铝矿石硬度 铝矿石分类 铝矿石元素
在中国，地大物博，矿产丰富，尤其是矿物铝，中国是世界上铝土矿储量领先的国家，还有很多的矿藏也是比较丰富的，生活在这样一个资源丰富的国家有没有幸福感爆棚呢？对于铝矿石呢我们平常应该都了解不多，下面我为大家介绍铝矿石硬度等相关知识。
铝矿石含有哪些元素
铝土矿是一种以铝矿物为主要成分的矿石,分为下列几种矿石类型：
a） 一水型铝土矿：主要由一水硬铝石（硬水铝石）、一水软铝石（软水铝石）组成.一水型铝土矿又可分成一水硬铝石铝土矿、一水软铝石―一水硬铝石铝土矿和一水软铝石铝土矿三种；
b） 三水型铝土矿：主要由三水铝石组成；
c） 混合型铝土矿：由一水硬铝石、一水软铝石和三水铝石混合组成.如三水铝石―一水软铝石土矿、一水软铝石―三水铝石铝土矿和比较少见的一水硬铝石―－水软铝石―－三水铝石铝土矿等.
我国已知铝土矿以一水硬铝石铝土矿为主,也有少量的三水型铝土矿和混合型铝土矿.说到其中的元素,可分为有用元素和 其他 元素.有用元素最主要的肯定是Al,有时候会伴生Fe、Ti等；其他元素主要有Si、O、Ca、Mg、Na等等.
下面为大家介绍一下铝矿石的三大分类：
1.铝矿石其中分为：一水软铝石 又名勃姆石、软水铝石，结构式为AlO(OH)，分子式为Al2O3・H2O。斜方晶系，结晶完好者呈菱形体、棱面状、棱状、针状、纤维状和六角板状。一水软铝石可溶于酸和碱。该矿物形成于酸性介质，主要产在沉积铝土矿中，其特征是与菱铁矿共生。
2.铝矿石分有：一水硬铝石 又名水铝石，结构式和分子式分别为AlO(OH)和Al2O3・H2O。斜方晶系，结晶完好者呈柱状、板状、鳞片状、针状、棱状等。水铝石溶于酸和碱，但在常温常压下溶解甚弱，需在高温高压和强酸或强碱浓度下才能完全分解。
3.铝矿石还分：三水铝石又 名水铝氧石、氢氧铝石，结构式Al(OH)，分子式为Al2O3・3H2O。单斜晶系，结晶完好者呈六角板状、棱镜状，常有呈细晶状集合体或双晶，矿石中三水铝石多呈不规则状集合体.溶于酸和碱，其粉末加热到100℃经2h即可完全溶解。该矿物形成于酸性介质。
铝矿石硬度：
铝矿石主要有一水硬铝石p一水软铝石和三水铝石。这些都是炼铝的矿石。工业上铝矿石指标是边界品位o露采与坑采的铝硅比值均为1.8～2.6，Al2O3R40%；最低工业品位o铝硅比值露采R3.5o坑采R3.8，Al2O3R55%。
三水铝石又名水铝氧石、氢氧铝石，结构式Al(OH)，分子式为Al2O3・3H2O。单斜晶系，结晶完好者呈六角板状、棱镜状，常有呈细晶状集合体或双晶，矿石中三水铝石多呈不规则状集合体。溶于酸和碱，其粉末加热到100℃经2h即可完全溶解。该矿物形成于酸性介质。
一水软铝石又名勃姆石、软水铝石，结构式为AlO(OH)，分子式为Al2O3・H2O。斜方晶系，结晶完好者呈菱形体、棱面状、棱状、针状、纤维状和六角板状。一水软铝石可溶于酸和碱。该矿物形成于酸性介质，主要产在沉积铝土矿中，其特征是与菱铁矿共生。
一水硬铝石又名水铝石，结构式和分子式分别为AlO(OH)和Al2O3・H2O。斜方晶系，结晶完好者呈柱状、板状、鳞片状、针状、棱状等。水铝石溶于酸和碱，但在常温常压下溶解甚弱，需在高温高压和强酸或强碱浓度下才能完全分解。
抵抗工具侵入矿石表面的能力，表征矿石物料破碎难易的指标。国际上通用的测定矿石硬度的方法是摩氏标准矿物硬度比较法；中国还采用普氏岩矿坚固性系数f(俗称岩矿硬度系数)表征矿石硬度。
普氏岩矿坚固性系数f是俄国学者普罗托季亚科诺夫于1911年提出并首先采用的。用以表征采矿工程中各种岩矿的破碎和岩体维护作业的难易程度。普氏认为无论以哪种方式进行破碎，岩矿所表现的坚固性都是趋于一致的，定f值在0～20之间，通常只用一个整数表示，仅在f
支建铝土矿
