鋁土礦實(shí)際上是指工業(yè)上能利用的，以三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石為主要礦物所組成的礦石的統(tǒng)稱。它的應(yīng)用領(lǐng)域有金屬和非金屬兩個(gè)方面。
鋁土礦是生產(chǎn)金屬鋁的最佳原料，也是最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，其用量占世界鋁土礦總產(chǎn)量的90%以上。
鋁土礦的非金屬用途主要是作耐火材料、研磨材料、化學(xué)制品及高鋁水泥的原料。鋁土礦在非金屬方面的用量所占比重雖小，但用途卻十分廣泛。例如：化學(xué)制品方面以硫酸鹽、三水合物及氯化鋁等產(chǎn)品可應(yīng)用于造紙、凈化水、陶瓷及石油精煉方面；活性氧化鋁在化學(xué)、煉油、制藥工業(yè)上可作催化劑、觸媒載體及脫色、脫水、脫氣、脫酸、干燥等物理吸附劑；用r-Al2O3生產(chǎn)的氯化鋁可供染料、橡膠、醫(yī)藥、石油等有機(jī)合成應(yīng)用；玻璃組成中有3%～5%Al2O3可提高熔點(diǎn)、粘度、強(qiáng)度；研磨材料是高級(jí)砂輪、拋光粉的主要原料；耐火材料是工業(yè)部門不可缺少的筑爐材料。
金屬鋁是世界上僅次于鋼鐵的第二重要金屬，1995年世界人均消費(fèi)量達(dá)到3.29kg。由于鋁具有比重小、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、易于機(jī)械加工及其他許多優(yōu)良性能，因而廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門。目前，全世界用鋁量最大的是建筑、交通運(yùn)輸和包裝部門，占鋁總消費(fèi)量的60%以上。鋁是電器工業(yè)、飛機(jī)制造工業(yè)、機(jī)械工業(yè)和民用器具不可缺少的原材料。
本章重點(diǎn)討論的是生產(chǎn)金屬鋁的鋁土礦及其礦床。至于作耐火粘土用的鋁土礦及其礦床將在非金屬礦“耐火粘土”一章中討論。
鋁是地殼中分布最廣泛的元素之一，屬親石親氧元素。鋁在自然界中多成氧化物、氫氧化物和含氧的鋁硅酸鹽存在，極少發(fā)現(xiàn)鋁的自然金屬。
自然界已知的含鋁礦物有258種，其中常見的礦物約43種。實(shí)際上，由純礦物組成的鋁礦床是沒(méi)有的，一般都是共生分布，并混有雜質(zhì)。從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)，并不是所有的含鋁礦物都能成為工業(yè)原料。用于提煉金屬鋁的主要是由一水硬鋁石、一水軟鋁石或三水鋁石組成的鋁土礦。原蘇聯(lián)因缺乏鋁土礦資源，利用霞石和明礬石提煉氧化鋁。我國(guó)的硫磷鋁鍶礦可以綜合回收氧化鋁。
一水硬鋁石又名水鋁石，結(jié)構(gòu)式和分子式分別為AlO(OH)和Al2O3•H2O。斜方晶系，結(jié)晶完好者呈柱狀、板狀、鱗片狀、針狀、棱狀等。礦石中的水鋁石一般均含有TiO2、SiO2、Fe2O3、Ga2O3、Nb2O5、Ta2O5、TR2O3等不同量類質(zhì)同象混入物。水鋁石溶于酸和堿，但在常溫常壓下溶解甚弱，需在高溫高壓和強(qiáng)酸或強(qiáng)堿濃度下才能完全分解。一水硬鋁石形成于酸性介質(zhì)，與一水軟鋁石、赤鐵礦、針鐵礦、高嶺石、綠泥石、黃鐵礦等共生。其水化可變成三水鋁石，脫水可變成α剛玉，可被高嶺石、黃鐵礦、菱鐵礦、綠泥石等交代。
