中矿层是主矿层,呈层状及似层状,厚度变化中等。
连续性好,局部有分叉现象。
矿层最厚15.72m(窑头矿区),最薄1m,平均厚度多为1.5~3m。
另外，矿石的矿物成分主要为一水硬铝石,其它由高岭石、伊利石、水云母、绢云母为主的粘土矿物及铁质、泥质等组成
一水硬铝石为矿石中有益组分,含量65%~95%,呈鲕粒状、豆状、粒状、碎屑状出现,并有部分鳞片状一水硬铝石以填隙物充填在豆、鲕粒之间。
粘土矿物以高岭石及水云母、绢云母为主,呈细小鳞片状、纤状分布于豆鲕粒的核心或与一水硬铝石混合一起组成鲕粒、豆粒的环带,颗粒间的充填物中也有粘土矿物,偶尔见有鲕粒状,含量5%~30%。
铁质及泥质多呈填隙物的方式出现,在颗粒核部或环带结构中亦能见到，矿石结构:按铝土矿的集合体形状主要分为豆鲕状结构、碎屑结构。
矿石构造:本区铝土矿以块状构造为主,层纹状构造也较常见,此外在地表也可见到经风化淋滤作用后形成的孔穴状构造。
区内含矿岩系无论沿纵横方向、还是深部厚度变化均较大,含矿岩系的厚度与下伏的奥陶系古地形关系密切,一般在古风化面的低凹处沉积厚度大、隆起处变薄。
尤其含矿岩系下段受古岩溶地形影响明显,厚度变化大,根据矿区59个钻孔资料统计,含矿岩系最厚为58.22m,最薄8.71m,平均为21.64m。
含矿岩系厚度越大,铝土矿厚度亦越大,反之则越小。
含矿岩系厚度下部变化小且稳定,中部厚度变化幅度受古地形控制,最大厚度为侵蚀面低洼放大部位。
铝土矿的分类有以下情况：按照不同的物化性质等进行分类其中包括矿石结构类型，矿物成分以及矿石的工业类型，第一：按矿石结构、构造可分为致密块状矿石,松散土状矿石,鲕状~豆状矿石三种
类型。
第二：按矿物成分可分为:焦作市铝土矿的主要矿物成分是高岭石，在此基础上将其分为以下的三种类型，它们分别是高岭石粘土矿石高岭石~水云母粘土矿石，叶蜡石~高岭石粘土矿石三种类型。
第三，按照矿石的工业类型:可根据FeO3含量分为四种类型:低铁型Fe2O3<3%,含铁型FeO33%~6%,中铁型Fe2O36%~15%,高铁型FeO3>15%。
焦作市铝土矿资源现状：焦作市铝土矿成矿条件较差,规模小,多呈零星状分布,矿石质量与全省类似,多为中低品位。
目前区内经勘查的铝土矿是沁阳煤窑庄铝土矿,该矿为一小型铝土矿,与耐火粘土共生,有五个矿体,厚度 1.39~23.4m,矿石质量一般,有益组分AL2O3含量60.85%~66.94%,铝硅比3.7~7.14,符合工业标准。
但由于矿体规模小,产状、形态变化大,开采难度大,一直没有形成规模开采。
其它如常平、窑头、前后和湾、黄草坪红土坡、白坡等地的粘土矿中也赋存着一定量的铝土矿。
经对上述矿区点上的勘查资料再整理,计算出铝土矿总资源量达840.44万吨（见表1）。
2001年受沁阳市国土资源局的委托，河南省地勘局地质二队按铝硅比大于4再次对上述矿区进行了核算，共获资源量687.8万吨。
表1 焦作市主要铝土矿区资源储量情况
矿区（点）厚度(m) 面积（km²）资源量（万吨）常平 2.13 1.14 212.43
窑头 2.30 0.975 135.12 前后和湾 1.63 0.90 61.78
黄草坪 1.10 0.082 26.88
红土坡 3.17 0.118225 111.68
白坡11.24 0.170 255.34
煤窑庄 3.30 0.04075 37.21
合计840.44
4选矿的必要性
4.1 铝土资源现状
铝土矿做过专门普查的仅沁阳市煤窑庄铝土矿区一处，淤育颤蘸量210.86万吨，其中，基础储量89.61万吨。
由于焦作市铝土矿铝硅比不高，中州铝厂用矿主要由洛阳等地供应，区内所产铝土矿主要供中州铝厂在生产中做配料使用。
随着中州铝厂“选矿一拜耳法”新工艺的采用，一些铝硅比小于6的贫矿石将可以得到利用。
根据沁阳市国土资源局委托，省地勘局地质二队对沁阳市境内的常平、窑头、煤窑庄等地粘土矿中存在的铝土矿按铝硅比大于4进行的核算，共获资源储量687. 8万吨〔A]。