陕县支建铝土矿区是河南省最早发现的大型富铝矿床之一,勘查程度达勘探,探明储量达2357多万t,位于河南省陕县境内,属王家后、柴洼两乡管辖。矿区东起刘家山,西止庙前后窑,北到张上断层,南抵鹿马断层,呈北东-南西向展布。含矿岩系为上石炭统本溪组,铝土矿体赋存在含矿岩系的中段,分布在扣门山断层以西、陕县断陷盆地北缘,受北东向的煤窑沟正断层和扣门山正断层控制。
支建铝土矿位于陕县-渑池-新安铝土矿成矿区西部七里沟-焦地成矿带的西矿带,大地构造上位于中朝准地台南部、华熊台隆坳陷的渑池-确山陷褶束的西北部。
6.8.1.1含矿岩系特征
矿区内地层均呈单斜产出,倾向140°,倾角10°~20°,局部产状有所变化,尤其在断层附近,产状变陡。
含矿岩系的基底地层为奥陶系中统马家沟组(O2m),厚20~50m。马家沟组下部为青灰色灰岩,呈厚层状,有时夹角砾状灰岩、薄层泥质灰岩;上部为白云质灰岩,呈浅灰白-青灰色薄层状产出;顶部常残存厚约0~2m的古风化壳,呈黄褐色,凸凹不平,形态各异,对铝土矿的形态起着重要的控制作用。
含矿岩系上石炭统本溪组(C2b),一般厚20~30m,最大达60余m,可分为下、中、上三个岩段,铝土矿赋存在中段。
下段(C2b1):铁质页岩,在含矿岩系的中下部和底部,在矿区北中部呈灰黄、红褐色等杂色,含铁质较高,具有页理。有粘土质、砂质及氧化铁质组成,个别处夹有山西式铁矿小扁豆体或透镜体。向南逐步相变为菱铁页岩和黄铁页岩。本层为矿层底板,厚0.25~49.36m,平均5.96m,厚度变化较大,与下伏地层假整合接触。
中段(C2b2):铝土矿层,在含矿岩系的中上部,主要由铝土矿和粘土矿组成。局部夹有粘土矿级外品和粘土页岩。铝土矿主要为灰色,局部稍带白、黄、褐色,呈层状或似层状产出,厚0.5~22.8m,平均5.96m。铝土矿和粘土矿的厚度变化互为消长关系,相变明显。
上段(C2b3):粘土页岩,在含矿岩系的顶部或上部,常为灰白色、灰黄色,局部相变为碳质页岩或煤线(层),显页理,性软,易风化破碎,厚0.05~13.33m,一般1m左右,厚度变化较大。
6.8.1.2矿体特征
根据构造分割和铝土矿矿体赋存特征,本区可分为瓦查坡、香草洼和鹁鸪堂三个矿段,其中工业矿体赋存在前两个矿段上。鹁鸪堂矿段各项工程揭露显示,该矿段含矿岩系较薄,浅部受剥蚀,矿体基本无残留。瓦查坡和香草洼矿体主要特征如表6.10所示。
瓦查坡矿段矿层显著特点是Fe2O3质量分数较低,一般为1%~3%;而香草洼矿段矿层Fe2O3质量分数普遍较高,达3%~7%。
表6.10 支建铝土矿矿体主要特征表
6.8.1.3矿石特征
(1)矿物成分
矿石主要由一水硬铝石、高岭石组成,次为伊利石,微量矿物有叶绿泥石、赤铁矿、针铁矿、锐钛矿、金红石、埃洛石、电气石、锆英石、方解石、石英等。
(2)矿石结构、构造特征
按矿物的结晶特征划分,矿石多呈他形柱状晶粒结构、自形或半自形晶粒结构、泥晶或隐晶质结构等;按矿物颗粒形态划分,矿石呈砾屑状、砂(粒)状、蜂窝状、豆鲕状和致密状结构。其中砾屑状结构主要分布在铝土矿层的上部和下部,其他部分少见;砂(粒)状结构主要分布在铝土矿层中部,尤其在矿体埋深的浅中部区域发育;蜂窝状结构主要分布在铝土矿层的中下部;豆鲕状结构分布在铝土矿层顶部和下部为主;致密状结构主要分布在铝土矿层的顶部和底部。
矿石主要构造类型为块状、半定向或定向层状构造。
(3)矿石化学成分特征
铝土矿化学成分主要有Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2、S、CaO、MgO、K2O、Na2O等,伴生组分有Ga等20种元素。主要化学成分特征介绍如下:
