“像雞肋一樣，食之無味，棄之可惜。”一提到鋁硅比為5以下的低品位鋁土礦，業內人士就會不由自主地發出這樣的感慨。
而如今，隨著中國地質科學院礦產資源綜合利用研究所(以下簡稱成都綜合所)對重慶地區中低品位鋁土礦擴大連續試驗的成功，以及“黔渝地區中低品位鋁土礦鐵礦可利用性評價”項目順利通過專家組的評審驗收，這些過去幾乎等同于廢石的低品位鋁土礦將成為“香餑餑”了。
“我們對重慶地區中低品位鋁土礦的選礦工藝研究，已進行了擴大連續試驗，結果十分理想，得到了中國鋁業公司的高度肯定。”成都綜合所所長劉亞川十分興奮地說，“我國鋁土礦的平均品位(鋁硅比)在4~5左右，如果這一成果得以推廣應用，將使我國數億噸低品位鋁土礦徹底"翻身"。”
“雞肋”遍地“食無味”
我國鋁土礦資源相對比較豐富。根據國土資源部公布的資料，截至2008年底，全國查明鋁土礦產地425處，保有資源儲量為32.23億噸，分布于20個省(區)，主要集中地為：山西9.95億噸(基礎儲量1.15億噸)、廣西5.10億噸(基礎儲量1.35億噸)、貴州5.10億噸(基礎儲量2.05億噸)和河南6.96億噸(基礎儲量2.03億噸)，這4省區合計查明鋁土礦資源儲量27.11億噸(基礎儲量6.58億噸)，約占全國查明鋁土礦資源儲量的86.6%，基礎儲量的89.5%。
“盡管我國的鋁土礦資源相對豐富，但特殊的礦石性質和占多數的中低品位礦石，直接決定了其開發利用難度的增加，所以，實際上適合經濟開采和利用的鋁土礦資源量比較少。”劉亞川介紹，我國鋁土礦主要以高嶺石-一水硬鋁石型為主，約占總儲量的98%，屬于高鋁高硅低鐵難溶性礦石，鋁硅比偏低，約在4～6之間，溶出性能差。高鋁硅比(A/S8)的礦石很少，鋁硅比大于9的礦石僅占18.5%，其余80%以上的鋁土礦均為中低品位。鋁土礦礦石中氧化鋁平均含量為40%～60%，礦石中主要礦物嵌布粒度細小，嵌鑲關系密切，洗選困難。
我國鋁土礦資源品位(鋁硅比)較低，這不僅造成了洗選利用困難，還造成了氧化鋁生產工藝復雜，增加了氧化鋁生產的難度和生產成本。據了解，由于我國大部分鋁土礦屬中低品位礦，如果直接用單純的拜耳法處理，將造成堿耗高、溶出率差、成本急劇升高，特別是我國鋁土礦中還含有伊利石等硅礦物，不能通過簡單的預脫硅予以去除，這些礦物在礦漿升溫預熱過程中易于發生反應，在換熱面上析出鈉硅渣，成為結疤，使傳熱系數迅速下降。
“根據我國鋁土礦資源的特點，一些科研單位和礦山企業相應開發出了燒結法和混聯法等技術以降低堿耗、提高氧化鋁的回收率，從而形成了我國2005年以前90%的氧化鋁生產能力。但是這兩種方法均需采用燒結法，這造成生產系統復雜龐大、基建投資增加、能耗高、難于控制、產品質量較差等一系列問題，其經濟性不佳。”成都綜合所副研究員閆武介紹說。
值得一提的是，我國的鋁土礦共(伴)生組分多，主要共生礦產有耐火黏土、石灰巖、鐵礦等，伴生組分有鎵、釩、鋰、鈦及稀土元素等，這無疑對如何使其綜合開發利用提出了新的課題。
“鋁工業是我國的基礎產業，經濟建設對鋁土礦的需求量很大，而我國又大多數是中低品位的鋁土礦。隨著鋁土礦供礦品位下降的趨勢日益加劇，燒結法的比例上升，礦石消耗、堿耗、能耗增加，循環效率和產出率降低，技術經濟指標惡化，生產成本將明顯上升，這將對我國氧化鋁工業的生產成本和競爭力產生嚴重的影響。”劉亞川說，“更重要的是，我國許多鋁土礦資源因品位低難以利用，不得不從國外大量進口鋁土礦。如何有效利用鋁硅比5以下的中低品位鋁土礦，解決我國鋁土礦資源相對不足的難題，已成為當務之急。”
