Бокситов: , бёмит, гидрогётит, гидрогематит, алюмогётит, алюмогематит, . По внешнему виду бокситы весьма разнообразны. Цвет их обычно красный, буровато-коричневый, реже серый, белый, жёлтый, чёрный. По агрегатному состоянию выделяют бокситы плотные (каменистые), пористые, землистые, рыхлые и глиноподобные; по структурным признакам — обломочные (пелитовые, песчаниковые, гравелитовые, конгломератовые) и конкреционные (оолитовые, пизолитовые, бобовые); по текстуре — колломорфные (однородные, слоистые и т.д.). В связи с разной пористостью плотность бокситов изменяется от 1800 (рыхлые бокситы) до 3200 кг/м 3 (каменистые бокситы).
По преобладающему минеральному составу выделяют бокситы: моногидроокисные, сложенные диаспорой, бёмитом, тригидроокисные — ; смешанного состава — диаспор-бёмитовые, бёмит-гиббситовые. Имеются и более дробные разделения бокситов в зависимости от минерального состава: шамозит-бёмитовые, шамозит- гиббситовые, гиббсит-каолинитовые, гётит-шамозит-бёмитовые, каолинит-бёмитовые и др. По условиям образования бокситы делятся в основном на латеритные (остаточные) и переотложенные (осадочные). Бокситы образовались или в результате глубокой химической переработки (латеритизации) алюмосиликатных пород в условиях влажного тропического климата (латеритные бокситы) или в результате переноса продуктов латеритного выветривания и их переотложения (осадочные бокситы). В зависимости от тектонического положения выделяют бокситы платформенных и геосинклинальных областей, а также бокситы океанических островов. Бокситы образуют пластообразные и линзообразные тела изменчивой мощности, а в плане залежи линейной, изометрической и неправильной формы. Нередко залежи состоят из нескольких (в вертикальном разрезе) линз. Качество латеритных бокситов обычно высокое, в то время как осадочные бокситы могут быть от высокосортных (например, Северо-Уральские месторождения) до некондиционных (Боксонское месторождение в Бурятии).
Бокситы — главная руда для извлечения глинозёма (AL 2 О 3) и алюминия; используется в абразивной промышленности (электрокорунд), в чёрной металлургии (флюс при выплавке мартеновской стали), маложелезистые бокситы — для получения высокоглинозёмистых муллитизированных огнеупоров, быстротвердеющих глинозёмистых цементов и др. Бокситы — комплексное сырьё; они содержат Ga, а также Fe, Ti, Cr, Zr, Nb, редкоземельные элементы. В требования по качеству добываемых (товарных) бокситов определяются ГОСТом, а также договорными условиями между поставщиками и потребителями. По классификации действующего ГОСТа 972-74 бокситы разделяются на 8 марок в зависимости от весового отношения содержаний глинозёма и кремнезёма (т.н. кремнёвого модуля). Для самой низкой марки (Б-6, II сорт) кремнёвый модуль должен быть не ниже 2 при содержании глинозёма не менее 37%, у высокосортных бокситов (Б-0, Б-00) кремнёвый модуль более 10 при содержании глинозёма 50% и выше. Выделенные сорта и марки бокситы имеют свои области использования в промышленности.
Бокситы добывают открытым, реже подземным способами. Выбор технологической схемы переработки бокситов зависит от их состава. Производство алюминия из бокситов осуществляется в 2 стадии: на первой — химическими методами получают глинозём, на второй — из глинозёма путём электролиза в расплаве фтористых солей алюминия выделяют чистый металл. При получении глинозёма используют главным образом гидрохимический метод Байера, метод спекания, а также комбинированный метод Байер-спекание (параллельный и последовательный варианты). Принципиальная схема процесса Байера заключается в обработке (выщелачивании) тонкоизмельчённого боксита концентрированным раствором едкого натра, в результате чего глинозём переходит в раствор в форме алюмината натрия (NaAl 3 О 2). Из алюминатного раствора, очищенного от красного шлама, осаждают гидроокись алюминия (глинозём). Низкокачественные бокситы перерабатывают более сложным способом — методом спекания, при котором трёхкомпонентную шихту (смесь измельчённого боксита с известняком и содой) спекают при t 1250°С во вращающихся печах. Полученный спек оборотным щелочным раствором слабых концентраций. Осаждённую гидроокись отделяют и фильтруют. Параллельная комбинированная схема Байер — спекание предусматривает одновременную переработку на одном заводе высококачественных и низкосортных (высококремнистых) бокситов. Последовательная комбинированная схема этого метода включает переработку бокситов на глинозём вначале методом Байера и затем доизвлечение глинозёма из красных шлемов способом их спекания с известняком и содой. Основные бокситоносные районы (см. карту) находятся в Европейской части СССР, на Урале, в Казахстане.
