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[摘 要]本文从河南登封铝土矿的矿石类型与矿石结构、含硅矿物的形态特征与矿物构造、矿石可磨度、极高与极低品位矿石配矿的不兼容性与其在溶出过程脱硅行为的差异性、矿石的硫含量和循环母液的硫浓度对脱硅的影响，分析登封铝土矿的脱硅难度。
[关键词]登封铝土矿 脱硅 矿石类型 单体解离
中图分类号：TD952 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
1 矿石类型与含硅矿物形态特征
1.1 河南登封铝土矿主要矿物组分特征【1】
经过三年来对登封铝土矿资源的开发，我们总结其矿石质量加权平均如下（表1）：
致密或蜂窝
从表1可见，登封铝土矿的工业类型属高铝高硅低铁含硫型，自然类型以豆鮞状、致密状为主，土状及蜂窝状铝土矿较少。
豆鮞状铝土矿，具豆粒、鮞粒结构，鮞粒中的Al2O3一般呈隐晶质难以辨认，粒度约为0.005mm；豆鮞状铝土矿，高岭石含量较高，在5-20%；山西铝土矿的豆粒和鮞粒，以及碎屑和胶结物，都以一水硬铝石为主，而登封铝土矿以SiO2为主，SiO2含量在34.5%，Al2O3含量在30.7%。
致密状铝土矿，具隐晶质结构，Al2O3小于0.05mm，粘土矿物为伊利石，且含量较高，在10-35%；特别是中低品位矿石，伊利石含量最高；
土状及蜂窝状铝土矿，伊利石和高岭石的含量均较低。
1.2 河南登封铝土矿含硅矿物形态特征【2】
铝土矿中的SiO2主要以铝硅酸盐形式存在于各种含硅矿物中。查閱大量相关资料，经计算，河南铝土矿中的SiO2含量为10.0～13.0%，其中约22%存在于高岭石中，约38%存在于伊利石中，约40%存在于绿泥石、叶腊石、石英等矿物中。（表2）
河南登封铝土矿中的SiO2，只有60%左右为活性SiO2，存在于高岭石、绿泥石、叶腊石中；在其余40%左右的惰性SiO2中，约30%存在于伊利石中，约10%存在于石英矿物中。
高岭石（﹛Al4〔Si4O10〕（OH）8）﹜）：疏松鳞片状，结晶细小，0.2-0.5um；隐晶质致密粒状、土状、疏松块状集合体；相对密度2.6，硬度1-2.5，由富含铝硅酸盐矿物风化而生。
伊利石（﹛KAl3〔Si4O10〕（OH）2.2H2O﹜）：由白云母经强烈风化而生。登封铝土矿中的伊利石，多含磁铁矿、赤铁矿包体，显晶质，晶体粒度较大，在致密块状的矿石中被Al2O3 、SiO2、 Fe2O3紧密包裹。多呈致密状集合体，硬度1-2，相对密度2.5-2.8；白色，因含铁包体而带黑褐色。
绿泥石（（Mg，Fe，Al）3（OH）6﹛（Mg，Fe，Al）3〔（Si，Al）4O10〕（OH）2）：结构复杂，是Mg、Fe、Al的铝硅酸盐，常含Ca、Ti、Mn、Cr等。晶体呈板状，结晶较粗；集合体呈鮞状或致密块状，硬度2-2.5，相对密度2.6-2.9. 富铁者结晶较细，隐晶，浅蓝绿色；富铁者结晶较细，隐晶，深蓝绿色；富镁者结晶较粗，显晶，深黑绿色。
叶腊石（Al2〔Si4O10〕（OH）2）：隐晶质致密块状，晶体少见；硬度1-1.5，相对密度2.7-2.9；在含硅矿物中，化学性质较稳定。因含杂质而带浅绿、浅黄、浅灰。