Al2O3:全区质量分数43.81%~77.72%,平均67.18%;瓦查坡矿段质量分数为46.14%~77.72%,平均68.59%,品位变化系数8.6%;香草洼矿段质量分数为43.81%~75.10%,平均64.29%,品位变化系数10.8%。矿石品位与矿石类型、矿体厚度关系密切,即矿体厚度大,Al2O3质量分数高,而SiO2质量分数低;反之矿体薄,则Al2O3质量分数低,SiO2质量分数高。Al2O3质量分数在水平方向上不论走向或倾向均呈跳跃式变化;垂向上顶、底部Al2O3质量分数低,而SiO2质量分数高;中部则Al2O3质量分数高,而SiO2质量分数低,呈反向关系。
SiO2:全区质量分数2.11%~22.60%,平均9.70%;瓦查坡矿段质量分数为2.11%~22.60%,平均10.18%,品位变化系数42.7%;香草洼矿段质量分数为3.10%~21.06%,平均8.72%,品位变化系数49.5%。在水平方向SiO2质量分数呈跳跃式变化,在铝土矿矿层顶、底部SiO2质量分数高而中部低。
F2eO3:铁质矿物本区主要是赤铁矿、针铁矿,次为黄铁矿、菱铁矿等,分布不均匀。全区质量分数0.50%~26.02%,平均4.00%;瓦查坡矿段质量分数为0.50%~22.19%,平均2.18%,品位变化系数115.1%;香草洼矿段质量分数为1.06%~26.01%,平均7.73%,品位变化系数89.3%。瓦查坡矿段Fe2O3质量分数普遍较低,一般在1~5%之间,香草洼矿段Fe2O3质量分数普遍较高,一般在6%~15%之间。水平方向呈跳跃式变化,在垂直方向上,一般是矿层上部含铁低,而下部含铁较高。
S:主要产于黄铁矿中,分布不均匀。S质量分数一般在0.022%~0.669%之间,部分工程见到S质量分数高于0.7%的样品,主要分布在两个矿段的南部。即整个矿区由北向南,S的质量分数有由低变高的趋势。
TiO2:主要产于锐钛矿和金红石中,部分呈类质同象分散在一水硬铝石中,质量分数稳定,1.84%~4.92%,平均3.03%,在水平方向呈微弱跳跃式变化,在垂直方向上变化波动不大。
铝硅比值:衡量铝土矿石的主要指标之一,反映Al2O3与SiO2的综合变化特征。铝硅比值从2.3~36.8之间变化,平均6.9;瓦查坡矿段2.2~36.8,平均6.7,变化系数67.9%;香草洼矿段2.4~22.9,平均7.4,变化系数59.4%。在走向、倾向上呈跳跃式变化;在垂直方向上,一般顶、底部矿石铝硅比值较低,矿体中部铝硅比值非常高。
不同类型矿石的化学成分不一样,支建铝土矿区砾屑状、砂(粒)状、蜂窝状、致密状和豆鲕状等不同类型矿石的平均化学成分如表6.11所示。
从表6.11可以看出,就Al2O3质量分数来说,砂(粒)状和蜂窝状矿石>砾屑状和豆鲕状矿石>致密状矿石。据统计,砂(粒)状和蜂窝状矿石主要分布在矿层的中部,砾屑状和豆鲕状矿石主要分布在矿层的上部和下部,致密状矿石则主要分布在矿层的底部和顶部。但是各矿石类型并无明显分界,一般呈过渡关系或者呈复合关系。
表6.11 各矿石类型主要化学成分质量分数表
6.8.1.4成矿作用
矿区位于中条古陆与秦岭-大别古陆构成的三门峡-渑池-新安海盆的西北缘,区内受加里东运动的影响,从中奥陶世未至下石炭世,为一漫长的剥蚀间断期。这期间中奥陶统灰岩遭受地表水长期冲刷、溶蚀,形成了准平原地形及岩溶洼地,到晚石炭世地壳开始下沉,以小幅度的震荡运动为主,海水时进时退,海侵平静而缓慢,形成海湾湖环境,具备了对成矿有利的古地理条件。
在矿区东北侧为北段村穹窿,南侧为熊耳山隆起区,两地均大面积出露中元古界中性火山岩。这些铝硅酸盐岩,经历长期风化剥蚀及地表水分解,形成脱硅、脱硫、富铁、富铝的残积物,然后经海侵及地表水流的冲刷,使富铝残积物破坏解体,以机械碎屑及胶体溶液形式被搬运到海盆边缘。富铝碎屑物再经水化学分解成胶体状态的含氢氧化铝水溶液,其后以胶体化学沉淀为主,生成早期铝土矿。此外基底灰岩经化学分析,Al2O3质量分数为1.56%~1.87%,也是铝土矿形成物质的潜在来源之一。