科技攻關“貧”變“富”
立足國家整體戰略，加強對中低品位鋁土礦開發利用技術的研究，是公益性地質單位義不容辭的責任。成都綜合所在2009年底就開始謀劃此項工作，并在2010年初在中國地質調查局的支持下，開展了地質礦產調查評價工作項目。
該項目的主要任務是：以黔渝地區中低品位鋁土礦、高磷難選鐵礦為研究對象，開展礦石工藝礦物學研究，查清礦石的物質組成、有用礦物的賦存狀態和嵌布特征;采用先進的選冶技術、工藝和設備，開發適合該類型礦石性質的選冶新工藝、新藥劑;對該地區中低品位鐵、鋁礦石進行可利用性評價研究，研發適應該類礦石的加工工藝、合理流程，確定技術經濟指標，使該地區同類中低品位鋁土礦、難選鐵礦得到合理利用，增加國家鋁鐵資源儲量，為同類礦石的開發利用提供技術支撐。
據記者了解，之所以選擇重慶的中低品位鋁土礦進行研究，不僅因為重慶地區鋁土礦儲量大，礦石以低品位礦石為主，還在于重慶有中鋁公司重慶分公司、博賽礦業等礦業公司，當地的鋁工業發展亟需一種中低品位鋁土礦高效利用技術。
“當時，重慶市委、市政府提出打造"千億元鋁產業鏈"的戰略部署，如何解決重慶鋁土礦鋁硅比低、礦石難選而帶來的生產成本高、企業效益差的問題，已成為重慶實施"千億元鋁產業鏈"的關鍵。”劉亞川說。
憑心而論，對中低品位鋁土礦的利用研究，成都綜合所并不占優勢，而且以前許多科研單位多次對重慶地區的中低品位鋁土礦進行過研究，效果均不理想。在一些科研人員顧慮的眼光中，劉亞川和主管科研的副所長陳炳炎力排眾議，抱著為國家戰略全局考慮的思想，毅然決定實施此項目。
項目確定后，該所選派精兵強將，指派年輕有為的70后副研究員閆武具體負責該項目。1977年出生、中南大學選礦專業畢業的閆武2001年分配來到該所，此前一直在做釩鈦磁鐵礦的科研工作，對鋁土礦并不熟悉。但之后的實踐證明，正因為閆武對鋁土礦不熟悉，反而使其有了“初生牛犢不怕虎”的銳氣，少了幾分掣肘，更容易跳出傳統思想的“框框”。
閆武跟項目組人員一起，通過對重慶地區中低品位鋁土礦進行研究分析后認為，該地區的鋁土礦含硫含硅高，脫硅十分困難。針對這一難點，他們圍繞脫硅這一關鍵環節，確定了浮選脫硅工藝流程。
浮選脫硅關鍵是藥劑的選擇。為了研發合適的藥劑，閆武在兩眼一抹黑的情況下，憑經驗看現象，在一次次試驗、一次次失敗中不斷積累著經驗。有時他正在外面忙其他事情，腦子里忽然閃出一個新的想法，馬上就趕到試驗室進行試驗。功夫不負有心人，在先后進行了四五十次試驗后，最后終于成功研發出了合適的藥劑。
“浮選與重選相比更高效，而浮選的核心是藥劑的研發。如果藥劑過關了，設備、工藝就可以簡單，利于成本下降。”閆武說，“現在對藥劑的要求很嚴格，要求無毒，對環境不產生污染，同時還要從經濟角度考慮，想法選用大宗原材料，以降低藥劑生產成本，確實很難。”
其實，在項目剛開始時，閆武僅用了半年時間就研發出了新的藥劑，各項技術指標也基本符合要求，但這一藥劑應用在低硫的中低品位鋁土礦可以，而對高硫的中低品位鋁土礦效果卻并不太理想。對科研工作精益求精、追求完美的閆武最后還是忍痛放棄了這種藥劑。