石英（SiO2）：石英属遍在性矿物，不仅起导矿、运矿、容矿作用，而且也发生造矿作用。含硅矿物成熟度的变化过程是：钾长石→高岭石→伊利石→石英，因此石英是含硅矿物的最终产物，在含硅矿物中，化学性质最稳定。石英晶体呈六方柱（双锥）聚形；粒状、块状隐晶质集合体；相对密度2.65，硬度7。【3】
2 矿石类型与含硅矿物形态特征对脱硅的影响【1】【4】
高岭石属低温溶解矿物。在100±5℃的预脱硅过程中，高岭石基本可以全部溶解。但因河南铝土矿的矿石结构大都呈致密块状、鮞状，高岭石中的SiO2与一水硬铝石中的Al2O3和赤铁矿中Fe2O3等互相紧密包裹，有15%左右不能溶解。
伊利石属高温溶解矿物。伊利石中的K2O，循环母液在的中的K2O，以及石灰在K2O浓度较高的循环母液中，对伊利石的溶解，起抑制作用。在预脱硅过程，伊利石基本不能溶解（有资料认为伊利石中以溶胶形态存在的SiO2有15%左右也能够溶解）。
从溶出预热段与加热段管道结疤分析，在溶出温度达到180℃时，伊利石才开始溶解。在BWT段，SiO2=1.56%，CaO=80.6%，结疤成分主要为水合铝酸钙，说明伊利石在低温时没有溶解；在SWT段，SiO2=6.62%，CaO=33.0%，结疤成分主要为水合铝硅酸钠和水合铝硅酸钙，说明伊利石开始溶解。理论上，溶出结束时，伊利石也基本可以全部溶解；但晶体粒度较大的伊利石也有少量不能溶解。
石英，也属高温溶解矿物。低温石英（α-SiO2），在200℃-280℃的高温溶出过程中，只有极少溶解；高温石英（β-SiO2），几乎不能溶解。因此在溶出赤泥中常见未能溶解的石英颗粒和粒度较大伊利石颗粒。
3 不同形态硫对脱硅的影响【1】【4】
生产确认，登封矿石在硫含量大于 0.15%时，预脱硅率在16%左右；硫含量越高，脱硅率越低。这是因为登封致密硬体矿中的主要含硫矿物黄铁矿（FeS2），呈粒状、鮞状集合体构造，侵染于Al2O3、SiO2、Fe2O3等矿物包体中，在磨矿过程中难以单体解离。硬体矿中的硫在预脱硅难以溶解，那么包体中的SiO2也难以溶解。
登封周边的含硫松体矿，在硫含量大于 0.15%时，促进预脱硅，脱硅率在26%以上；硫含量越高，脱硅越被显著促进与强化，脱硅率高达达35%以上。这是因为松体矿中的硫在预脱硅较易溶解，那么包体中的SiO2也较易溶解。
预脱硅需要消耗循环母液苛性钠；在预脱硅被抑制时，矿浆冲淡最小；在预脱硅被促进时，矿浆冲淡最大。
循环母液中的硫和松体矿在预脱硅溶解的硫，使铝酸钠（NAH）溶液中的硫浓度升高。100℃时，这些硫的阴离子对预脱硅起促进作用；当铝酸钠溶液中有大量硫（40-60g/l）时，会明显降低溶液中SiO2的含量，并生成溶解度比水合铝酸钙（CASH）更低的水合铝酸钠（NASH），甚至析出结晶。但随着溶出温度的升高，脱硅产物及其结晶，又变成不稳定固相，使溶液中的SiO2浓度增大，抑制伊利石的高温脱硅。矿石硫含量大于0.20%时，溶出管道难以形成稳定结疤。
参考文献
[1] 《 河南登封铝土矿物相组成分析报告》/河南中美铝业生产技术部.2014年2月.
[2] 《矿物及岩石辞典》/翁润生主编.—北京：化学工业出版社，2007.7.
