铝土矿及伴生关键金属矿床的岩石(矿石)组成、成矿序列及成矿机理

大陆风化是地球表层系统中的关键过程,涉及多种能量形式(太阳能、风能、化学能和重力势能)和物理化学过程,是地球化学元素在地球不同层面(如岩石圈、水圈、生物圈和大气圈)之间迁移和重新分配的基础。在此过程中,异常的元素富集可形成工业级的风化淋滤矿床。风化淋滤矿床可进一步区分出风化矿床和沉积—淋滤型矿床2种类型。传统的矿床学和沉积学研究方法在理解风化淋滤矿床形成过程中存在局限性,特别是在解析成矿阶段和动态成矿过程方面仍不甚明晰,导致该类型矿床在基础研究和勘查方面长期存在亟待解决的一批问题。本研究在厘清大陆风化作用、风化壳(古风化壳)、土壤(古土壤)等概念的基础之上,对现代风化淋滤剖面(如广西贵港三水铝石矿床)和古老风化淋滤型矿床(如中国华南地区早石炭世—晚二叠世铝土矿床及沉积淋滤型稀土矿床)开展了系统的沉积学分析与对比工作。研究发现,风化淋滤矿床的结构组分主要包括碎屑、团粒与包粒、块状黏土等结构类型,分别对应碎屑状、包粒状、致密状矿石的形成。成岩过程主要依赖于氧化物矿物及黏土质的胶结与填隙作用。基于上述认识,提出了风化淋滤矿床的淋滤序列和剖面结构划分方案。该方案以风化剖面中渗流带与潜流带作为基本的划分依据,进一步区分出风化矿床序列与沉积—淋滤型矿床序列,两者主要以是否出现沉积单位作为主要识别标志。以古气候为主线分析了风化淋滤矿床的成因机理,并结合近年来质量平衡计算相关成果,总结了淋滤过程中元素迁移规律,将风化淋滤型矿床的成矿过程概括为成矿母质形成、成矿物质风化和后期改造3个阶段。

浅析靖西市新圩矿区新甲矿段沉积型铝土矿地质特征及控矿因素

铝土矿是广西的重点优势矿种,资源储量丰富,截至2020年,在查明的资源储量中,广西铝土矿占全国查明资源总量的17.37%,居全国第四位(《广西壮族自治区矿产资源总体规划(2021-2025年)》)。广西开发的铝土矿资源主要为堆积型铝土矿,而对沉积型铝土矿的勘查和开发较少。

试论遵义高铁铝土矿与低铁铝土矿的分带性及形成机制

遵义铝土矿带早石炭世沉积型铝土矿及其含铝岩系,皆沉积—堆积在紫云运动(晚泥盆世至早石炭世)时期形成的略微向南倾斜的夷平面上,其中的高铁铝土矿与低铁铝土矿具有明显分带性。铝土矿及其含矿岩系的原始物质,主要是由下奥陶统湄潭组伊利石页岩形成的含三水铝石的红土风化壳。铝土矿的分带性与红土风化壳物质搬运的距离有关,近处、高处为高铁铝土矿,远处、低处为低铁铝土矿。总体来看,搬运距离较短,属近源搬运、沉积—堆积而成的。

贵州清镇猫场铝土矿可溶性试验结果引发的思考

通过清镇猫场所作的低铁、低硫高铁和高硫铝土矿的可溶性试验,试验结果表明高硫铝土矿、高铁铝土矿在当前技术经济条件下均属于难利用铝土矿矿床。笔者介绍了黔中铝土矿带中难利用铝土矿的储量以及黔中地区主要分布在清镇、修文的铝土矿区及其勘查程度和不足之处;论述了国内及黔中地区铝土矿资源优势及坑采面临的困难,总结分析了黔中铝土矿存在的问题并提出合理的建议。