“浪費了大半年心血才研發出的藥劑，說拋棄就拋棄了，當時還真舍不得。”現在回想起來，閆武還有點痛心，“不過，我們最終研發出的藥劑效果更好，適用范圍更廣，不論高硫還是低硫的中低品位鋁土礦，都很適用。”
閆武他們最終成功了，最后確定的“選礦-拜耳法”工藝，使黔渝地區中低品位鋁土礦利用問題徹底得到了解決。
實際上，閆武項目組之所以能成功，還得益于該所領導的支持。閆武在基本完成了該項目的研發工作后，通過查詢才知道，類似的項目在許多科研單位已進行了多年，但一直沒有突破。
“許多科研單位對中低品位鋁土礦利用進行過多年研究，但都沒有實質性突破，所確定的工藝流程往往能耗大、成本高，使企業處于虧損狀態。但是因為相關資料缺乏，我當時根本不知道這一情況。”現在回想起來，閆武笑笑說，“如果當時我知道這些情況，也許就不敢承擔這個項目了。”
該項目的成功，對成都綜合所及閆武本人來說都是一個極大的鼓舞。在此基礎上，成都綜合所又繼續擴大科研工作，于2012年9月實施了“滇渝地區中低品位鋁土礦及其伴生資源合理利用技術研究”項目，以加強對中低品位鋁土礦及其伴生資源的綜合利用研究。
“廢石成金”產業興
實際上，成都綜合所剛開始啟動此項目時，許多科研單位包括礦山企業并不看好。而在2011年該項目取得突破后，立即引起了中鋁重慶分公司乃至總部的高度重視，他們派人全程參與了該項目的后期試驗工作。
對中鋁重慶分公司來說，該項目的成功無疑是久旱逢甘霖。因原先的工藝成本太高而導致虧損，他們只能守著上億噸的中低品位鋁土礦而無所適從。所以，當他們得到該項目的初試結果后，激動不已，主動上門與成都綜合所溝通。就在記者采訪閆武時，該公司又主動打電話過來，邀請他到公司就鋁土礦的選礦工藝流程進行商談。
在今年9月份該所進行的擴大連續性試驗過程中，中鋁重慶分公司從取樣到試驗，全過程派人參加。試驗研究結果為：對鋁硅比為5左右的鋁土礦，精礦鋁硅比大于10、氧化鋁回收率80%～87%；對鋁硅比為4.5左右的鋁土礦，精礦鋁硅比大于9、氧化鋁回收率大于75%；對鋁硅比為3左右的鋁土礦，精礦鋁硅比大于7、氧化鋁回收率60%～73%；對鋁硅比為1.9的極低品位鋁土礦，精礦鋁硅比大于7、氧化鋁回收率大于60%；鋁精礦在不加任何絮凝劑的條件下，過濾快速，濾餅含水量低，解決了鋁精礦過濾難題。
“研究結果表明，重慶大部分低品位、難利用鋁土礦是可以通過"選礦-拜耳法"工藝得到經濟利用的。”閆武說，“試驗研制了高效浮選藥劑，使選礦取得了較好的技術指標，完善了低品位鋁土礦利用工藝，達到了研究目標，為我國數億噸低品位鋁土礦經濟、高效利用奠定了技術基礎。我們下一步還要繼續優化藥劑配方，爭取早日實現工業化。”
既能高效利用中低品位鋁土礦，又經濟環保。這項成果的研發成功，為中鋁重慶分公司今后的發展奠定了堅實的資源基礎。據了解，目前該公司正準備按照成都綜合所的這一成果上馬年產80萬噸氧化鋁的生產線。而對重慶市委、市政府提出的打造“千億元鋁產業鏈”戰略部署來說，這更是個好消息，將從根本上解決重慶地區鋁土礦資源保障問題。
“更重要的是，這項成果還可以輻射推廣到全國，有效盤活我國近3億噸的中低品位鋁土礦，對提高我國的鋁土礦資源保障能力、促進鋁工業健康持續發展、保證國家戰略安全等都有著十分重要的意義。”劉亞川最后說。
