广东省工业分析检测中心氧化铝,宿迁氧化铝铝土矿分析中心
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碱法生产氧化铝,是用碱(NaOH或Na2CO3)来处理铝矿石,使铝矿石中的氧化铝转变成铝酸钠溶液。矿石中的铁、钛等杂质和绝大部分的硅则形成不溶解的化合物,将不溶解的残渣(常含有大量氧化铁,呈红色,习惯上称为赤泥。)与溶液分离,经洗涤后弃去或综合利用,以回收其中的有用组分。纯净的铝酸纳溶液在合适的条件下分解析出氢氧化铝,经与母液分离、洗涤后进行焙烧,得到氧化铝产品。分解母液可循环使用,处理另一批矿石。
联合法拜耳法和碱石灰烧结法是目前工业上生产氧化铝的主要方法,它们各有其优缺点和运用范围。而当生产规模较大时,采用拜耳法和烧结法的联合生产流程,可以兼有两种方法的优点,而消除其缺点,取得比单一的方法更好的经济效果,同时可以更充分利用铝矿资源。联合法可分为并联、串联和混联三种基本流程,它主要适用于A/S7~9的中低品位铝土矿。我国铝土矿资源特点是高铝高硅的中低品位的一水硬铝石矿,采用的生产方法是烧结法和联合法,联合法中的拜耳法(溶出温度高,苛性钠浓度大)也不同于国外处理三水铝石型铝土矿的拜耳法(溶出温度低,苛性钠浓度小),所以,我国氧化铝生产与国外相比能耗高,成本高。
三、酸碱联合法先用酸法从高硅铝矿中制取含铁、钛等杂质的不纯氢氧化铝,然后再用碱法(拜耳法)处理。其实质是用酸法除硅,碱法除铁。
中国有色金属工业华南产品质量监督检验中心是1988年通过计量认证的,被确认为法定的产品质量监督检验机构,被原国家质量技术监督局和原中国有色金属工业总公司授权为“中国有色金属工业华南产品质量监督检验中心”。是我国从事金属材料、冶金产品、化工产品、再生资源质量检测、欧盟环保(RoHS)指令的有害物质检测、金属材料综合利用检测与咨询、评价以及分析测试技术研究的机构。中心现有高、中、初级技术和管理人员约100余人,其中教授有14人,工程师27人,硕博士20人,具有中级职称以上科技人员占60%。主要仪器设备有电子探针、透射电镜、X-射线衍射仪、X-射线荧光光谱仪、等离子质谱仪、等离子发射光谱仪、离子色谱仪、原子吸收光谱仪、大型光栅光谱仪、紫外可见分光光度计、氮氧测定仪、碳硫测定仪、光电直读光谱仪、扫描电镜、粒度分析仪、拉力试验机、疲劳试验机、摩擦磨损试验机、硬度计等300余台套,总资产约3800余万元。实验室面积约4000平方米。中心获得省部级科技进步奖20项。累计申请专利15件,其中授权发明专利5件、授权实用新型专利2件。承担国家、省级各类项目50余项,主持和参与国家、行业标准200余项,发表专著5部,发表论文300余篇。
铝土矿(bauxite)是一种风化残余成因的特殊沉积物,是潮湿的热带及亚热带气候条件下近地表风化作用的终产物(图1)。从经济地质学的角度来说,铝土矿泛指所有可供工业开采并用于提炼单质铝(Al)的矿石;依据当前冶炼工艺标准,任意矿石中三氧化二铝(Al2O3)含量大于40%,并且铝元素与硅元素含量之比(Al:Si)在1.8-2.6范围内的矿石,均可划归为铝土矿石。1821年,法国地质学家PierreBerthier在法国南部普罗旺斯省莱博(LesBauxdeProvence)发现并以发现地命名铝土矿沉积。目前国际上通行认可的铝土矿矿床分类方案来源于Bardossy(1982)的建议方案,依照基岩类型将铝土矿分为岩溶型(覆盖于碳酸盐岩地层之上)与红土型(覆盖于硅铝酸盐岩地层之上),若矿层内出现显著搬运作用证据,则为沉积型。铝土矿层中的矿物以铝矿物(一水硬铝石、一水软铝石、三水铝石)为主,兼有黏土矿物(如高岭石、伊利石、蒙脱石等)、铁矿物(赤铁矿、针铁矿、菱铁矿、黄铁矿等)、重矿物(金红石、锐钛矿、锆石等)(王庆飞等,2012)。