全球铝土矿资源分布特征、勘查开发格局及展望

铝用途非常广泛,是关乎中国经济社会快速发展的重要基础性原材料之一。全球铝土矿资源丰富,但大部分储量和产量高度集中于少数国家;中国铝土矿储量虽居世界前列,但世界占比仅为2.37%;中国是全球最大的铝土矿消费国,而国内铝土矿产量远不及需求,绝大部分依赖进口,对外依存度较高。为保障铝土矿资源的安全稳定供应,开展全球铝土矿资源的分布特征和勘查开发格局研究,对中国有效布局境外优质铝土矿资源的勘查开发合作和矿业投资具有重要意义。研究结果表明:①全球80%以上的铝土矿储量集中于几内亚、澳大利亚、巴西等9个国家;②亚洲和中国是全球大型-超大型铝土矿床数量最多的地区和国家;③拉丁美洲铝土矿勘查开发程度相对较高,大洋洲、非洲勘查开发程度相对较低;④近十年全球勘查新发现的重要铝土矿床主要分布在澳大利亚和几内亚;⑤全球铝土矿勘查热点国家主要为澳大利亚、几内亚和喀麦隆,全球铝土矿勘查增量也主要来自这三个国家;⑥澳大利亚、几内亚、中国等三国为全球贡献了70%的铝土矿年产量,全球前十大铝土矿矿业公司贡献了近40%的铝土矿年产量;⑦几内亚、澳大利亚、印度尼西亚等三国是全球主要的铝土矿出口国,中国是全球最大的铝土矿进口国;⑧全球铝土矿矿业并购较少,且高度集中于澳大利亚、牙买加两国。展望未来,全球铝土矿勘查找矿潜力和开发潜力巨大,全球铝土矿产量与需求量可能会持续上升,中国将持续为世界最大的铝土矿、原铝、精炼铝消费国。

重庆南川区大佛岩铝土矿床有益元素分布特征及可利用性评价

为了理清重庆市南川区大佛岩铝土矿床有益组分分布特征及伴生元素可利用性,本文通过剖面测量、实地调查和样品分析等工作方法,对南川区大佛岩铝土矿床及其伴生元素的分布特征进行了深入研究,并建立了矿产资源可利用性评价模型。Ga质量分数高值区呈北东向和近南北向分布,中西部Ga质量分数高,北东部Ga质量分数较低。Li质量分数在梁山组中上部最高,最高为致密状铝土矿,其次为铝土岩,土状铝土矿中较低。Li的富集与铝土岩的关系较为密切。稀土元素的富集部位更容易出现于赋矿地层底部。评价模型对矿区铝土矿资源的评价结果为可利用。在开发利用铝土矿资源的过程中,可以考虑回收利用Ga元素。但是,由于Li、Sc、REE元素受到选冶技术和选矿成本等因素的限制,现阶段回收利用技术上虽然可行,但经济性存在瓶颈。因此,在开发利用铝土矿资源的同时,还需要探索更经济的回收利用技术,以提高资源的利用率。本文所建立的评价模型结合了评价指标体系,可为铝土矿资源的利用和评价提供科学参考,同时也为其他矿产资源的评价提供借鉴。当然,对于评价指标的选择和权重的确定需要根据不同的矿产资源和应用场景进行调整、优化,才能更好地满足实际需求。

全球铝土矿贸易格局演化及中国贸易特征

我国铝土矿资源供给长期难以满足需求,需要从海外进口大量的优质铝土矿来满足国内需求。为了研究经济政策等要素对铝土矿国际贸易格局的影响,以2012—2022年全球铝土矿贸易额作为数据来源,运用复杂网络分析方法,构建了铝土矿贸易随机网络和加权网络,对全球铝土矿贸易格局演变、主要贸易国地位演变和中国铝土矿贸易网络特征进行研究。结果表明:(1)全球铝土矿贸易网络规模具有稳健性,但其贸易网络结构具有不对称性,国家之间的贸易联系较为分散,全球铝土矿贸易呈碎片化特征。(2)全球铝土矿贸易国家中,澳大利亚与中国分别为出入强度最大的国家,但二者中介控制能力均有待加强,印度的中介控制能力较强,起到“桥梁”的作用。(3)中国是全球第一大铝土矿进口国,出口贸易额排名也不断上升,且进出口市场格局均较为集中。未来中国扩大铝土矿进口市场格局,潜在可选范围较为广泛:一方面中国仍然可以继续对澳大利亚、印度尼西亚、巴西和圭亚那等传统贸易国家加大进口份额;另一方面,中国可以利用地缘优势加强对土耳其、印度等“一带一路”沿线国家的铝土矿进口。

