К каким полезным ископаемым относятся бокситы

Боксит является основной рудой для производства алюминия. Образование залежей связано с процессом выветривания и переноса материала, в котором помимо гидроокислов алюминия находятся и другие химические элементы. Технология извлечения металла предусматривает экономически выгодный процесс промышленного производства без образования отходов.

Характеристика рудного минерала

Название минерального сырья для добычи алюминия происходит от названия местности во Франции, где впервые были обнаружены залежи. Боксит состоит из гидроокислов алюминия, в качестве примесей в нем находятся глинистые минералы, окислы и гидроокислы железа.

По внешнему виду боксит является каменистой, а реже — глиноподобной, породой — однородной или слоистой по текстуре. В зависимости от формы залегания в земной коре она бывают плотной или пористой. По структуре различают минералы:

• обломочные — конгломератовые, гравелиты, песчаниковые, пелитовые;
• конкреционные — бобовые, оолитовые.

Основная масса породы в виде включений содержит оолитовые образования окислов железа или глинозема. Бокситовая руда обычно бурого или кирпичного цвета, но встречаются залежи белого, красного, серого, желтого оттенков.

Главными минералами для образования руды являются:

• диаспор;
• гидрогетит;
• гетит;
• бемит;
• гиббсит;
• каолинит;
• ильменит;
• алюмогематит;
• кальцит;
• сидерит;
• слюды.

Различают бокситы платформенные, геосинклинальные и океанических островов. Месторождения алюминиевой руды образовались в результате переноса продуктов выветривания горных пород с последующим их отложением и образованием осадка.

Промышленные бокситы содержат 28-60% глинозема. При использовании руды соотношение последнего к кремнию не должно быть ниже 2-2,5.

Месторождения и добыча сырья

Основным сырьем промышленного производства алюминия в РФ являются бокситы, нефелиновые руды и их концентраты, сосредоточенные на Кольском полуострове.

Месторождения бокситов в России характеризуются низким качеством сырья и сложными горно-геологическими условиями добычи. В пределах государства находится 44 разведанных месторождения, среди которых эксплуатируется только четверть.

Основная добыча бокситов производится АО «Севуралбокситруда». Несмотря на запасы рудного сырья, обеспеченность перерабатывающих предприятий неравномерна. В течение 15 лет наблюдается дефицит нефелинов и бокситов, что обусловливает импорт глинозема.

Мировые запасы бокситов сосредоточены в 18 странах, находящихся в тропической и субтропической зонах. Местонахождение бокситов высшего качества приурочено к участкам выветривания алюмосиликатных горных пород во влажных условиях. Именно в этих зонах находится основная часть общемирового запаса сырья.

Самые крупные запасы сосредоточены в Гвинее. По добыче рудного сырья в мире первенство принадлежит Австралии. В Бразилии находится 6 млрд тонн запасов, во Вьетнаме — 3 млрд тонн, запасы бокситов Индии, отличающиеся высоким качеством, составляют 2,5 млрд тонн, Индонезии — 2 млрд тонн. В недрах этих стран сосредоточена основная масса руды.

Бокситы добывают открытым и подземным способом. Технологический процесс переработки сырья зависит от его химического состава и предусматривает поэтапное выполнение работ.

На первой стадии под воздействием химических реагентов образуется глинозем, а на второй — из него путем электролиза из расплава фтористых солей извлекают металлический компонент.

Для образования глинозема используют несколько методов:

• спекание;
• гидрохимический;
• комбинированный.

Применение методик зависит от концентрации алюминия в руде. Боксит низкого качества перерабатывают сложным способом. Полученную в результате спекания шихту из соды известняка и боксита выщелачивают раствором. Образованную в результате химической обработки гидроокись металла отделяют и подвергают фильтрации.

Применение минерального ресурса

Применение боксита в разных отраслях промышленного производства обусловлено универсальностью сырья по его минеральному составу и физическим свойствам. Бокситы являются рудой, из которой извлекают алюминий и глинозем.

Использование боксита в черной металлургии в качестве флюса при выплавке мартеновской стали улучшает технические характеристики продукции.

При изготовлении электрокорунда используются свойства боксита образовывать сверхстойкий, огнеупорный материал (синтетический корунд) в результате плавки в электрических печах с участием антрацита в качестве восстановителя и железных опилок.

Минерал боксит с незначительным содержанием железа применяется при изготовлении огнеупорных, быстротвердеющих цементов. Кроме алюминия из рудного сырья извлекают железо, титан, галлий, цирконий, хром, ниобий и TR (редкоземельные элементы).

Бокситы используют для производства красок, абразивов, сорбентов. Руда с невысоким содержанием железа применяется при изготовлении огнеупорных составов.

