“中国海关数据显示，2013年中国进口铝土矿总量7007万吨，同比增长78.7%，迅猛增长。”

“务正道地区铝土矿整装勘查完美收官。经过3年的工作，技术人员在勘查区内共求获铝土矿资源总量7亿吨。”

“经过3年的奋战，河南省地勘单位提交中型及以上规模的铝土矿预查、普查、详查项目17个，共提交铝土矿资源31250.3万吨。”

无论是铝土矿进口量的增加，还是国内铝土矿勘查的捷报频传，无一不向我们诠释着我国对铝土矿需求的旺盛程度。

铝土矿实际上是指工业上能利用的，以三水铝石、一水软铝石或一水硬铝石为主要矿物所组成的矿石的统称。铝土矿的应用领域有金属和非金属两个方面，它是生产金属铝的最佳原料。铝广泛应用于建筑、包装、交通、电力、航空等领域，是国民经济建设不可缺少的重要基础原材料。

铝工业是我国的基础产业，经济建设对铝土矿的需求量很大。我国铝土矿资源相对比较丰富。资料显示，截至2008年底，全国查明铝土矿产地425处，保有资源储量为32.23亿吨，主要集中在山西、广西、贵州和河南。

铝土矿是可用尽且不可再生的宝贵资源，尤其是近年来随着氧化铝生产的高速发展，我国铝土矿资源日趋匮乏。因此，在保障铝工业健康发展的前提下，加强对提我国铝土矿资源利用率的研究，显得尤为重要。

本期，请随《点石成“铝”》《山西铝土矿的自画像》两篇科普文章，从另一个角度来认识这个我们生产生活离不开的矿种——铝土矿。

拿破仑三世生活在距今约200年前的法国。作为历史上有名的狂人，他非常喜欢大宴群臣。在每次宴会上大家发现，众位宾客使用的银碗都闪闪发亮耀眼夺目，而惟独拿破仑使用的餐具却暗淡无光相形失色。这是为什么呢?原来在当时，金银的冶炼技术已经非常成熟，而铝只能由极少量高品位的铝矾土炼制而成，代价非常大。物以稀为贵，铝的价值就远胜于金银。拿破仑为了显示自己的尊贵地位，便使用铝制餐具。而现在，随着科学技术的发展，铝制品已经被广泛应用于生活各个方面，那么铝是怎么得到的呢?

千锤万凿出深山

世界上大约有95%以上的铝都是从铝土矿中得来的。在距今约3.5亿年~2.5亿年前的“石炭纪”和“二叠纪”时期，经过化学沉积、石灰岩的风化以及几亿年的地质作用，铝土矿就在地表堆积起来，形成可供人类使用的矿石。这些矿石主要分为一水硬铝石、一水软铝石以及三水铝石。

铝土矿的开采主要有露天开采和地下开采两种方式。当矿体掩埋较浅时，我们剥离上层岩土，形成露天矿，直接运用大型机械进行露天开采，开采量大而且较为安全;而当矿体掩埋较深时，我们通过挖掘坑道到达矿体，进行地下开采，作业地方狭小且有一定的危险性。我国铝土矿的开采大部分使用的是露天开采方式。随着“神舟十号”的飞天以及“蛟龙号”的入海，将来人类可能会在遥远的太空以及静谧的深海开采矿石，这就需要我们几代科研工作者的不懈努力。

近几年，我国铝土矿资源大量消耗，高品位铝土矿濒临匮乏，对付剩下来的低品位铝土矿，就只能在选矿上做文章。因此，采矿工程师们把这些沉睡了几亿年的矿石从地下辛苦开采出来之后，要先送到选矿厂，取其精华，去弃糟粕，选出符合冶炼厂“胃口”的精矿。

千淘万漉虽辛苦

最早，人们通过淘盘在河水中进行淘洗就能得到一定量的金属，正所谓“大浪淘沙始见金”。而现在，随着矿石的贫化，利用各种物理化学的方法进行分选已经成为选矿的主要方法。铝土矿选矿的第一步是磨矿，磨矿就是让有用矿物与脉石矿物解离，让矿石的粒度达到一个合适的范围，若粒度太大，则目的矿物与脉石矿物就不能解离，若粒度太小，则容易产生细泥。因此，我们在磨矿过程中必须小心翼翼。

但由于我国铝土矿的粒度越来越细，泥化问题还是会存在的。这些细泥会恶化浮选环境，降低浮选的效率。那么，细粒为什么会有这么大的危害呢?