豫西夹沟铝土矿床古地理环境分析

夹沟铝土矿赋存于奥陶系碳酸盐岩古风化剥蚀面上,含矿层位为上石炭统本溪组,为一大型铝土矿床。查阅前人对该区的研究成果,结合矿区大量基础资料,从矿床地质特征、沉积相、古气候、地球化学、生物生态等多角度开展综合研究,表明该区矿床古地理环境是气候湿热的近海陆交互环境。通过对其古地理环境的分析,提高该区古地理环境研究程度,也为后续矿山开发利用和矿区深部找矿提供指导。

河南岳村铝土矿床控矿因素及找矿方向

河南岳村铝土矿床含矿层位为上石炭统本溪组,赋存于奥陶系碳酸盐岩古风化剥蚀面上,为一大型铝土矿床。本文针对该矿床深部铝土矿的控矿因素及找矿方向研究空白,通过查阅前人研究成果、分析矿区大量基础资料,提出岳村铝土矿床是在特定的时期、古地形、古构造、古气候、成矿作用等因素综合作用下而形成,总结其找矿标志及方向,提出有针对性的找矿建议。

河南偃龙地区晚石炭世风化作用与铝土矿成矿过程

通过对偃龙地区铝土矿成矿的古地理环境特征、含矿岩系的岩相学特征、岩石矿物特征、成矿元素富集特征的研究,分析了晚石炭世本溪组铝土矿风化成矿作用的三个阶段脱硅富铝的动态变化过程,进而探讨了本区晚石炭世风化作用条件下的铝土矿成矿过程。研究结果认为,在风化作用为主的铝土矿成矿过程中,含矿母岩首先生成黏土矿物,然后当岩石中Al_(2)O_(3)含量接近35%时,开始生成以三水铝石为主的最初铝土矿,最后铝土矿在盖层覆盖下,在一定的温度压力条件下三水铝石转化为一水硬铝石,并最终形成“煤-黏土-铝土-铁质黏土”这种本溪组铝土矿系的典型结构。

基于离散元-机器学习的铝土矿矿柱强度预测方法

矿柱极限承载能力与矿柱尺寸参数密切相关,科学地预测矿柱强度是空场法安全高效开采铝土矿的关键。为了准确高效地预测矿柱强度,融合运用离散元方法(DEM)的模型参数化、样本数据强扩展性与机器学习(ML)方法的数据驱动优势,选取矿柱尺寸参数(长、宽、高)作为影响因子,开发了Grasshopper参数化建模电池组,实现了等块体密度的矿柱黏合块体模型(BBM)的参数化构建,结合矿体节理分布特征实测结果,利用3DEC程序构建了300组黏合块体-离散裂隙网络(BBM-DFN)矿柱离散元数值模型,开展了矿柱承载特性试验,监测并建立了机器学习数据集,且验证了此数据集的可靠性;分别以支持向量机(SVM)、BP神经网络、随机森林(RF)、高斯过程回归(GPR)4种算法构建了矿柱强度预测模型,根据回归类模型评价指标(判定系数R2、可解释方差E_(EVS)、平均绝对误差E_(MAE)、均方误差E_(MSE))开展了最优模型的评选,结合改进的量子粒子群智能优化算法(IQPSO)进一步优化模型,利用该模型建立了矿柱影响因子与强度之间的非线性映射关系。研究表明:由矿柱强度参数化模拟结果可知,随着矿柱宽高比增加强度显著提升,长宽比对强度影响幅度相对较小,当矿柱高度和横截面积相同时,不同截面矿柱承载能力依次为:正方形>长方形;当矿柱宽高比大于1时,方形截面矿柱强度影响因子敏感性主次顺序为:矿柱宽(长)度>矿柱高度;根据机器学习算法指标综合评价,SVM模型是矿柱强度预测的最佳模型(R^(2)=0.953、E_(EVS)=0.953、E_(MAE)=0.608、E_(MSE)=0.551),结合IQPSO算法优化后模型预测性能得到了进一步提升(R2=0.985、E_(EVS)=0.986、E_(MAE)=0.373、E_(MSE)=0.239);将IQPSO-SVM矿柱强度预测值与3种经典硬岩矿柱强度公式计算结果进行了讨论分析,得出了Hedley公式针对铝土矿强度计算不适用,Krau-land公式适用于宽高比小于4时,Esterhuizen公式可通过调整不连续因子(F)进行较为准确的强度计算。研究成果为硬岩矿柱强度的预测提供了一种解决方案,拓宽了矿柱(群)稳定性评价的思路。

世界铝土矿储量之王-几内亚世界铝工业原料国(一)