Что такое боксит

Обнаружили камень во Франции в 1821 году. Полезную находку сделал Пьер Бертье — французский минералог и геолог. Название дали в честь деревни по соседству — Ле Бо (Les Baux).

Небольшой кусок боксита был представлен на парижской выставке в 1855 году. Вывеска гласила «глиняное серебро». С тех пор камень активно изучали. Исследователи уточнили химическую формулу, описали физические свойства и другие характеристики.

Состав

Боксит — это руда, которая состоит из оксидов алюминия, кремния, железа и других веществ. Некоторые относят породу к минералам. Формула боксита показывает, что там много гидроксида алюминия. Промышленников интересует, как правило, глинозем. Иногда его содержание в этой породе составляет до 40–60% и больше.

Формула боксита в химии — Al2O3*xH2O. Состав сильно отличается. Здесь находят до 100 элементов из таблицы Менделеева.

Главный «компонент» минерала — гидроксид алюминия.

Чем его больше, тем камень ценнее для промышленности. Учитывают количество кремнезема и других многочисленных примесей: силикатов, карбонатов, калия и прочего. Важно, насколько легко выделить из породы глинозем и оксид алюминия. Эта характеристика называется вскрываемость.

Другие свойства боксита:

• Удельный вес сильно отличается в зависимости от места добычи. К примеру, если в составе много кремнезема, эта величина составляет около 1,2 г/см³. Удельный вес плотных образцов, в которых больше железа, — уже примерно 2,8 г/см³.
• Твердость боксита тоже сильно варьируется: от 2 до 7 баллов по шкале Мооса.
• Порода часто похожа на глину. Однако это впечатление обманчиво. Минерал при контакте с водой не превращается в гибкую массу типа пластилина. Алюминия в глине тоже много, но там он в другой форме.
• Спайность — отсутствует.
• Сингонии нет, то есть минерал аморфен.
• Структура может отличаться. Встречаются камни с большими порами и плотные, твердые экземпляры.
• Неяркий, слабый блеск.
• Непрозрачность.
• Плотность бывает разной — от 2,5 до 3,5 г/см.

В составе бокситов есть диаспор. Это твердые камни: 6,5–7 по шкале Мооса. Такие породы используют для получения алюминия. Al2O3 в составе диаспора много — около 85%.

Ценность

Разведанные залежи минерала не всегда разрабатывают. Иногда руда не подходит по своим характеристикам или разработка экономически нецелесообразна. Перед добычей оценивают качество и ценность породы. В образцах определяют, например, следующее:

• Форму гидроксида алюминия.
• Состав различных примесей и долю каждой из них. Ценный боксит — тот, в котором много глинозема и кремнезема.
• Вскрываемость — легкость получения оксида алюминия. Это упрощает работу, делает ее дешевле, выгоднее.

По внешнему виду определить качество минерала не удается. Он слишком быстро меняется. Ценность узнают после экспертизы в лаборатории.

Внешний вид

Бокситы выглядят по-разному. Иногда напоминают глину, твердый камень или что-то промежуточное. Есть и другие особенности внешнего вида:

• Встречаются пористые и более плотные экземпляры.
• Попадаются камни с включениями. Последние представляют округлые маленькие тельца из глинозема, железа.
• Цвет бывает разным, что объясняется богатым составом. Встречаются бокситы с окраской от белого до темно-красного. Большинство минералов — бурые или кирпичного цвета.

Добыча

Почти все известные залежи этого камня сосредоточены в 18 странах. Месторождения бывают двух типов. В зависимости от происхождения выделяют:

1. Остаточно-хемогенные. Здесь порода, в которой много алюминия, долго «обрабатывалась» природой. Она подвергалась химическому действию (латеризация), выветриванию в жарком климате. В результате получилась руда. Большая часть залежей в мире именно такие. Благодаря составу бокситы из осадочных месторождений проще дают оксид алюминия и считаются более качественными.
2. Осадочно-хемогенные. Здесь бокситы появляются из продуктов механического и химического выветривания. Находятся в котлованах разной природы. Камни в таких месторождениях нередко залегают слоями. Минерал в каждом из них отличается по качеству. В некоторых слоях боксит замещает глина. Вскрываемость таких камней хуже, обогащение проходит сложнее.

Добывают бокситы, как правило, открытым способом. Подземную добычу применяют редко. Пласты иногда залегают на дне моря.

История и происхождение камня

История обнаружения горной породы начинается в 1821 году. Французский геолог Пьер Бертье во время отдыха случайно обнаружил необычную скалу. Ученый много лет занимался минералогическими изысканиями и исследованиями, поэтому решил изучить состав. Не обнаружив ничего удивительного, он потерял интерес к находке.