早前研究者将中国早石炭世至中二叠世铝土矿成矿事件解释成华南与华北板块在石炭纪至二叠纪持续处于古热带气候控制下,与西特提斯低纬度区域在晚古生代冰期干旱化的古气候演化模式存在显著差异。目前相当一部分研究者认为晚古生代冰期时的气候变化主控因素是大气二氧化碳含量变化,但西特提斯低纬度地区的古气候记录受到诸多区域尺度因素的影响,如Pangea中央山脉的构造隆升作用、Pangea聚合作用导致的陆地面积与海洋面积比例上升、Pangea的超大陆性导致的水汽输送阻碍等。而晚古生代时期的华南、华北板块远离主要古大陆且位于东特提斯低纬度地区,出现与西特提斯迥异的古地理环境和沉积记录。在石炭纪至二叠纪,华南板块处于东特提斯低纬度地区,MontañezandPoulsen(2013)认为由于气候缓冲效应(climaticallybuffered),即使是在冰室时期,低纬度仍可以保持着较为温暖的古海水温度(25±5℃)。从沉积记录来看,低纬度地区对晚古生代冰期高纬度的冰川消长存在远程响应效应,华南地区石炭纪至早二叠世海相碳酸盐岩的碳同位素(Qieetal.,2015;Wangetal.,2013)及沉积序列(Huangetal.,2017)研究将海相碳酸盐岩无机碳同位素正漂移、同沉积古岩溶面与冰期事件联系起来,分别代表冰期控制下有机碳埋藏量的增加与高频次海平面升降变化,这些现象与当时同处低纬度地区的其他沉积盆地沉积记录相耦合。从构造演化史的角度来看,处于扬子板块与华夏板块汇聚背景下,起始于晚奥陶世的陆内造山运动(广西运动),造成了华南大部分区域的隆升与暴露,直到早泥盆世大规模海侵才结束了这一大范围暴露。而在另一些地区,如黔北、黔中地区,直到石炭纪或二叠纪方才结束暴露剥蚀,重新出现海相沉积(图4,图5)。综合古气候、海平面升降及古构造条件来看,东特提斯地区热带气候下长期稳定的暴露与剥蚀条件为华南板块在石炭纪至二叠纪形成大规模铝土矿成矿作用提供了有利条件。在华南地区,黔中-黔北遵义地区九架炉组铝土矿形成于早石炭世,黔北务川、正安、道真(务-正-道)地区至渝南地区大竹园组铝土矿形成于早二叠世,桂西至云南东部地区合山组铝土矿形成于晚二叠世;在华北地区,主要铝土矿含矿层位形成于晚石炭世本溪组底部。中国铝土矿主要成矿时代与世界其他地区的这种重大差异指示晚古生代冰期时期东特提斯地区与Pangea大陆古气候可能存在显著差异,东特提斯地区以高年均降雨量及季节性干旱气候为主,Pangea大陆碎屑沉积岩反映出寒冷干旱的古气候特征。这个推论得到了中国石炭纪至二叠纪碎屑岩地层中古气候恢复指标的进一步证实(Yangetal.,2016)。华南地区铝土矿沉积主要形成于近岸喀斯特平原或喀斯特山地古地理环境,在这些区域,地下水水位变化与海平面升降紧密相关。在晚古生代冰期,由于冈瓦纳冰盖系统进退所引发的高频次海平面升降导致了上述区域煤与铝土矿沉积的旋回性变化,在铝土矿内部也出现了渗流型与潜流型铝土矿层的旋回性变化(图6)。在间冰期,高浓度的大气二氧化碳、高海平面、高水位的地下水、较低的降雨量与较低的植被覆盖导致红土化作用产生大量成矿母质,但是较差的淋滤作用条件阻止了铝土矿的进一步形成。在冰期,得益于低海平面、低水位的地下水、高降雨量及更多的植被覆盖,风化母质被淋滤形成铝土矿(图7)。因此,晚古生代冰期时华南板块与华北板块特殊的构造位置、古地理环境、古气候与海平面升降特征等诸多因素耦合是中国铝土矿沉积集中产出在石炭纪与二叠纪的关键控制因素。