几内亚拥有世界第一高储量的铝土矿资源,其矿石储量占全世界矿石储量的四分之一,其矿石产量近十年增加迅速;未来几内亚的矿石产量将超过澳大利亚,将成为世界最大铝土矿供应国。几内亚现仅有一家氧化铝厂-俄铝弗里几亚氧化铝厂,2018年复产后,至今仍没有满产。几内亚没有电解铝及铝加工企业,国家的铝工业严重依赖铝土矿生产和出口;几内亚政府正积极优化几内亚的铝工业发展;未来,几内亚的铝工业将在世界铝工业中扮演越来越重要的角色。

煤系铝土矿中铀与钍富集特征及其自然伽马异常响应

山西省煤系铝土矿资源丰富,深部铝土矿资源评价正逐步开展,为进一步确定煤中铝资源禀赋,探求高效勘查方法,以山西孝义地区上石炭统煤系铝土矿层为研究对象,选取并采集了3个钻孔的37个样品,应用显微光学分析、XRD、SEM、XRF和ICP-MS等技术方法,在分析煤系铝土矿层沉积环境和成矿物源的基础上,研究铝土矿中铀(U)、钍(Th)元素的赋存状态与富集成因,探讨U、Th元素的地球化学特征与自然伽马异常的响应关系。结果表明,研究区铝土矿层形成于海相碱性弱氧化为主的沉积环境,沉积过程中存在氧化、弱氧化–弱还原和还原环境,且氧化还原条件不断发生微弱变化;铝土矿与其顶板黏土岩(矿)物源相似,主要源自酸性岩浆岩,而底板铁质岩的物源则与玄武岩或钙质泥岩有关;铝土矿层U、Th元素异常富集主要受控于物源母岩类型及铝土矿、黏土矿物和含钛矿物的吸附能力;铝土矿中富集的U、Th元素是自然伽马高异常的主要原因,且Th元素的贡献较U元素明显。研究结果对划分煤系铝土矿和围岩、确定煤系铝土矿的层位及推测矿体厚度具有实际意义,并对开展深部煤系铝土矿勘探与开发也具有理论指导意义。

开阳县大连土铝土矿地质特征及成矿分析

通过对开阳县大连土勘查区铝土矿的地质特征和成矿条件综合分析,揭示该区域铝土矿的成矿规律和潜力。通过地质填图、物探、钻探和样品测试等方法,初步查明了矿床的地质背景、矿体特征、矿石质量及加工选冶性能。研究结果表明,大连土铝土矿为沉积型矿床,具有较好的开发前景。

高硫高铁铝土矿悬浮焙烧同步脱硫除铁试验研究

中国铝土矿资源质量每况愈下,高品位铝土矿资源日渐枯竭,资源问题已成为中国铝工业发展的重要难题,而尚未得到工业规模开发利用的高硫高铁铝土矿属于难利用资源,具有巨大的潜在工业价值,对高硫高铁铝土矿开展脱硫除铁基础研究具有重要的理论与实际意义。针对广西高硫高铁铝土矿综合开发利用难题,采用“悬浮氧化焙烧—还原焙烧—磁选”工艺进行了系统的铝土矿脱硫除铁试验,并利用X射线衍射分析(XRD)、化学物相分析和X射线光电子能谱分析(XPS)等方法,研究了焙烧过程中矿物物相的转化。结果表明,矿物中主要含硫和含铁矿物为黄铁矿,采用“悬浮氧化焙烧—还原焙烧—磁选”工艺可同步实现硫元素的高效脱除和铁元素的富集分离。当悬浮氧化焙烧条件为焙烧温度700℃、焙烧时间40min、O2浓度40%、总气量600mL/min,可获得St为0.396%、脱硫率为98.10%的氧化焙烧产品;然后进行悬浮还原焙烧条件为焙烧温度550℃、焙烧时间20min、CO浓度20%、总气量600mL/min、磁场强度150kA/m时,可获得TFe为54.79%的铁精矿和St为0.248%、TFe为4.37和Al2O3含量为75.27%的富铝矿。此技术大幅度提高了高硫高铁铝土矿的Al2O3含量,有利于后续铝土矿溶出,达到了脱硫除铁提铝的技术目标。该工艺为该类难选高硫高铁铝土矿资源的高效利用提供了一种新的技术途径。