Но спустя годы горная порода стала известной и востребованной. Первые данные о демонстрации бокситов датируются 1855 годом, где на парижской выставке был представлен красивый серебристый образец под названием «глиняное серебро».

Название дано в честь французской местности Ле Бо, где были найдены первые образцы.

Основные разновидности

Обозначение у всех бокситов одно, хотя они очень разные. Виды выделяют по нескольким признакам:

• По физическому состоянию и плотности. Есть землистые и похожие на глину, рыхлые и твердые. Некоторые разновидности имеют в структуре поры.
• Встречаются камни округлой формы и в виде обломков.
• У некоторых минералов более или менее однородная структура, у других она состоит из заметных слоев.
• По характеру образования делят на остаточные и осадочные камни. Это влияет на качество, пригодность для производства.
• По составу. Он бывает очень разным. Делят на гидраргиллитовые камни, бемитовые, диаспоровые, смешанного типа. К разновидностям относят, например, нефелинсодержащую руду, алуниты.
• По окраске — белые, черные, бурые, зеленые, серые.

Свойства

Как уже говорилось, состав минерала весьма разнообразен, что сильно влияет на его свойства. Но кое-какие физические свойства выделить можно:

• цвета — можно встретить все оттенки красного (от светло-розового до темно-красного), зеленого (от серо-зеленого до травянистого) и серого (от светлых тонов, в том числе белого до темно-серого почти черного);
• состояние тоже может быть разным: выделяют каменистые, пористые, рыхлые, землистые и глиноподобные;
• плотность напрямую зависит от количества железосодержащих веществ и варьирует от 1,8 до 3,2 г/см3;
• твердость максимально равна 6 по шкале Мооса;
• непрозрачен.

Для промышленности есть одна химическая черта, которая наиболее важная — «вскрываемость», означающая, достаточно ли легко извлечь оксиды алюминия из этой руды.

Особенности переработки

Качество камней, от которого зависит способ обработки, определяют в лаборатории. Рассчитывают «кремниевый модуль» по формуле MSi = Al2O3/SiO2. Дальше с добытой рудой делают следующее:

1. Более качественные бокситы (с высоким результатом) обрабатывают по способу Байера. В итоге глинозем становится алюминатом натрия. Дальше полученный раствор чистят от красного шлама. Глинозем осаждается и его выщелачивают. На выходе получают алюминий.
2. Для остальных применяют метод спекания. Обработку проводят при высокой температуре: +1250 °C. Используют особые вращающиеся печи. Туда бросают измельченные бокситы, соду и известняк. Все это спекается, а затем выщелачивается. Гидроксид алюминия осаждается, фильтруется.

Переработка

Алюминий — вот главная причина добычи этой руды. Процесс его извлечения состоит из следующих этапов: получение глинозема, затем чистого металла (электролизом). В свою очередь оксид алюминия (формула глинозема), может быть получен методом Байера, спеканием или комбинированным способом.

Схема процесса по Байеру следующая: сильно измельченный боксит обрабатывают гидроксидом натрия и получают алюминат натрия, из которого затем осаждают глинозем. Дальше остается только провести электролиз — и алюминий готов.

Низкокачественную руду спекают. Этот процесс таков: измельченную породу смешивают с углекислым кальцием и содой, помещают в печь и спекают при 1250 °С. Затем спек обрабатывают натриевой щелочью малой концентрации, фильтруют гидроксид алюминия и проводят электролиз.

Комбинированный способ состоит из первичной обработки глинозема из бокситов байеровским способом и последующей переработки оставшегося шлема спеканием.

Мировые запасы боксита

В 1974 году на Земле было примерно 19 млрд тонн этой руды. Правда, оценка ученых имела погрешности, так как не включала огромный Советский Союз. На тот момент достоверных разведанных запасов было только 5,2 млрд т.

В первые десятилетия прошлого века почти все бокситы добывались в развитых странах. И сегодня там ведутся работы, например, в Италии и Франции. Хотя в Европе камня мало — максимум 7% мировых запасов. В США этих полезных ископаемых тоже немного.

В 60-х годах лидерами стали государства из бассейна Карибского моря: Гайана, Ямайка, Суринам. Сегодня главными по добыче являются Гвинея, Австралия, Бразилия и некоторые другие страны. Есть бокситы и в России. Месторождения обнаружены, например, на Урале, в Республике Коми.