而如今，隨著中國地質科學院礦產資源綜合利用研究所(以下簡稱成都綜合所)對重慶地區中低品位鋁土礦擴大連續試驗的成功，以及“黔渝地區中低品位鋁土礦鐵礦可利用性評價”項目順利通過專家組的評審驗收，這些過去幾乎等同于廢石的低品位鋁土礦將成為“香餑餑”了。
“我們對重慶地區中低品位鋁土礦的選礦工藝研究，已進行了擴大連續試驗，結果十分理想，得到了中國鋁業公司的高度肯定。”成都綜合所所長劉亞川十分興奮地說，“我國鋁土礦的平均品位(鋁硅比)在4~5左右，如果這一成果得以推廣應用，將使我國數億噸低品位鋁土礦徹底"翻身"。”
“雞肋”遍地“食無味”
我國鋁土礦資源相對比較豐富。根據國土資源部公布的資料，截至2008年底，全國查明鋁土礦產地425處，保有資源儲量為32.23億噸，分布于20個省(區)，主要集中地為：山西9.95億噸(基礎儲量1.15億噸)、廣西5.10億噸(基礎儲量1.35億噸)、貴州5.10億噸(基礎儲量2.05億噸)和河南6.96億噸(基礎儲量2.03億噸)，這4省區合計查明鋁土礦資源儲量27.11億噸(基礎儲量6.58億噸)，約占全國查明鋁土礦資源儲量的86.6%，基礎儲量的89.5%。
“盡管我國的鋁土礦資源相對豐富，但特殊的礦石性質和占多數的中低品位礦石，直接決定了其開發利用難度的增加，所以，實際上適合經濟開采和利用的鋁土礦資源量比較少。”劉亞川介紹，我國鋁土礦主要以高嶺石-一水硬鋁石型為主，約占總儲量的98%，屬于高鋁高硅低鐵難溶性礦石，鋁硅比偏低，約在4～6之間，溶出性能差。高鋁硅比(A/S8)的礦石很少，鋁硅比大于9的礦石僅占18.5%，其余80%以上的鋁土礦均為中低品位。鋁土礦礦石中氧化鋁平均含量為40%～60%，礦石中主要礦物嵌布粒度細小，嵌鑲關系密切，洗選困難。
我國鋁土礦資源品位(鋁硅比)較低，這不僅造成了洗選利用困難，還造成了氧化鋁生產工藝復雜，增加了氧化鋁生產的難度和生產成本。據了解，由于我國大部分鋁土礦屬中低品位礦，如果直接用單純的拜耳法處理，將造成堿耗高、溶出率差、成本急劇升高，特別是我國鋁土礦中還含有伊利石等硅礦物，不能通過簡單的預脫硅予以去除，這些礦物在礦漿升溫預熱過程中易于發生反應，在換熱面上析出鈉硅渣，成為結疤，使傳熱系數迅速下降。
“根據我國鋁土礦資源的特點，一些科研單位和礦山企業相應開發出了燒結法和混聯法等技術以降低堿耗、提高氧化鋁的回收率，從而形成了我國2005年以前90%的氧化鋁生產能力。但是這兩種方法均需采用燒結法，這造成生產系統復雜龐大、基建投資增加、能耗高、難于控制、產品質量較差等一系列問題，其經濟性不佳。”成都綜合所副研究員閆武介紹說。
值得一提的是，我國的鋁土礦共(伴)生組分多，主要共生礦產有耐火黏土、石灰巖、鐵礦等，伴生組分有鎵、釩、鋰、鈦及稀土元素等，這無疑對如何使其綜合開發利用提出了新的課題。
“鋁工業是我國的基礎產業，經濟建設對鋁土礦的需求量很大，而我國又大多數是中低品位的鋁土礦。隨著鋁土礦供礦品位下降的趨勢日益加劇，燒結法的比例上升，礦石消耗、堿耗、能耗增加，循環效率和產出率降低，技術經濟指標惡化，生產成本將明顯上升，這將對我國氧化鋁工業的生產成本和競爭力產生嚴重的影響。”劉亞川說，“更重要的是，我國許多鋁土礦資源因品位低難以利用，不得不從國外大量進口鋁土礦。如何有效利用鋁硅比5以下的中低品位鋁土礦，解決我國鋁土礦資源相對不足的難題，已成為當務之急。”
