我国明矾石资源综合利用现状与发展前景研究

王晓琳，姬长生，任海兵

(中国矿业大学矿业工程学院，江苏 徐州 221008)

1 明矾石资源概况

明矾石是含(OH)-的复杂硫酸盐，主要矿物成分：明矾石20%～50%，石英40%～60%，其次为高岭石、叶腊石、绢云母、黄铁矿。我国明矾石储量居世界第三位，已查明矿石储量在3亿t以上。主要产于浙江和安徽，分别占全国探明矿石储量的53%和41%，且含量大于45%的富矿几乎全部集中于这两省。另外，在福建、江苏、山东、台湾、四川、新疆等省(区)亦见有明矾石矿床、矿点。我国明矾石矿资源丰富，能满足国民经济建设的需求。

2 明矾石的综合利用现状分析

2.1 明矾石矿综合利用方向

明矾石是一种具有综合利用价值的多元素矿产资源，以其作原料可生产40多种化工产品。在工业上，明矾石主要用于提炼明矾，也可综合利用明矾石生产硫酸钾、硫酸和氧化铝等产品。明矾主要应用于印刷、造纸、制革、油漆等部门。硫酸钾为无氯钾肥，适用于烟草、果树等经济作物的施用。氧化铝除用于炼铝外，还是铝系精细化工的优质原料。明矾石用氨碱法还可制取钾氮混肥和铝氧。

2.2 我国明矾石加工利用现状分析

多少年来，明矾石矿主要以原矿或初加工产品出售。随着经济发展、人口增长和人民生活水平的提高，明矾石矿综合利用遇到挑战。

第一，明矾石储量虽可观，但受质量、市场需求和新产品开发，以及产业政策等的制约，产量难有大幅增长。目前，明矾石市场供大于求，资源保证程度极高，产品销路尚待开拓。

第二，因其产品单一、附加值低、加工工艺落后等原因，始终处于低谷不景气阶段，且新建市场紧缺附加值高的产品。所以，改进生产工艺，加大综合利用深度，抓紧生产市场紧缺、附加值高的产品，是明矾石资源今后面临的主要问题。

为了解决以上问题，论文提出了明矾石矿开采开发综合利用产品链，在具体的实施原则和方法下，分阶段、分步骤说明如何实现明矾石综合开发利用循环产业链。

3 明矾石矿开采开发综合利用产品链主要思想及产品链介绍

3.1 明矾石矿开采开发综合利用产品链主要思想

在建立较为成熟的以明矾、硫酸钾、氧化铝、氢氧化铝等，同时处理废渣、矾浆、矾烟等的明矾石加工利用主循环产业链的基础上，进行补链建设，进一步精深加工和发展氢氧化铝、氧化铝、矾泥等系列化工产品，极大拓展和延伸明矾石矿开发利用循环产业链，逐步建成完整和成熟的明矾石综合开发利用循环产业链。

3.2 明矾石综合开发利用产品链介绍

在工业生产中，主要采用水浸法、还原热解法、氨浸法和酸氨法等4种工艺。采用不同的工艺，可得到明矾及其系列产品：不含氯的钾肥、工业钾盐、氧化铝系列原料、催化剂载体和硫酸等。

炼制明矾仍是明矾石利用的主要途径。明矾因其有特殊的物理和化学性质，如无毒、易溶于水，其铝盐净水作用基于铝氢氧化物的凝聚作用等亦被多行业使用，约有40多个行业、200多种用途。明矾的作用主要体现在：保鲜、膨松、治疗、粘合、除湿、净水、软化、保脆。明矾在工业上用量最大，约有19个行业使用。其中以造纸、制药、染料色淀生产、食品加工应用为主。

硫酸钾及其系列产品。硫酸钾是一种最重要的无氯优质钾肥，也是农作物所需硫的重要补充来源。它的盐碱地指数仅为氯化钾的40%，在世界钾肥总产量中约占5%，主要施用于亚麻、荞麦、烟草、葡萄、西瓜、柑橘、茶叶、马铃薯、蔬菜等喜钾忌氯作物及海产品养殖，它不但能提高农产品产量，还能改善其品质。在工业上，硫酸钾可用于制造过硫酸钾、碳酸钾、钾水玻璃等化工产品，广泛应用于染料、香料、医药、炸药等产品的生产。

氢氧化铝及其系列产品。氢氧化铝是明矾石还原热解法综合利用的主要产品之一。氢氧化铝是一种用于冶金、化工、石油、轻工、制药、环保、电子等行业的重要化工原料。在石化行业，氢氧化铝主用作催化剂、添加剂等；在其他行业，用作纸张阻燃剂、添染剂、玻璃器具、陶瓷、搪瓷、印刷墨的填料和自来水净水剂等。在制药行业，其凝胶液和干燥凝胶用作制酸药中和胃酸和保护溃疡面。大量生产无磷洗衣粉的重要添加剂4A沸石，就是氢氧化铝的衍生物。还有油田新型注剂α-微粉氢氧化铝。另外，在新型陶瓷、搪瓷、医药、电子等方面的用途也越来越广泛。