一水軟鋁石又名勃姆石、軟水鋁石，結(jié)構(gòu)式為AlO(OH)，分子式為Al2O3•H2O。斜方晶系，結(jié)晶完好者呈菱形體、棱面狀、棱狀、針狀、纖維狀和六角板狀。礦石中的一水軟鋁石常含F(xiàn)e2O3、TiO2、Cr2O、Ga2O3等類質(zhì)同象。一水軟鋁石可溶于酸和堿。該礦物形成于酸性介質(zhì)，主要產(chǎn)在沉積鋁土礦中，其特征是與菱鐵礦共生。它可被一水硬鋁石、三水鋁石、高嶺石等交代，脫水可轉(zhuǎn)變成一水硬鋁石和α剛玉，水化可變成三水鋁石。
三水鋁石又名水鋁氧石、氫氧鋁石，結(jié)構(gòu)式Al(OH)，分子式為Al2O3•3H2O。單斜晶系，結(jié)晶完好者呈六角板狀、棱鏡狀，常有呈細(xì)晶狀集合體或雙晶，礦石中三水鋁石多呈不規(guī)則狀集合體，均含有不同量的TiO2、SiO2、Fe2O3、Nb2O5、Ta2O5、Ga2O3等類質(zhì)同象或機(jī)械混入物。三水鋁石溶于酸和堿，其粉末加熱到100℃經(jīng)2h即可完全溶解。該礦物形成于酸性介質(zhì)，在風(fēng)化殼礦床中三水鋁石是原生礦物，也是主要礦石礦物，與高嶺石、針鐵礦、赤鐵礦、伊利石等共生。三水鋁石脫水可變成一水軟鋁石、一水硬鋁石和α剛玉，可被高嶺石、多水高嶺石等交代。
鋁土礦的化學(xué)成分主要為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O，五者總量占成分的95%以上，一般＞98%，次要成分有S、CaO、MgO、K2O、Na2O、CO2、MnO2、有機(jī)質(zhì)、碳質(zhì)等，微量成分有Ga、Ge、Nb、Ta、TR、Co、Zr、V、P、Cr、Ni等。Al2O3主要賦存于鋁礦物——水鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石中，其次賦存于硅礦物中(主要是高嶺石類礦物)。
在內(nèi)生條件下，由于有二氧化硅的廣泛存在，Al2O3與SiO2常緊密結(jié)合成各類鋁硅酸礦物，這些礦物一般鋁硅比小于1，而工業(yè)上對(duì)鋁礦石一般要求Al2O3≥40%，Al/Si＞1.8～2.6，因此內(nèi)生條件下很少形成工業(yè)鋁礦床。
目前，已知的國(guó)內(nèi)外工業(yè)鋁土礦多是在表生條件下形成的。在表生條件下鋁土礦的生成主要有兩種形式：即風(fēng)化-殘積(余)成礦(紅土成礦)和風(fēng)化-搬運(yùn)-沉積成礦或風(fēng)化-改造-再沉積成礦(沉積成礦)。風(fēng)化-殘積(余)成礦是含鋁母巖在濕熱氣候條件下，具排泄良好的有利地形(如殘丘、低山和臺(tái)地)，由于水、CO2和生物等的風(fēng)化分解作用，母巖中易溶物質(zhì)K、Na、Ca、Mg和SiO2被淋失排出，活動(dòng)性小的物質(zhì)Al、Fe、Ti殘留原地形成紅土型鋁土礦。風(fēng)化-搬運(yùn)-沉積成礦是含鋁巖石、紅土風(fēng)化殼或已形成的紅土礦床，在重力、水和自然酸(硫酸、碳酸、有機(jī)酸)等作用下，經(jīng)機(jī)械的或化學(xué)的風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)等物理、化學(xué)改造作用，于山坡凹地、谷地、近海湖盆地或?yàn)I海（氵舄）湖、局限海盆內(nèi)形成鋁土礦，在水介質(zhì)環(huán)境中形成沉積鋁土礦。
鋁土礦礦石含有鎵、釩、鈮、鉭、鈦、鈰及放射性元素等有用組分，這些有價(jià)值的伴生組分可綜合回收。而礦石中的硫、CO2、MgO、P2O5則是有害組分，不利于鋁的冶煉回收。
鋁土礦礦石根據(jù)其所含的主要含鋁礦物分為：三水鋁石型、一水軟鋁石型和一水硬鋁石型。國(guó)外鋁土礦礦石主要是三水鋁石型，次為一水軟鋁石型，而一水硬鋁石型鋁土礦極少。但我國(guó)則主要是一水硬鋁石型鋁土礦，三水鋁石型鋁土礦極少。
