铝土矿(bauxite)

以铝的氢氧化物(一水硬铝石、一水软铝石及三水铝石)为主要成分的耐火原料。又名高铝矾土、矾土，常含有少量褐铁矿、赤铁矿、高岭石及蛋白石等矿物。铝土矿常呈豆状、鲕状及致密块状。颜色变化很大，一般为白色、灰白色、青灰色，也有灰褐色及灰黑色，含铁质时有红色斑点。土状光泽，硬度不一，以三水铝石为主时硬度较低，以一水铝石为主时硬度较高，一般为莫氏硬度3～4。断口为贝壳状或平坦状，密度2．5～3．5g／cm³。

简史 1821年贝尔蒂尔(P•Berthier)在法国南部的阿尔勒城附近发现一种岩石，测定其成分为Al₂O₃52.0％、Fe₂O₃27．6％，H₂O20．4％，并认为这种岩石是氧化铝、氢氧化铁和粘土矿物的混合物，命名为铝土矿。

分类 按含铝成分将铝土矿分为一水型铝土矿和三水型铝土矿两大类。其中一水型铝土矿又可分为：水铝石一高岭石型(D—K型)、水铝石一叶蜡石型(D—P型)、勃姆石-高岭石型(B—K型)、水铝石伊利石型(D—I型)、水铝石一高岭石一金红石型(D—K—R型)。三水型铝土矿为三水铝石型(G型)。

化学成分 中国的铝土矿多为D—K型，Al₂O₃含量在45％～81％左右，SiO₂含量在44％以内，杂质成分有TiO₂、Fe₂O₃、CaO、MgO、K₂O及Na₂O等，其中Al₂O₃与SiO₂含量基本上呈反比关系(见图)。TiO₂含量随着Al₂O₃含量的增加而递增，其他几种杂质与Al₂O₃含量无直接关系。铝土矿化学成分(实例)见表1。

矿物组成 铝土矿的主要矿物有一水硬铝石、一水软铝石及三水铝石，伴生矿物有高岭石、叶蜡石、伊利石、褐铁矿、赤铁矿、锐钛矿、金红石及榍石等。

一水硬铝石又名水铝石、硬水铝石，化学式为Al₂O₃•H₂O，化学成分为Al₂O₃85％，H₂O15％，常含Fe₂O₃、Mn₂O₃等杂质。斜方晶系，晶体呈片状和板状，集合体呈细鳞片状。颜色为白色、黄褐、淡紫及灰绿色等，玻璃光泽，解理平行{010}完全，性脆，莫氏硬度6～7，密度3．3～3．5g／cm³。加热时，在530～600℃失水后，变为α—Al₂O₃(三方晶系刚玉)。

一水软铝石 又名勃姆石、波兰石，化学式为Al₂O₃•H₂O，化学成分为Al₂O₃84％、H₂O16％，常含Fe₂O₃、Ga₂O₃等。斜方晶系，晶体呈细小菱片状或扁豆状，通常在铝土矿中呈隐晶质块体或胶体形成物。颜色为白色或微黄色，玻璃光泽，解理平行于{010)完全，性脆，莫氏硬度3．5～4，密度3．01～3．06g／cm³，加热时在530～600℃ 之间失水后，变为γ-Al₂O₃(等轴晶系刚玉)。

三水铝石 又名水铝氧石、三水铝矿。化学式为Al[OH]₃或Al₂O₃•3H₂O，化学成分为Al₂O₃65．4％，H₂O34．6％，常含Fe₂O₃•Ga₂O₃等。单斜晶系，晶体呈六方板状，集合体呈细鳞片状，有时呈结核状、豆状或隐晶质块状。颜色为白色、有时带灰绿或浅红色。解

理平行{001}极完全，莫氏硬度2．5～3．5，密度2．3～2．4g／cm²。加热时在200℃开始脱水，到4O0℃时，水全部失去。400℃(或450℃)转变为勃姆石，进一步加热到900～1200℃变为α-Al₂O₃  。

烧结特性在加热过程中的变化可分为分解、二次莫来石化、重晶烧结三个阶段。

分解阶段 在400～1200℃是铝土矿的分解阶段，水铝石和高岭石分别发生如下反应：

二次莫来石化阶段 1200℃以上、水铝石分解后形成的刚玉相与高岭石转化为莫来石过程中析出的游离SiO₂发生反应；生成二次莫来石、其反应式：

伴随二次莫来石的形成，体积发生膨胀，△V=10％左右。

重晶烧结阶段 1400～1500℃以上，随着温度升高，在液相的作用下，莫来石、刚玉晶体逐渐发育长大，气孔率缩小和消失，物料趋向致密。

分级 中国耐火材料生产用铝土矿按化学成分分为五级(表2)。

产地 世界铝土矿资源十分丰富，分布极广，盛产铝土矿的国家有苏里南、圭亚那等。中国的铝土矿资源也很丰富，主要产地有山西阳泉，河北的古冶，河南巩县、沁阳，贵州修文，山东淄博等。

用途 铝土矿是铝工业的主要原料，也是耐火材料、磨料、陶瓷及水泥工业的重要原料。在耐火材料工业中，铝土矿被用来生产各种高铝质耐火制品；以高铝为主的铝碳、铝镁质耐火制品；高铝质耐火纤维和不定形耐火材料等。