氧化铝及其系列产品。氧化铝是生产电解铝的主要原料，世界各国氧化铝产量的90%用来生产电解铝；其次，作化工、医药、石油、耐火材料等原料。氧化铝陶瓷是现代陶瓷(非硅酸盐陶瓷)系列中应用最广的一种。氧化铝陶瓷可通过明矾石加工工艺直接制造，也可以通过明矾石加工的初级产品氢氧化铝再加工而成。从明矾石及其产品二次加工，可制得一批氧化铝系列产品，如氧化铝牙膏摩擦剂、高纯氨明矾、微晶刚玉氧化铝溶液等。

明矾石矿加工生产中排出大量的矾泥(浆)、废渣(赤泥)、氨浸渣、矾烟和炉灰、矾水等，若不治理，既污染环境，又白白流失大量有用成分。三废中SiO2有的高达75%～85%，Al2O3可达55%。所谓废料，却是开发铝盐、多种硅系等产品的极好原料。目前，经试验生产投放市场的产品有硫酸铝、铵明矾、水泥速凝剂等十多种。

赤泥的利用。明矾石用还原热解法提取产品后，尚有大量废渣——赤泥需要处理(以年产硫酸钾3万t计算，每年排出赤泥2000t左右)。赤泥为碱性物质，易碱化土地，污染地下水，严重危害人们健康。因此，合理利用赤泥的宝贵性能、综合开发赤泥具有重要的经济价值和社会意义。赤泥利用比较成功的是生产建筑材料。此外，赤泥可以用作新型墙材；作塑料填料；作硅肥添加剂；从中提取有价金属。而且，以这种赤泥配合煤渣和少量砺灰，可制造蒸养砖。

矾泥(浆)的利用。矾泥，不仅污染环境，同时也造成了铝资源的严重浪费，因此综合利用矾泥(浆)有重要的经济价值和社会意义。采用酸熔法使矾泥中的氧化铝在浓硫酸的作用下于固相体系中转化为可溶性的硫酸铝，不仅有较高的回收率，也较好地克服了传统的酸浸和碱浸加工铝矾土。同时，矾泥还可以制成铵明矾、聚合铝和可用作造纸填料等产品。

生产膨胀水泥。明矾石膨胀水泥是以硅酸盐水泥熟料为基材，以天然明矾石及其残渣等作为膨胀组分，经共同粉磨制成的具有膨胀性能的水硬性胶凝材料。调整其矿物组成，可以制得明矾石膨胀水泥、明矾石自应力水泥和明矾石高强水泥。它们的共同特点是具有补偿收缩，后期强度高，能显著提高混凝土的抗裂防渗能力。

生产釉面砖。采用明矾石氨浸渣、掺叶腊石、粘土和石灰石等可生产釉面砖。氨浸渣用量以45%为宜。釉面砖的研制成功，对发展立足我国资源的钾肥工业和陶瓷工业具有重要的现实意义。

用作速凝剂等水泥添加剂。明矾石生产的产品及其排出的矾泥、废渣等，还可以生产水泥速凝剂、早强剂等。

4 明矾石矿开采开发综合利用产品链实施方法

明矾石矿开采开发综合利用产品链的实现，方需要分阶段、分步骤，在一定方法和原则的指导下才能实现。

4.1 实施阶段

第一阶段，建立较为成熟的明矾石加工利用主循环产品链，即明矾石矿生产明矾、硫酸钾、氧化铝、氢氧化铝等，同时处理废渣、矾浆、矾烟等的产业链。除了对明矾的深加工外(传统)，还要根据 “明矾石矿一次加工产品项目”重点规划项目规划，实现明矾石矿有效开发，同时很好的解决明矾石采选形成的“三废”问题。

第二阶段，在已经形成的明矾石矿主循环这个循环产业链的基础上，进一步精深加工和发展氢氧化铝、氧化铝、矾泥等系列化工产品。根据“明矾石矿深度加工产品项目”和“循环开发及综合利用项目”重点规划项目规划，提高产品科技含量和附加值。对明矾石矿开发利用主循环进行补链项目建设，极大拓展和延伸明矾石矿开发利用循环产业链，逐步建成完整和成熟的明矾石综合开发利用循环产业链。