Зарождение боксита

Месторождения преобладающего большинства полезного ископаемого данного вида, где преобладает в тропическом и субтропическом или субтропическом климате. Алюминиевая руда преобладает в основном там, где проходит осаждение глинозема, выветривание кислой, щелочной или основной породы. На этот процесс влияет только климат. Самые способствующие климатические условия характерны для острова Гвинея и в Австралии. Там в общей сложности залегает около двадцати семи миллиардов тонн боксита. Минеральному образованию руды под названием боксит способствуют разные минералы, поэтому ее разделяют на три группы:

• К моногидратным относятся минералы, где породообразующую функцию выполняют диаспор и бемит. Глинозем представляет одну лишь форму.
• К тригидратным относятся бокситы, основной состав — это гиббсит. Глинозем же здесь имеет трех водную форму.
• Смешанную группу представляют, соответственно, минералы с сочетанием форм, которые представляют первые две группы.

Мономинеральных бокситовых руд гораздо меньше, чем смешанных, то есть гиббсит-бемитовых или диаспор-бемитовых. Алюминиевая руда формируется в основном там, где проходит осаждение глинозема, выветривание кислой, щелочной или основной породы. Генетические признаки образования полезного ископаемого подразделяют на два типа:

• Платформенный. Континентальные отложения формируются в горизонтальной плоскости.
• Геосинклинальные. Прибрежно-морской тип отложений.

Области применения минерала

Это ценное сырье для промышленности. Из бокситов получают глинозем. Его используют по-разному, например, делают следующее:

• Формовочный материал.
• Флюс для черной металлургии.
• Качественные огнеупоры, которые не боятся ни температур, ни нагрузок.
• Особый плотный цемент с отличными физическими свойствами. Раствор быстро застывает и прекрасно связывается с арматурой. Полученный бетон стоек к высоким температурам и кислым средам.
• Глинозем размалывают и используют в производстве средств против нефтяных разливов.
• Чистый алюминий для разных изделий.

Применение бокситам нашли и в других областях. Из них получают:

• электрокорунд — прекрасный струйный абразив для промышленности;
• соединения металлов для производства пигментов.

Бокситы — ценная находка для человечества. Руда используется в химической промышленности, строительстве, металлургии. Мировых запасов хватит еще надолго. Благодаря применению в военно-промышленной отрасли порода считается стратегически важной.

Применение боксита

Главное использование боксита заключается в возможности добывать из него алюминий. Но также этот камень применяется и в других сферах. В отрасли черной металлургии глинозем еще принято использовать как флюс.

Помимо этого, бокситы могут использоваться в производстве красок. Благодаря плавлению этого камня так же можно изготовить глиноземный цемент. А если расплавить боксит в электропечи, то конечным продуктом может стать электрокорунд.

Общая информация

Если посмотреть на боксит, то внешне эта порода сильно напоминает глину. Но глина растворяется в воде, а бокситная руда — нет. Ещё бокситы отличаются от глины тем, что в первой руде алюминий представляет собой гидроксид, а во второй — каолинит. Минерал не прозрачен, а по плотности может отличаться — всё будет зависеть от содержания в нём железа, показатель которого составляет от 2900 до 3500 кг/м3. Его структура может быть разной — от пористой до однородной, со всевозможными включениями (оксид железа, глинозём).

В природе встречаются очень красивые экземпляры, которые могут быть полноценным сувениром.

Химический состав

Ценность боксита зависит от сконцентрированных в нём элементов, таких как гидроскид алюминия или соединения кремния и железа. Также в руде можно встретить такие компоненты, как карбонаты, кальциты и титаниты. Помимо них, есть множество химических элементов: Na, K, Mg, Cr, V, Ga. В боксите присутствуют следующие составляющие:

• Диаспоры.

• Бемиты.

• Гиббситы.
• Гетиты.
• Хлориты.
• Каолиниты.

Учёные говорят, что боксит ценен тогда, когда в нём есть высокое содержание алюминия, а вот оксид кремния, напротив, ухудшает этот состав.

Происхождение и месторождения боксита

Порода образовывается в результате выветривания кислых и щелочных формирований магматического происхождения в условиях жаркого климата (латеритные бокситы) или путем осадочных процессов в прибрежных морских регионах и на континентах в виде пластов и линз. Бокситы прибрежного происхождения располагаются преимущественно на известняках. Континентальные залежи формируются на склонах, в долинах, озерных котлованах и карстовых воронках.

Месторождения бокситов расположены по всему миру, однако самые крупные объемы камня добывают в Гвинее, Австралии, Вьетнаме, Бразилии, Индонезии, Индии, Ямайке, Мали и Камеруне. Именно в этих странах располагается до 65% всех мировых залежей.

Россия не так богата запасами боксита, поэтому для покрытия потребностей в промышленной сфере сырье приходится импортировать. Наиболее значимые месторождения находятся на Енисейском кряже, в Ленинградской и Астраханской области, Республике Коми, Саянах и на Урале. Добычу в небольших объемах ведут в северных регионах Казахстана и Средней Азии. К содержанию

( 1 оценка, среднее 5 из 5 )