科技攻關“貧”變“富”
立足國家整體戰略，加強對中低品位鋁土礦開發利用技術的研究，是公益性地質單位義不容辭的責任。成都綜合所在2009年底就開始謀劃此項工作，并在2010年初在中國地質調查局的支持下，開展了地質礦產調查評價工作項目。
該項目的主要任務是：以黔渝地區中低品位鋁土礦、高磷難選鐵礦為研究對象，開展礦石工藝礦物學研究，查清礦石的物質組成、有用礦物的賦存狀態和嵌布特征;采用先進的選冶技術、工藝和設備，開發適合該類型礦石性質的選冶新工藝、新藥劑;對該地區中低品位鐵、鋁礦石進行可利用性評價研究，研發適應該類礦石的加工工藝、合理流程，確定技術經濟指標，使該地區同類中低品位鋁土礦、難選鐵礦得到合理利用，增加國家鋁鐵資源儲量，為同類礦石的開發利用提供技術支撐。
據記者了解，之所以選擇重慶的中低品位鋁土礦進行研究，不僅因為重慶地區鋁土礦儲量大，礦石以低品位礦石為主，還在于重慶有中鋁公司重慶分公司、博賽礦業等礦業公司，當地的鋁工業發展亟需一種中低品位鋁土礦高效利用技術。
“當時，重慶市委、市政府提出打造"千億元鋁產業鏈"的戰略部署，如何解決重慶鋁土礦鋁硅比低、礦石難選而帶來的生產成本高、企業效益差的問題，已成為重慶實施"千億元鋁產業鏈"的關鍵。”劉亞川說。
憑心而論，對中低品位鋁土礦的利用研究，成都綜合所并不占優勢，而且以前許多科研單位多次對重慶地區的中低品位鋁土礦進行過研究，效果均不理想。在一些科研人員顧慮的眼光中，劉亞川和主管科研的副所長陳炳炎力排眾議，抱著為國家戰略全局考慮的思想，毅然決定實施此項目。
項目確定后，該所選派精兵強將，指派年輕有為的70后副研究員閆武具體負責該項目。1977年出生、中南大學選礦專業畢業的閆武2001年分配來到該所，此前一直在做釩鈦磁鐵礦的科研工作，對鋁土礦并不熟悉。但之后的實踐證明，正因為閆武對鋁土礦不熟悉，反而使其有了“初生牛犢不怕虎”的銳氣，少了幾分掣肘，更容易跳出傳統思想的“框框”。
閆武跟項目組人員一起，通過對重慶地區中低品位鋁土礦進行研究分析后認為，該地區的鋁土礦含硫含硅高，脫硅十分困難。針對這一難點，他們圍繞脫硅這一關鍵環節，確定了浮選脫硅工藝流程。
浮選脫硅關鍵是藥劑的選擇。為了研發合適的藥劑，閆武在兩眼一抹黑的情況下，憑經驗看現象，在一次次試驗、一次次失敗中不斷積累著經驗。有時他正在外面忙其他事情，腦子里忽然閃出一個新的想法，馬上就趕到試驗室進行試驗。功夫不負有心人，在先后進行了四五十次試驗后，最后終于成功研發出了合適的藥劑。
“浮選與重選相比更高效，而浮選的核心是藥劑的研發。如果藥劑過關了，設備、工藝就可以簡單，利于成本下降。”閆武說，“現在對藥劑的要求很嚴格，要求無毒，對環境不產生污染，同時還要從經濟角度考慮，想法選用大宗原材料，以降低藥劑生產成本，確實很難。”
其實，在項目剛開始時，閆武僅用了半年時間就研發出了新的藥劑，各項技術指標也基本符合要求，但這一藥劑應用在低硫的中低品位鋁土礦可以，而對高硫的中低品位鋁土礦效果卻并不太理想。對科研工作精益求精、追求完美的閆武最后還是忍痛放棄了這種藥劑。