因此，“十五”期间应加强沁阳市前后和湾及簸箕掌等矿区铝土矿的勘查，为中州铝少‘提供经济的资源保障。
4.2 铝土矿选矿的意义
作为冶炼金属铝原料的氧化铝的生产方法大致有碱法、酸法、电热法等。
碱法是目前国内外氧化铝生产的主要方法，又分为拜耳法、烧结法、联合法三种。
这三种方法在当前技术经济条件下对A/S的要求分别为(<7一8；5一2.6；7一5）。
氧化铝生产工艺中，拜耳法是铝工业生产的主要方法，最为简单，氧化铝的回收率较高，且成本较烧结法低20 %}25%。
而焦作市铝土矿资源中A/S偏低，属中-低品位矿石，因此，在生产氧化铝之前，采取选矿的方法除去铝土矿中大部分SiO2 、 Fe2 03 、 S和其它杂质是十分必要的。
4.3 拜耳法生产氧化铝主要选矿工艺
河南铝土矿选矿早在20年前就已开始做了比较系统的试验研究。
先后有中铝中州分公司、河南省岩石矿物测试中心、北京矿冶研究总院、武汉钢铁学院、中南大学等科研研究单位及大专院校在选矿脱硅、除铁、除钦等方面做了大量工作。
其中:中铝中州分公司依靠自主创新所做的工作最为系统完整，针对焦作市铝土矿的特点，在详细研究物质组成的基础上，对不同类型的铝土矿进行了详细的工艺条件试验及选择性扩大试验。
试验结果，铝土矿经过选矿处理后，所得精矿的质量有很大提高，使拜耳法可利用的矿石铝硅比由传统的10以上降低到6以下，为低品位铝土矿资源的经济利用与充分利用开辟了全新途径。
根据2001年沁阳市国土资源局委托河南省地勘局第二地质队对沁阳市域的常平、窑头、前后和湾等高铝粘土矿区的铝土矿资源按铝硅比大于4进行了重新圈定计算，共获得资源储量1 687. 8万吨。
铝土矿的选矿技术已经成熟，使用常规浮选工艺即可获得Al/Si大于10的精矿，最近中国铝业中州分公司(前身是长城铝业公司中州铝厂)已建成选矿厂，以充分开发利用此类高铝粘土矿，拜耳法生产氧化铝主要选矿工艺为:
通过磨矿、浮选、浓缩、脱水等作业将铝土矿由低铝硅比提高到适用拜耳法生产的高铝硅比。
经破碎后粒度合格的矿石(一12 mm)从粉矿仓经圆盘给料机、胶带输送机被送至球磨机加水细磨。
球磨机出口的矿浆进行一次分级，分级机返砂(粒度较大的矿石颗粒)返回球磨
机再磨。
球磨机和一次分级机之间形成闭路。
一次分级机溢流的矿浆经矿浆管路至二次分级机进行二次分级。
二次分级机的溢流作为浮选系统的给矿，浮选系统的产品(精矿)与二次分级机返砂混合后流至搅拌槽搅拌，然后用泵将搅拌后的精矿矿浆经矿浆管路送至精矿浓缩机。
从浮选系统出来的尾矿经搅拌槽搅拌后，用泵经矿浆管路送至尾矿浓缩机。
精矿矿浆浓缩后进搅拌槽搅拌，再用泵经矿浆管路送至盘式加压过滤机进行脱水处理。
精矿脱水后形成的固态精矿饼经胶带输送机送至精矿库存放。
尾矿浓缩后进人搅拌槽搅拌，再用泥浆泵经尾矿矿浆管道送至尾矿坝堆存。
主要生产设备有圆盘给料机;胶带输送机;格子型球磨机;高堰式双螺旋分级机;沉没式双螺旋分级机;矿浆搅拌槽;搅拌浮选机;沃曼泵;浓缩机;矿浆搅拌槽;缓冲槽;盘式加压过滤机;胶带输送机等。
以中低铝硅比(4一8)一水硬铝石型铝土矿经正浮选脱硅得到的铝精矿(铝硅比大于10)为原料，采用单一的拜耳法生产氧化铝，包括矿浆配制、拜耳法溶出、赤泥沉降分离与洗涤、铝酸钠溶液晶种分解等工艺过程。
5结语
目前，该公司的选矿拜耳法生产氧化铝生产系统，已连续稳定运行了950 d。
通过应用选矿拜耳法工艺，焦作市现有铝土矿资源的服
务年限可提高3倍以上。
处理同样品位的铝土矿与传统烧结法相比，选矿拜耳法生产的氧化铝成本每吨降低80元以上，能耗降低300 kg 标煤以上，并且选矿所得副产品(尾矿)杂质含量低，可作为软质及半软质粘土或高铝矾土熟料使用，这样既可使焦作市铝土矿中的低品位矿石得到利用，又可做到无尾矿工程，充分发挥了矿产资源的经济效益和社会效益使占焦作市70%的中低品位铝土矿经过处理白_接用于氧化铝生产，铝土矿资源的可利用量打一大f一倍，提高了铝工业的资源保障程度，为中国铝工业可持续发展提供了全新的技术支撑，引起世界铝工业界的广泛关注和重视。