4.2 实施原则

(1)统一部署，层层推进。首先，应该建立明矾石矿循环产业链的主链，即明矾石矿采选-制备明矾、硫酸钾、氧化铝、氢氧化铝等-废渣、矾浆、矾烟、矾水、尾矿、废石的处理这一链条。在这一链条中，废渣、矾浆、矾烟、矾水、尾矿、废石的处理，在建设产业链的初期可以是比较简单的加工利用，随着产业链的逐步建设，接下来就是进一步的精深加工和综合利用，同时综合回收尾矿和废石中有用元素，并且全面彻底地处理利用排放物。最终建成经济、社会和生态综合效益俱佳的明矾石矿综合开发利用循环产业链。

(2)对于科技含量高、附加值高的产品，可以布局在市区或其他城市附近。这样能够充分利用市区的资金、技术、人才和较完善的基础设施等相对优势。

(3)在招商引资过程中，要注意吸引那些技术资金雄厚的知名大企业。综合型大企业将凭借雄厚的技术和资金实力，能够同时投资建设一系列项目，很快就能形成循环产业链的一个链条，从而促进循环产业链更好更快的建设，同时也将有助于加快技术改造和创新，加快引进国外先进技术和设备，加快调整产业、产品和市场结构，从而提高产品档次和竞争力。

(4)对于综合利用和处理排放物的企业，给予大力扶持和鼓励政策。一些处理废水、废气、废渣等的企业和项目投资的经济效益相对不高，但是对于整个循环产业链能够实现真正的循环，从而实现零污染具有重要作用，对于整个产业链的经济、社会和生态综合效益具有重大贡献。

4.3 实施方法

(1)选择合适的工业园区。工业园区应当选择具备交通便利、临近明矾石矿等矿产资源、具有较丰富的人力资源等条件的区域。

(2)进行招商引资。要依据规划的明矾石循环产业链，首先对于主链条相关的产品项目进行详细规划，并进行招商引资。

(3)逐步建立和完善基础设施。园区的基础设施建设可以和招商引资结合起来，根据招商引资项目建设的需要来进行基础设施建设，这样能够有利于筹措资金，更好更快地针对工业生产实际需要进行基础设施建设。

(4)有重点有步骤地建立产业链各个链条和链节点。明矾石循环产业链各个链节点之间相互依存、相互需要，尤其是主链条上的各链节点。为了避免“断链”现象，主链条上的链节点项目应同步规划和招商及投资建设。因此，在招商引资过程中，要尽可能吸引实力雄厚的综合性企业进行系列项目投资建设。

明矾石矿循环产业链的主干链条建设完成后，接下来要把主干链条继续延伸和扩展，进一步开发氧化铝、氢氧化铝、赤泥等的下游延伸产品，综合回收利用尾矿和废石中的有益元素，处理和循环利用废水、废石和废渣，基本实现零排放和零污染，最终形成一个完整和成熟的明矾石矿综合开发利用循环产业链。

(5)把明矾矿循环产业链与其他产业链有机结合，建立更大规模的循环产业链集群。在开发明矾石的延伸产品以及处理和循环利用废水、废石和废渣的过程中，需要与其他产业相结合，需要其他的矿产资源作为原料。因此，需要做好明矾石矿循环产业链中与其他矿产资源和其他产业链交叉的关联项目的规划和建设工作，最终建

立一个循环产业链集群。

[1] 吕惠进.浙江省明矾石矿产资源及其开发利用[J].矿业研究与开发，2004(4).

[2] 李文光.我国明矾石资源综合利用现状及发展趋势[J].化工矿物与加工， 2000,29(6):32-33.

[3] 韩效钊,徐超,张兴法,等.热分解法综合利用明矾石工艺研究[J].矿冶工程, 2002,22 (1):72-75.

[4] 毛麒瑞.综合利用明矾石资源前景广阔[J].中国资源综合利用,2000(8):39-40.

[5] 宣之强.中国明矾石资源及其应用[J].化工矿产地质,1998,20(4):279-286.

[6] 叶仲屏,孙华,吴红梅,沈帆.明矾石的综合利用[J].化肥工业,2000,(01).

[7] 韩效钊,徐超，吴国荣，许民才.明矾石综合利用方法综述[J].安徽化工,1996(03).

[8] 李钟模.中国明矾石矿资源状况[J].化工矿物与加工,1999(08).

[9] 韩效钊,徐超,许民才,等.以明矾石为原料合成4A沸石的研究[J].非金属矿,1997(2):31-32.

[10] 梁祥济,王福生.明矾石矿床中钒、镓萃取实验和综合利用的建议[J].矿床地质,1999,18(3):276-284.

[11] 王祥.煅烧低品位明矾石在水泥中的应用[J].水泥,2001(1):45-46.

[12] 陈存榕.福建明矾石矿应用于水泥生产的现状及前景[J].福建地质, 2002,21(2):103-106.

[13] 韩效钊，吴国荣，许民才. 由明矾石矿生产硫酸铝的研究[J].现代化工,1996(05).

[14] 李奎彩.明矾石矿中明矾石的测定[J]. 化工矿物与加工,1993(03).