“浪費了大半年心血才研發出的藥劑，說拋棄就拋棄了，當時還真舍不得。”現在回想起來，閆武還有點痛心，“不過，我們最終研發出的藥劑效果更好，適用范圍更廣，不論高硫還是低硫的中低品位鋁土礦，都很適用。”
閆武他們最終成功了，最后確定的“選礦-拜耳法”工藝，使黔渝地區中低品位鋁土礦利用問題徹底得到了解決。
實際上，閆武項目組之所以能成功，還得益于該所領導的支持。閆武在基本完成了該項目的研發工作后，通過查詢才知道，類似的項目在許多科研單位已進行了多年，但一直沒有突破。
“許多科研單位對中低品位鋁土礦利用進行過多年研究，但都沒有實質性突破，所確定的工藝流程往往能耗大、成本高，使企業處于虧損狀態。但是因為相關資料缺乏，我當時根本不知道這一情況。”現在回想起來，閆武笑笑說，“如果當時我知道這些情況，也許就不敢承擔這個項目了。”
該項目的成功，對成都綜合所及閆武本人來說都是一個極大的鼓舞。在此基礎上，成都綜合所又繼續擴大科研工作，于2012年9月實施了“滇渝地區中低品位鋁土礦及其伴生資源合理利用技術研究”項目，以加強對中低品位鋁土礦及其伴生資源的綜合利用研究。
“廢石成金”產業興
實際上，成都綜合所剛開始啟動此項目時，許多科研單位包括礦山企業并不看好。而在2011年該項目取得突破后，立即引起了中鋁重慶分公司乃至總部的高度重視，他們派人全程參與了該項目的后期試驗工作。
對中鋁重慶分公司來說，該項目的成功無疑是久旱逢甘霖。因原先的工藝成本太高而導致虧損，他們只能守著上億噸的中低品位鋁土礦而無所適從。所以，當他們得到該項目的初試結果后，激動不已，主動上門與成都綜合所溝通。就在記者采訪閆武時，該公司又主動打電話過來，邀請他到公司就鋁土礦的選礦工藝流程進行商談。
在今年9月份該所進行的擴大連續性試驗過程中，中鋁重慶分公司從取樣到試驗，全過程派人參加。試驗研究結果為：對鋁硅比為5左右的鋁土礦，精礦鋁硅比大于10、氧化鋁回收率80%～87%；對鋁硅比為4.5左右的鋁土礦，精礦鋁硅比大于9、氧化鋁回收率大于75%；對鋁硅比為3左右的鋁土礦，精礦鋁硅比大于7、氧化鋁回收率60%～73%；對鋁硅比為1.9的極低品位鋁土礦，精礦鋁硅比大于7、氧化鋁回收率大于60%；鋁精礦在不加任何絮凝劑的條件下，過濾快速，濾餅含水量低，解決了鋁精礦過濾難題。
“研究結果表明，重慶大部分低品位、難利用鋁土礦是可以通過"選礦-拜耳法"工藝得到經濟利用的。”閆武說，“試驗研制了高效浮選藥劑，使選礦取得了較好的技術指標，完善了低品位鋁土礦利用工藝，達到了研究目標，為我國數億噸低品位鋁土礦經濟、高效利用奠定了技術基礎。我們下一步還要繼續優化藥劑配方，爭取早日實現工業化。”
既能高效利用中低品位鋁土礦，又經濟環保。這項成果的研發成功，為中鋁重慶分公司今后的發展奠定了堅實的資源基礎。據了解，目前該公司正準備按照成都綜合所的這一成果上馬年產80萬噸氧化鋁的生產線。而對重慶市委、市政府提出的打造“千億元鋁產業鏈”戰略部署來說，這更是個好消息，將從根本上解決重慶地區鋁土礦資源保障問題。
“更重要的是，這項成果還可以輻射推廣到全國，有效盤活我國近3億噸的中低品位鋁土礦，對提高我國的鋁土礦資源保障能力、促進鋁工業健康持續發展、保證國家戰略安全等都有著十分重要的意義。”劉亞川最后說。