[3] 《石英构造矿物学》/吉林地质。第20卷第2期，2001年3月.
[4] 《拜耳法生产氧化铝》/毕诗文等编著.—北京：冶金工业出版社，2007.11.
[关键词]登封铝土矿 脱硅 矿石类型 单体解离
中图分类号：TD952 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）02-0000-01
1 矿石类型与含硅矿物形态特征
1.1 河南登封铝土矿主要矿物组分特征【1】
经过三年来对登封铝土矿资源的开发，我们总结其矿石质量加权平均如下（表1）：
致密或蜂窝
从表1可见，登封铝土矿的工业类型属高铝高硅低铁含硫型，自然类型以豆鮞状、致密状为主，土状及蜂窝状铝土矿较少。
豆鮞状铝土矿，具豆粒、鮞粒结构，鮞粒中的Al2O3一般呈隐晶质难以辨认，粒度约为0.005mm；豆鮞状铝土矿，高岭石含量较高，在5-20%；山西铝土矿的豆粒和鮞粒，以及碎屑和胶结物，都以一水硬铝石为主，而登封铝土矿以SiO2为主，SiO2含量在34.5%，Al2O3含量在30.7%。
致密状铝土矿，具隐晶质结构，Al2O3小于0.05mm，粘土矿物为伊利石，且含量较高，在10-35%；特别是中低品位矿石，伊利石含量最高；
土状及蜂窝状铝土矿，伊利石和高岭石的含量均较低。
1.2 河南登封铝土矿含硅矿物形态特征【2】
铝土矿中的SiO2主要以铝硅酸盐形式存在于各种含硅矿物中。查閱大量相关资料，经计算，河南铝土矿中的SiO2含量为10.0～13.0%，其中约22%存在于高岭石中，约38%存在于伊利石中，约40%存在于绿泥石、叶腊石、石英等矿物中。（表2）
河南登封铝土矿中的SiO2，只有60%左右为活性SiO2，存在于高岭石、绿泥石、叶腊石中；在其余40%左右的惰性SiO2中，约30%存在于伊利石中，约10%存在于石英矿物中。
高岭石（﹛Al4〔Si4O10〕（OH）8）﹜）：疏松鳞片状，结晶细小，0.2-0.5um；隐晶质致密粒状、土状、疏松块状集合体；相对密度2.6，硬度1-2.5，由富含铝硅酸盐矿物风化而生。
伊利石（﹛KAl3〔Si4O10〕（OH）2.2H2O﹜）：由白云母经强烈风化而生。登封铝土矿中的伊利石，多含磁铁矿、赤铁矿包体，显晶质，晶体粒度较大，在致密块状的矿石中被Al2O3 、SiO2、 Fe2O3紧密包裹。多呈致密状集合体，硬度1-2，相对密度2.5-2.8；白色，因含铁包体而带黑褐色。
绿泥石（（Mg，Fe，Al）3（OH）6﹛（Mg，Fe，Al）3〔（Si，Al）4O10〕（OH）2）：结构复杂，是Mg、Fe、Al的铝硅酸盐，常含Ca、Ti、Mn、Cr等。晶体呈板状，结晶较粗；集合体呈鮞状或致密块状，硬度2-2.5，相对密度2.6-2.9. 富铁者结晶较细，隐晶，浅蓝绿色；富铁者结晶较细，隐晶，深蓝绿色；富镁者结晶较粗，显晶，深黑绿色。
叶腊石（Al2〔Si4O10〕（OH）2）：隐晶质致密块状，晶体少见；硬度1-1.5，相对密度2.7-2.9；在含硅矿物中，化学性质较稳定。因含杂质而带浅绿、浅黄、浅灰。