國(guó)外的三水鋁石型鋁土礦具高鋁、低硅、高鐵的特點(diǎn)，礦石質(zhì)量好，適合耗能低的拜耳法處理。我國(guó)的一水硬鋁石型鋁土礦，總體特征是高鋁、高硅、低硫低鐵、中低鋁硅比，礦石質(zhì)量差，加工難度大，氧化鋁生產(chǎn)多用耗能高的聯(lián)合法。
鋁土礦是生產(chǎn)金屬鋁的最佳原料，也是最主要的應(yīng)用領(lǐng)域，其用量占世界鋁土礦總產(chǎn)量的90%以上。
鋁土礦的非金屬用途主要是作耐火材料、研磨材料、化學(xué)制品及高鋁水泥的原料。鋁土礦在非金屬方面的用量所占比重雖小，但用途卻十分廣泛。例如：化學(xué)制品方面以硫酸鹽、三水合物及氯化鋁等產(chǎn)品可應(yīng)用于造紙、凈化水、陶瓷及石油精煉方面；活性氧化鋁在化學(xué)、煉油、制藥工業(yè)上可作催化劑、觸媒載體及脫色、脫水、脫氣、脫酸、干燥等物理吸附劑；用r-Al2O3生產(chǎn)的氯化鋁可供染料、橡膠、醫(yī)藥、石油等有機(jī)合成應(yīng)用；玻璃組成中有3%～5%Al2O3可提高熔點(diǎn)、粘度、強(qiáng)度；研磨材料是高級(jí)砂輪、拋光粉的主要原料；耐火材料是工業(yè)部門不可缺少的筑爐材料。
金屬鋁是世界上僅次于鋼鐵的第二重要金屬，1995年世界人均消費(fèi)量達(dá)到3.29kg。由于鋁具有比重小、導(dǎo)電導(dǎo)熱性好、易于機(jī)械加工及其他許多優(yōu)良性能，因而廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門。目前，全世界用鋁量最大的是建筑、交通運(yùn)輸和包裝部門，占鋁總消費(fèi)量的60%以上。鋁是電器工業(yè)、飛機(jī)制造工業(yè)、機(jī)械工業(yè)和民用器具不可缺少的原材料。
本章重點(diǎn)討論的是生產(chǎn)金屬鋁的鋁土礦及其礦床。至于作耐火粘土用的鋁土礦及其礦床將在非金屬礦“耐火粘土”一章中討論。
鋁是地殼中分布最廣泛的元素之一，屬親石親氧元素。鋁在自然界中多成氧化物、氫氧化物和含氧的鋁硅酸鹽存在，極少發(fā)現(xiàn)鋁的自然金屬。
自然界已知的含鋁礦物有258種，其中常見的礦物約43種。實(shí)際上，由純礦物組成的鋁礦床是沒(méi)有的，一般都是共生分布，并混有雜質(zhì)。從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)觀點(diǎn)出發(fā)，并不是所有的含鋁礦物都能成為工業(yè)原料。用于提煉金屬鋁的主要是由一水硬鋁石、一水軟鋁石或三水鋁石組成的鋁土礦。原蘇聯(lián)因缺乏鋁土礦資源，利用霞石和明礬石提煉氧化鋁。我國(guó)的硫磷鋁鍶礦可以綜合回收氧化鋁。
一水硬鋁石又名水鋁石，結(jié)構(gòu)式和分子式分別為AlO(OH)和Al2O3•H2O。斜方晶系，結(jié)晶完好者呈柱狀、板狀、鱗片狀、針狀、棱狀等。礦石中的水鋁石一般均含有TiO2、SiO2、Fe2O3、Ga2O3、Nb2O5、Ta2O5、TR2O3等不同量類質(zhì)同象混入物。水鋁石溶于酸和堿，但在常溫常壓下溶解甚弱，需在高溫高壓和強(qiáng)酸或強(qiáng)堿濃度下才能完全分解。一水硬鋁石形成于酸性介質(zhì)，與一水軟鋁石、赤鐵礦、針鐵礦、高嶺石、綠泥石、黃鐵礦等共生。其水化可變成三水鋁石，脫水可變成α剛玉，可被高嶺石、黃鐵礦、菱鐵礦、綠泥石等交代。
一水軟鋁石又名勃姆石、軟水鋁石，結(jié)構(gòu)式為AlO(OH)，分子式為Al2O3•H2O。斜方晶系，結(jié)晶完好者呈菱形體、棱面狀、棱狀、針狀、纖維狀和六角板狀。礦石中的一水軟鋁石常含F(xiàn)e2O3、TiO2、Cr2O、Ga2O3等類質(zhì)同象。一水軟鋁石可溶于酸和堿。該礦物形成于酸性介質(zhì)，主要產(chǎn)在沉積鋁土礦中，其特征是與菱鐵礦共生。它可被一水硬鋁石、三水鋁石、高嶺石等交代，脫水可轉(zhuǎn)變成一水硬鋁石和α剛玉，水化可變成三水鋁石。
