桂中高铁三水铝矿矿床特征及开发利用研究

洪 光

（中化地质矿山总局化工地质调查总院，北京 100013）

桂中高铁三水铝土矿是迄今为止在中国发现的唯一超大型铁铝共生三水铝矿，已探明的资源量为2.63亿吨[1]。铁铝综合冶炼工艺复杂且成本高昂，导致其探索和发展一直停滞不前。近年来，随着中国经济的持续快速发展，铁，铝等大型矿产的外部依存度越来越高，铁精矿和氧化铝的市场价格不断上涨。故而，充分开发与利用中国现有的铁铝资源迫在眉睫。早前，桂中高铁三水铝土矿已被列入广西“十二五”矿产资源规划的重点勘探开发目标。因此，系统研究与总结该矿床的成矿特征及开发利用价值，对广西铝土矿的勘探开发和未来资源发展布局具有重要意义。

1 矿床地质条件

1.1 底层

桂中地区的地层比较发达。从早古生代到第四纪地层，均有挖掘，其中古生代地层发育态势最好，但奥陶纪和志留纪少见出露。该地区地层共包含9个系，其中，碳酸盐岩是中泥盆统至下三叠统的主要矿体，其余几系地层均以碎屑岩为主。地层露头的分布大致如下：①以大明山背斜-镇龙山峪-龙山背斜为核心，周围的泥盆系角与寒武纪地层不成一体；②整个地区的泥盆纪、石炭纪是可见的；③二叠系和三叠系地层于来宾和上林主要暴露；④新富镇东部侏罗纪地层暴露；⑤南宁盆地和贵港盆地东南侧白垩系主要分布，少见于宾阳盆地；⑥第三系以贵港和横县为主要集聚，但出露零星；⑦第四系地层暴露范围较广，分布于横县，贵港，武宣等地，并没有与泥盆系和石炭系地层融为一体。

1.2 构造

广西位于华南板块的南端。自中元古代以来，它经历了复杂的地质演化。根据地质历史和结构特征，先前研究者将广西结构单元划分如下。工作区位于桂中-桂东台凹陷和右江再生地面的交点，该区域由在大明山-大瑶山的中央高原寒武纪地层为界，泥盆系和碳层系是由南北包围，北部折叠带，泥盆系及三叠系地层出露记忆。白垩系地层沉积在十万大山断陷盆地的南部，也记录在贵港盆地。受三叠系和白垩系的火山活动影响，同时受灵山-藤县深断裂带活动影响，其南部主要以酸性岩石为主。由于地区运动及地区海拔影响，未见侏罗系地层，主要是因为印支运动引起了环境的膨胀，并在环境中形成了皱纹和断层构造[2]。

2 矿床特征

2.1 矿体形态

图1 桂中铝土矿矿层分布

三水铝土矿主要存在于红壤层，分布在岩溶平原的低山丘，矮山或梯田上。矿层的分布如图1所示：图1对马岭点铝土矿层序的特征进行了充分展示。底部向顶部依次是粘土层，铝土矿层和表土层。铝土矿层以层状分布，厚度约为4米，矿石直径大小各异，最大的可以达到4米，粘土的颜色以棕红色为主，少量矿石颗粒包含其中。顶部表面土壤和铝土矿层在界面处起伏，表明铝土矿已被剥蚀。

桂中铝土矿有明显的垂直分带：下部是杂色粘土带，中部是铝土矿带，上部是红土带。下部的杂色粘土带细分为微-半风化层，高岭石粘土层和网状红粘土层。

红土层：主要是红粘土，部分含有少量豆粕状矿石颗粒，经常在层上覆盖腐殖质土壤。

三水铝土矿层：由粘土和铝土矿组成。矿石的大小不同，而且是混乱和累积的。它主要由豆粕和包层结构组成，圆度差异较大。矿石分布不均匀，同一矿区与不同矿区之间的差异明显。

高岭土粘土层：主要由高岭土粘土组成，粘土具有光滑感，少量豆状矿石局部夹在中间。

网状红土层：主要由粘土组成，部分含有少量三水铝石颗粒。粘土具有网状形状。

2.2 矿石结构与构造

桂中铝土矿的矿石结构主要包括壳结构，花岗岩结构和豆粕结构。其中，豆粕是主要结构，铁包层围绕豆粕，粘土和三水铝石。一些矿石样品表面光滑，圆度好，具有包层结构，表明矿石已在一定距离内运输；有些矿石仍然有粘土，圆度差，颗粒状结构表明矿石没有远距离运输，仅就近堆积；一些样品含有石英颗粒，表示矿石是通过混合不同的风化产物形成的。

矿床综合分析研究的微观结构和样品显微镜表明，不同粒径的矿石具有一定的关系，具有相似的豆结构和包层结构，表明小矿石部分来源于大矿石的破碎。

3 开发利用评价

桂中三水铝土矿主要化学成分为Al2O3与Fe2O3，其中Al2O3含量达到20%以上，但低于30%，Fe2O3含量达到35%以上，但低于50%。因此，铝及铁的含量均低于目前的采矿指数，达不到其独立成矿的工业指标要求。自1987年发现该矿以来，国内许多研究机构和高等院校都对中部三水铝土矿进行了探索性实验，采用磁选，重选，浮洗，反浮动，洗涤以及各种处理方法和工艺测试。中南工业大学在贵港市蒙公矿区进行了首次先铝后铁改造工艺试验，常压下试验结果良好，温度及碱浓度适宜下，溶解析出时间可提至13min～15min，Al2O3溶出率高达90%，溶解赤泥经炼制可形成海绵铁，说明可以回收矿石的主要有用成分，其矿石的加工性能较好。

综上所述，桂中地区三水型铝土矿开发利用价值较高，单单以电解铝和钢铁及其深加工产品的价值来说，其经济价值巨大。