石英（SiO2）：石英属遍在性矿物，不仅起导矿、运矿、容矿作用，而且也发生造矿作用。含硅矿物成熟度的变化过程是：钾长石→高岭石→伊利石→石英，因此石英是含硅矿物的最终产物，在含硅矿物中，化学性质最稳定。石英晶体呈六方柱（双锥）聚形；粒状、块状隐晶质集合体；相对密度2.65，硬度7。【3】
2 矿石类型与含硅矿物形态特征对脱硅的影响【1】【4】
高岭石属低温溶解矿物。在100±5℃的预脱硅过程中，高岭石基本可以全部溶解。但因河南铝土矿的矿石结构大都呈致密块状、鮞状，高岭石中的SiO2与一水硬铝石中的Al2O3和赤铁矿中Fe2O3等互相紧密包裹，有15%左右不能溶解。
伊利石属高温溶解矿物。伊利石中的K2O，循环母液在的中的K2O，以及石灰在K2O浓度较高的循环母液中，对伊利石的溶解，起抑制作用。在预脱硅过程，伊利石基本不能溶解（有资料认为伊利石中以溶胶形态存在的SiO2有15%左右也能够溶解）。
从溶出预热段与加热段管道结疤分析，在溶出温度达到180℃时，伊利石才开始溶解。在BWT段，SiO2=1.56%，CaO=80.6%，结疤成分主要为水合铝酸钙，说明伊利石在低温时没有溶解；在SWT段，SiO2=6.62%，CaO=33.0%，结疤成分主要为水合铝硅酸钠和水合铝硅酸钙，说明伊利石开始溶解。理论上，溶出结束时，伊利石也基本可以全部溶解；但晶体粒度较大的伊利石也有少量不能溶解。
石英，也属高温溶解矿物。低温石英（α-SiO2），在200℃-280℃的高温溶出过程中，只有极少溶解；高温石英（β-SiO2），几乎不能溶解。因此在溶出赤泥中常见未能溶解的石英颗粒和粒度较大伊利石颗粒。
3 不同形态硫对脱硅的影响【1】【4】
生产确认，登封矿石在硫含量大于 0.15%时，预脱硅率在16%左右；硫含量越高，脱硅率越低。这是因为登封致密硬体矿中的主要含硫矿物黄铁矿（FeS2），呈粒状、鮞状集合体构造，侵染于Al2O3、SiO2、Fe2O3等矿物包体中，在磨矿过程中难以单体解离。硬体矿中的硫在预脱硅难以溶解，那么包体中的SiO2也难以溶解。
登封周边的含硫松体矿，在硫含量大于 0.15%时，促进预脱硅，脱硅率在26%以上；硫含量越高，脱硅越被显著促进与强化，脱硅率高达达35%以上。这是因为松体矿中的硫在预脱硅较易溶解，那么包体中的SiO2也较易溶解。
预脱硅需要消耗循环母液苛性钠；在预脱硅被抑制时，矿浆冲淡最小；在预脱硅被促进时，矿浆冲淡最大。
循环母液中的硫和松体矿在预脱硅溶解的硫，使铝酸钠（NAH）溶液中的硫浓度升高。100℃时，这些硫的阴离子对预脱硅起促进作用；当铝酸钠溶液中有大量硫（40-60g/l）时，会明显降低溶液中SiO2的含量，并生成溶解度比水合铝酸钙（CASH）更低的水合铝酸钠（NASH），甚至析出结晶。但随着溶出温度的升高，脱硅产物及其结晶，又变成不稳定固相，使溶液中的SiO2浓度增大，抑制伊利石的高温脱硅。矿石硫含量大于0.20%时，溶出管道难以形成稳定结疤。
参考文献
[1] 《 河南登封铝土矿物相组成分析报告》/河南中美铝业生产技术部.2014年2月.
[2] 《矿物及岩石辞典》/翁润生主编.—北京：化学工业出版社，2007.7.
[3] 《石英构造矿物学》/吉林地质。第20卷第2期，2001年3月.
[4] 《拜耳法生产氧化铝》/毕诗文等编著.—北京：冶金工业出版社，2007.11.