三水鋁石又名水鋁氧石、氫氧鋁石，結(jié)構(gòu)式Al(OH)，分子式為Al2O3•3H2O。單斜晶系，結(jié)晶完好者呈六角板狀、棱鏡狀，常有呈細(xì)晶狀集合體或雙晶，礦石中三水鋁石多呈不規(guī)則狀集合體，均含有不同量的TiO2、SiO2、Fe2O3、Nb2O5、Ta2O5、Ga2O3等類質(zhì)同象或機(jī)械混入物。三水鋁石溶于酸和堿，其粉末加熱到100℃經(jīng)2h即可完全溶解。該礦物形成于酸性介質(zhì)，在風(fēng)化殼礦床中三水鋁石是原生礦物，也是主要礦石礦物，與高嶺石、針鐵礦、赤鐵礦、伊利石等共生。三水鋁石脫水可變成一水軟鋁石、一水硬鋁石和α剛玉，可被高嶺石、多水高嶺石等交代。
鋁土礦的化學(xué)成分主要為Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、H2O，五者總量占成分的95%以上，一般＞98%，次要成分有S、CaO、MgO、K2O、Na2O、CO2、MnO2、有機(jī)質(zhì)、碳質(zhì)等，微量成分有Ga、Ge、Nb、Ta、TR、Co、Zr、V、P、Cr、Ni等。Al2O3主要賦存于鋁礦物——水鋁石、一水軟鋁石、三水鋁石中，其次賦存于硅礦物中(主要是高嶺石類礦物)。
在內(nèi)生條件下，由于有二氧化硅的廣泛存在，Al2O3與SiO2常緊密結(jié)合成各類鋁硅酸礦物，這些礦物一般鋁硅比小于1，而工業(yè)上對(duì)鋁礦石一般要求Al2O3≥40%，Al/Si＞1.8～2.6，因此內(nèi)生條件下很少形成工業(yè)鋁礦床。
目前，已知的國(guó)內(nèi)外工業(yè)鋁土礦多是在表生條件下形成的。在表生條件下鋁土礦的生成主要有兩種形式：即風(fēng)化-殘積(余)成礦(紅土成礦)和風(fēng)化-搬運(yùn)-沉積成礦或風(fēng)化-改造-再沉積成礦(沉積成礦)。風(fēng)化-殘積(余)成礦是含鋁母巖在濕熱氣候條件下，具排泄良好的有利地形(如殘丘、低山和臺(tái)地)，由于水、CO2和生物等的風(fēng)化分解作用，母巖中易溶物質(zhì)K、Na、Ca、Mg和SiO2被淋失排出，活動(dòng)性小的物質(zhì)Al、Fe、Ti殘留原地形成紅土型鋁土礦。風(fēng)化-搬運(yùn)-沉積成礦是含鋁巖石、紅土風(fēng)化殼或已形成的紅土礦床，在重力、水和自然酸(硫酸、碳酸、有機(jī)酸)等作用下，經(jīng)機(jī)械的或化學(xué)的風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)等物理、化學(xué)改造作用，于山坡凹地、谷地、近海湖盆地或?yàn)I海（氵舄）湖、局限海盆內(nèi)形成鋁土礦，在水介質(zhì)環(huán)境中形成沉積鋁土礦。
鋁土礦礦石含有鎵、釩、鈮、鉭、鈦、鈰及放射性元素等有用組分，這些有價(jià)值的伴生組分可綜合回收。而礦石中的硫、CO2、MgO、P2O5則是有害組分，不利于鋁的冶煉回收。
鋁土礦礦石根據(jù)其所含的主要含鋁礦物分為：三水鋁石型、一水軟鋁石型和一水硬鋁石型。國(guó)外鋁土礦礦石主要是三水鋁石型，次為一水軟鋁石型，而一水硬鋁石型鋁土礦極少。但我國(guó)則主要是一水硬鋁石型鋁土礦，三水鋁石型鋁土礦極少。
國(guó)外的三水鋁石型鋁土礦具高鋁、低硅、高鐵的特點(diǎn)，礦石質(zhì)量好，適合耗能低的拜耳法處理。我國(guó)的一水硬鋁石型鋁土礦，總體特征是高鋁、高硅、低硫低鐵、中低鋁硅比，礦石質(zhì)量差，加工難度大，氧化鋁生產(chǎn)多用耗能高的聯(lián)合法。