高硫高铁铝土矿脱硫除铁研究进展

铝是人们现代生活中重要的金属材料,铝土矿是生产铝的主要原料,随着国内铝工业的持续发展,铝土矿资源的需求量在逐年增加。但国内铝土矿资源品质较低,供给不足,铝土矿对外依存度较高,严重制约了我国铝资源的供应安全,对我国铝工业的可持续性发展产生较大威胁。为了应对我国高品质铝土矿资源的匮乏问题,开发高硫高铁等复杂难选铝土矿资源,对确保我国铝土矿资源的战略安全至关重要。我国高硫高铁等复杂铝土矿资源量大,约15亿t以上,并伴生其他战略金属资源,目前亟待高效开发,利用先进工艺可实现此类典型贫杂铝土矿的工业化应用。铝土矿中过多的硫杂质和铁杂质会对拜耳法提铝工艺产生不可忽视的影响,如腐蚀设备和管道、增加碱耗和赤泥量、影响氧化铝的质量等。因此,从我国高硫高铁铝土矿的资源现状及特点入手,综述了高硫高铁铝土矿脱硫除铁工艺现阶段的研究进展,总结了浮选脱硫、预焙烧脱硫、生物法脱硫、湿法脱硫等主要脱硫技术及物理法除铁、化学法除铁、生物法除铁等主要除铁技术,探讨了各种工艺的工业化应用水平并列举了几个典型高硫高铁铝土矿的工业化应用实例,将为我国开发利用复杂铝土矿资源提供理论支撑,使难利用铝资源得到有效利用,降低我国对国外铝资源的依赖水平,提高铝土矿资源的保障力。

平果铝土矿

铝土矿是指工业能够利用,以三水铝石[Al_(2)O_(3)·3H_(2)O]、一水铝石[Al_(2)O_(3)·H_(2)O]为主要矿物的矿石统称,是生产金属铝的最佳原料。平果铝土矿位于广西平果市,属岩溶堆积型铝土矿,拥有那豆、太平、教美、新安、果化等5个矿区,面积1750平方千米,矿石品位高、储量大、质量优,大部分为露天矿,易开采。广西铝土矿保有资源量6.58亿吨,占全国保有资源量的12.63%,居全国第四。其中,平果市铝土矿保有资源储量1.29亿吨,占全区保有资源储量的19.64%。

东南亚中南半岛地区红土型铝土矿地质特征及成矿模式

东南亚中南半岛地区铝土矿资源丰富,目前已探明铝土矿资源储量达30亿吨,已经成为世界重要的铝土矿产地;其中以越南最为丰富,老挝、柬埔寨次之。铝土矿以红土型铝土矿为主,可占资源总量的80-90%,铝土矿矿石质量好,具高铝硅比,矿体埋藏浅、易于开采。

贵州省红光坝铝土矿水文地质条件分析及涌水量预测

在对红光坝铝土矿水文地质分析基础上,通过对泉水和降雨的长期观察,基于频率分析法对矿区涌水量进行预测。首先,通过对铝土矿水文地质特征进行分析,总结了其特点和存在的问题。然后,利用相关数据和模型,对涌水量进行预测,并将其与实际情况进行对比。研究结果表明,水文地质分析结果可以为铝土矿的开采和管理提供重要依据,预测涌水量有助于减少事故风险和提高生产效率。研究成果可以为相关行业和领域提供指导和参考。

瓜尔胶处理铝土矿矿泥强度特性及微观机制

生物聚合物作为一种新型环境友好的土壤处理及改良材料,即使使用量很小,也能对土体具有显著的强化作用,因此近年来得到了广泛的运用。本文对不同胶土比(0%、1%、1.5%和2%)瓜尔胶处理的铝土矿矿泥试样进行了界限含水率测试、快剪试验、核磁共振试验(NMR)和扫描电镜(SEM)等室内试验。试验结果表明,随着生物聚合物的增加,铝土矿矿泥的液塑限及抗剪强度均有所提高,其中2%瓜尔胶含量的铝土矿泥液限提升了26%,黏聚力提升了182%。NMR试验表明了瓜尔胶能够使铝土矿矿泥试样的含水量增大,且其内部会出现大孔隙。而SEM图证实了瓜尔胶和铝土矿矿泥颗粒形成瓜尔胶—铝土矿矿泥基质,从而提高了液塑限及抗剪强度。