区内O2m灰岩剥蚀面,主要受地表水的垂直渗漏及溶蚀作用的影响,逐渐形成岩溶洼地和漏斗状溶坑,是成矿有利地形。当矿区两侧古隆起区的含矿溶液不断地流入剥蚀区充满洼地后,即形成半封闭的涡流区或处于静止状态,这期间基底灰岩中的富碱性溶液经常补充到具有酸性的含铝溶液内,使酸性溶液变成中性时,则开始沉积铝土矿。因此岩溶发育地段是成矿的有利地形。
古陆上中性火山岩和富铝硅酸盐岩,经过漫长的风化、剥蚀以及地表水解,形成富铝硅铁质的残积物,和部分基底岩石风化产物聚合在一起,在岩溶有利地形堆积形成铁质页岩层位,在岩溶高凸部位,没有沉积C2b1铁质页岩。
在C2b1铁质页岩沉积的同时,也遭受风化、剥蚀迁移的影响,起到填平补齐的作用。
其后,从古陆带来大量富铝、硅、铁质残积物和就地基底岩石风化物,以及部分C2b1沉积物的参与,在岩溶发育的地区,在C2b1铁质页岩之上,堆积、沉积了铝土矿、耐火粘土层位C2b2。在物质来源丰富,而且铝质非常高时,则沉积铝土矿;在物质来源贫寡且硅质和铁质与铝质物相差不多时,则沉积了耐火粘土层。砂(粒)状矿石矿物成分简单,表明物质来源单一,经过水流冲洗、筛选,有搬运迁移的特点。豆鲕状、致密状矿石,表明物质来源不足,局部有胶体沉积(如胶状),沉积物中铝质物相对较少,而硅质明显增高,形成贫矿或中等矿。
在堆积、沉积铝土矿的同时,也遭受到风化、剥蚀、破坏、水流搬运、重新胶结,乃至季节的影响,造成复杂成因的砾屑状矿石。铝土矿层,显示了正粒序、递变层理的韵律性。
局部因为物质来源不充足,加之北处地势高凸,没有沉积铝土矿,仅沉积了耐火粘土。一般在岩溶开阔的地域,容易沉积了耐火粘土和铝土矿,特别是岩溶低洼处,沉积铝土矿厚达15~22.8m,有时还伴有耐火粘土沉积。
铝(粘)土矿形成经历漫长的地质阶段,随后也遭受到风化、剥蚀的影响。在晚石炭世时,在铝(粘)土矿层的上部,接受了C2b3一层粘土页岩的沉积,有时相变碳质页岩和煤线,产植物化石丰富。此层层位稳定,厚度薄(0.05~13.33m)。C2b3粘土页岩的沉积对铝(粘)土矿层来说,起到了保护遮挡作用,使矿层不再遭受破坏,有利铝土矿、耐火粘土压实、聚集、富化。
从C2b3粘土页岩沉积条件、环境及化石来看,属于滨海湖相沉积型铝土矿床。
6.8.1.5成矿要素
根据支建铝土矿典型矿床研究,归纳总结出该典型矿床成矿要素如表6.12。
表6.12 支建铝土矿床成矿要素表
6.8.1.6成矿模式
通过收集分析支建铝土矿床区资料,进行综合研究,分析成矿地质背景,认为该区古风化壳型铝土矿的形成受三门峡-渑池-新安海盆的控制。晚石炭世地壳小幅度的震荡运动,导致海水时进时退,海侵平静而缓慢,形成海湾湖环境。
通过前文对支建铝土矿床含矿岩系特征、矿体特征、矿石特征和成矿作用等的综合研究,在成矿要素研究分析的基础之上,选择支建矿区岩相从剥蚀区―残积带―冲刷堆积带―海湾湖相的变化剖面进行成矿模式研究:①在剖面上选择代表不同亚相、不同位置、不同矿体厚度、含矿岩系厚度的探矿工程;②仔细研究比对探矿工程柱状图,突出岩性组合、矿体、顶底板;③把各工程柱状图从剥蚀区―残积带―冲刷堆积带―海湾湖相的方向排在一起,并把各柱状图连接起来;④在剖面上标明水平方向和垂直方向的分带情况;⑤在水平分带上说明各分带沉积作用的特点及岩性组合的区别;⑥在垂直分带上说明沉积基底对含矿岩系分布的控制和岩性组合的区别。
经综合研究,支建铝土矿床成矿模式如图6.3所示。支建铝土矿床为古风化壳沉积型矿床,含矿岩系为晚石炭统本溪组,沉积环境为海湾湖相,成矿控制因素主要有层位(时代)、基底、构造及古构造、古地貌、古气候和古地理环境、次生作用等。
图6.3 支建沉积型铝土矿成矿模式图