在地球豐富的礦產資源寶庫中，鋁土礦憑借其不可替代的地位，成為現代工業發展的重要基石。作為提煉金屬鋁的主要原料，鋁土礦不僅支撐著龐大的鋁產業，還在建筑、交通、電子等眾多領域發揮著關鍵作用。深入了解鋁土礦的特性與應用，有助于我們認識它在推動社會進步和科技發展中扮演的重要角色。
PART 01
化學組成與礦物成分
鋁土礦并非單一礦物，而是以鋁的氫氧化物為主要成分的多礦物集合體，其化學組成復雜，主要化學成分為Al?O?、SiO?、Fe?O?、TiO?、H?O等。根據所含主要礦物的不同，鋁土礦可分為三水鋁石型、一水軟鋁石型和一水硬鋁石型。三水鋁石的化學式為 Al(OH)?，一水軟鋁石為γ- AlO (OH)，一水硬鋁石則是α- AlO (OH)。在實際的鋁土礦中，往往是幾種礦物共存，只是不同類型的鋁土礦中，主要礦物占比有所差異。例如，我國的鋁土礦以一水硬鋁石型為主，這類鋁土礦氧化鋁含量通常在40%-75%之間，同時含有一定量的二氧化硅等雜質。
物理性質
從外觀上看，鋁土礦的顏色豐富多樣，常見的有白色、灰色、黃色、紅色、褐色等，這主要是由于其中所含雜質成分及含量的不同所致。其條痕為白色，光澤一般為土狀或暗淡光澤。硬度方面，硬度較小，莫氏硬度在1-3之間，質地相對疏松。密度通常在2.0-2.7g/cm3，整體比重較輕。此外，鋁土礦不具有明顯的解理，斷口呈參差狀或土狀。
PART 02
鋁土礦的形成與分布
鋁土礦的形成與復雜的地質作用密切相關，主要通過兩種地質過程形成。一種是風化作用，富含鋁硅酸鹽的巖石在長期的風化作用下，鋁硅酸鹽礦物被分解，鋁元素逐漸富集。在濕熱的氣候條件下，風化作用更為強烈，有利于鋁土礦的形成。另一種是沉積作用，風化產物中的鋁質物質經過搬運，在適宜的環境中沉積下來，經過漫長的地質時期，逐漸形成鋁土礦礦床。
鋁土礦在全球分布廣泛，主要集中在幾內亞、澳大利亞、巴西、牙買加、印度等國家。幾內亞是世界上鋁土礦儲量最豐富的國家，已探明儲量超過740億噸，占全球總儲量的25%左右。澳大利亞緊隨其后，儲量豐富且品質優良，其鋁土礦產量長期位居世界前列，是全球重要的鋁土礦出口國。巴西的鋁土礦資源也十分可觀，擁有多個大型鋁土礦礦床。
中國的資源狀況
我國鋁土礦資源總量較為可觀，但分布不均衡，主要集中在山西、貴州、河南和廣西四個省份，這四個省份的儲量占全國總儲量的 90% 以上。其中，山西是我國鋁土礦儲量最大的省份，以沉積型鋁土礦為主。然而，我國鋁土礦存在品位較低、礦石類型復雜的問題，多數為一水硬鋁石型，開采和冶煉難度相對較大。
PART 03
鋁土礦的廣泛應用
鋁土礦最主要的應用是用于生產金屬鋁。金屬鋁具有密度小、強度高、導電性好、抗腐蝕性能強等諸多優良特性，在眾多領域得到廣泛應用。在航空航天領域，鋁合金是制造飛機機身、機翼、發動機部件等的關鍵材料，能夠有效減輕飛機重量，提高飛行性能。在汽車制造行業，鋁的應用越來越廣泛，用于制造發動機、車身框架等部件，有助于降低汽車重量，提高燃油經濟性和減少尾氣排放。
除了用于生產金屬鋁，鋁土礦在非冶金領域也有重要應用。在耐火材料行業，鋁土礦經過高溫煅燒后制成的高鋁礬土熟料，是生產耐火磚、不定形耐火材料的重要原料，廣泛應用于鋼鐵、水泥、玻璃等高溫工業領域。在化學工業中，鋁土礦可用于生產硫酸鋁、聚合氯化鋁等化工產品，這些產品在水處理、造紙、印染等行業發揮著重要作用。此外，鋁土礦還可用于生產磨料、陶瓷等產品。
鋁土礦的開采方法主要取決于礦床的賦存條件。對于埋藏較淺的露天礦床，通常采用露天開采的方式。這種方法利用大型機械設備，如挖掘機、裝載機、自卸卡車等，直接將覆蓋在礦層上的表土和巖石剝離，然后開采鋁土礦礦石。露天開采具有開采效率高、成本低、安全性好等優點，但會對地表環境造成較大破壞，需要做好土地復墾和生態修復工作。
對于埋藏較深的地下礦床，則采用地下開采的方式。常見的地下開采方法有房柱法、分層充填法等。地下開采能夠減少對地表環境的影響，但開采成本較高，作業環境復雜，安全風險較大。
從礦山開采出來的鋁土礦原礦，需要經過一系列加工才能成為可用的產品。首先是選礦環節，通過破碎、磨礦、浮選、磁選等工藝，去除雜質，提高鋁土礦的品位。例如，對于含硅量較高的鋁土礦，常采用浮選法添加特定的浮選藥劑，將鋁礦物與硅礦物分離。
選礦后的鋁土礦精礦進入冶煉環節。目前，工業上主要采用拜耳法來生產氧化鋁。拜耳法的基本原理是用氫氧化鈉溶液在高溫高壓條件下溶出鋁土礦中的氧化鋁，使氧化鋁與溶液中的其他雜質分離，然后通過降溫、添加晶種等操作，使溶液中的氧化鋁以氫氧化鋁的形式析出，最后經過煅燒，將氫氧化鋁轉化為氧化鋁 。得到的氧化鋁可進一步通過電解法提煉出金屬鋁。
某鋁土礦原礦磨至-45μm細度，經平板+漿料+超導磁選。試驗流程見圖1，試驗結果見表1。
圖1 試驗流程圖
表1 選礦試驗結果
原礦磨至-45μm細度經平板+漿料+超導磁選，得產率62.75%、Fe2O3 0.68%、TiO2 0.08%、Al2O3 67.86%、SiO2 4.55%的精礦產品。