我们日常生活中经常会出现这样的问题：无论怎样保持清洁卫生，书桌上总是会沾染灰尘。你不用自责，这都是“吸附”搞的鬼。由于灰尘颗粒的粒度很小，所以表面能很大，自身极不稳定，总是在空中飘来飘去。所以它急切地想吸附在其他物体表面来降低自己的表面能，从而使自己更加稳定。矿泥也是如此，由于矿泥的粒度很小，所以它经常“不假思索”地吸附各种药剂，造成药剂消耗量加大。另外，矿泥也容易吸附到较大颗粒的表面，形成覆盖，对大颗粒表面的药剂吸附性能造成影响。因此，在磨矿之后我们要对矿粒进行清洗，把细泥洗去，留下的矿粒则进入浮选环节。

浮选，也就是让铝土矿从矿浆中浮起来，而硅酸盐等脉石矿物留在矿浆中，这样就可以把铝和硅分离开来。读到这里，大家可能会感到奇怪：矿石的密度要比水大，为什么铝土矿能从水中浮出来呢?

原来，选矿工程师们在水中加入了一种特殊的药剂，并通入空气使得矿粒粘附在气泡上并随之浮出水面，这种特殊的药剂就是表面活性剂。其实，我们每天都要和表面活性剂打交道。例如，洗手液就是一种表面活性剂，这种表面活性剂的一端是亲油的，而另一端是亲水的，当我们洗手时，洗手液中表面活性剂的亲油端就吸附在我们手上的油性污物上，而另一端吸附在水分子上，这样油性污物就能跟随表面活性剂脱离皮肤进入水中，我们的手就洗干净了。

同理，在浮选当中，工程师们加入的捕收剂，一端亲矿物而另一端是疏水。当药剂加入水中并通入空气时，亲矿物的一端就吸附在铝土矿的矿粒上，而疏水的一端就吸附在气泡上，这样就使得矿粒吸附在了气泡上，并随着气泡浮出水面。值得注意的是，选矿工程师所加入的药剂是经过分析筛选的，其亲矿端并不是吸附在所有的矿粒上，而是选择性地只吸附到目的矿物表面，从而使得目的矿物与其他矿物分离。选矿药剂就像一个好的宝物鉴定专家，它总是能在纷繁复杂的环境中鉴定出矿物的真实价值，把真金白银拿走而把破铜烂铁剔除。它的来源广泛，一般都是由石油制品合成，我们所熟知的地沟油也可以成为药剂合成的原料。

精矿就是选矿艺术的结晶，我们把它浓缩过滤烘干之后送到冶炼厂进行冶炼。但大家千万不要忽视了，尾矿也可以为水泥工业提供原材料，这样就可以达到资源的综合利用。

烈火焚烧若等闲

选矿得到的铝土矿精矿不能直接用来生产铝锭，而是要先冶炼成氧化铝，大多数企业生产氧化铝主要是用碱(通常是NaOH或NaCO3)在高温中溶解精矿中的氧化铝，生成铝酸钠溶液，矿石中的硅和铁等杂质则成为不溶解的化合物。将这些不溶解的碱渣与溶液过滤分离，就能得到纯净的铝酸钠溶液，再在铝酸钠溶液中析出氧化铝，之后经过电解生成铝锭。就这样，通过采矿、选矿和冶炼三个步骤，就实现了“石”来运转、点石成“铝”。

铝是地壳中分布最广泛的元素之一，也是人类用量最大的金属之一，其本身具有广泛的用途，是建筑、交通运输、包装、电器、飞机制造和机械加工等行业不可或缺的原材料，是仅次于钢铁的第二重要金属，对人类发展贡献巨大。今后如何更加高效地利用地球上的铝资源，用更小的代价生产出更多的铝产品，还要靠科研工作者们的努力奋斗。