В Европейской части они известны в Архангельской области (Иксинское и др.), на Среднем (Вежаю-Ворыквинское и др.) и Южном Тимане (Тимшерское, Пузлинское и др.), в Ленинградской (Тихвинское) и Белгородской (Висловское и др.) областях РСФСР. На Урале месторождения бокситов разрабатываются в Свердловской (Североуральский бокситоносный район) и Челябинской (Южно-Уральские месторождения) областях РСФСР. В пределах Северного Казахстана залежи бокситов сосредоточены в Кустанайской (Краснооктябрьское месторождение, Белинское, Аятское, Восточно-Аятское и другие месторождения) и Тургайской (Восточно-Тургайская группа месторождений) областей Казахской ССР. В восточной Сибири бокситы имеются в районе Чадобецкого поднятия Приангарья и в восточной (Боксонское).
Наиболее древние бокситы в СССР известны на Боксонском месторождении (докембрий, венд). Бокситы Северо-Уральской группы связаны с отложениями среднего девона, Среднетиманские — с отложениями среднего и верхнего девона. Бокситы Иксинского и Висловского месторождений залегают в отложениях нижнего карбона, месторождения Северного Казахстана сформировались в меловое и палеогеновое время и являются наиболее молодыми.
Крупными запасами бокситов обладает (месторождения в провинция Шаньдун, Хэнань, Ганьсу, Юньнань, Ляонин, Шэньси и др.), (месторождения Халимба, Ньирад, Искасентдьёрдь, Гант и др.), (месторождения Власеница, Дрниш, плато Лика, Биела-Липа, Обровац, Никшич, Биела-Поляна), месторождения бокситов известны также в , КНДР.
В промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах запасы бокситов на начало 1982 составляли около 22 млрд. т, в т.ч. доказанные 13,5 млрд. т. Основные запасы бокситов приходятся на территории развивающихся стран — около 75% (16,7 млрд. т), в т.ч. доказанные около 75% (10,1 млрд. т). В развитых странах месторождения высококачественных бокситов известны в виде латеритных покровов на территории Австралии; удельный вес их в общих запасах примерно 20%. Основная часть бокситовых месторождений расположена на малоисследованных территориях стран тропического пояса, поэтому предполагается, что тенденция более быстрого роста запасов по сравнению с добычей будет сохраняться.
В 1974 создана Международная ассоциация бокситодобывающих стран (International Bauxite Association). В её состав вначале вошли ,
См. также Алюминиевая промышленность.
Боксит относится к осадочным, глиноземистым горным породам. Название его произошло от французского « Ваux» – деревня в Провансе (Франция) по месту первоначальных находок.
Боксит имеет характерные признаки: структура бобовая или оолитовая, в редких случаях – афанитовая (то есть очень плотная с едва различимыми минералами) или колломорфная. Текстура массивная, по виду напоминает конгломераты или брекчиевидная.
Боксит состоит из нескольких минералов:
Гидратов глинозема (гидраргиллита, бемита, диаспора);
Глинистых минералов: хлорита, сидерита, окислов и гидроокислов железа, пирита, кварца, халцедона и др.
Так же бокситы различаются по количественным пропорциям содержащихся в нем минералов – гидратов глинозема. Классифицируют: бемит -диаспоровые, гидраргиллитовые и смешанные бокситы. Содержание Al2O3 в бокситах колеблется от 28 до 45%;Fe2O3 – от2 до 50-60%. Иногда отмечаются повышенные содержания Ga, Zr, Zn, Co, Ni, Cr, Cu, Ba и др.
Чаще всего минерал боксит представляет собой каменистую породу средней или высокой твердости. Но иногда встречаются и землистые представители, слабо связанные, которые здорово пачкают руки. Если боксит увлажнить, то он становится не пластичен. Плотность – 2,7 г/см3; удельный вес варьирует около 3. Основные цвета – красный, коричневый, серый до белого, оттенки будут зависеть от процентного содержания железа.
Бокситы залегают в виде линз, гнезд, пластообразных залежей. По происхождению различают несколько видов боксита: остаточные или латеритные, которые являются продуктами современного выветривания различных магматических пород. Чаще всего такие экземпляры обладают красноватым оттенком.
Следующий вид – коллоидно-осадочные, которые «созревают» на континентальных или пребрежно – морских зонах. Прибрежно-морские, их еще называют лагунные бокситы, чаще всего, располагаются на неровной закарстованной поверхности известняков и перекрываются слоистыми мергелями или битуминозными известняками.
КАЛЬЦИТ НА БОКСИТЕ
Континентальные разработки разделяются на четыре группы:
1) склоновые (делювиальные), которые соответственно зарождаются и залегают на склонах;
2) долинные, выстилают древние овраги, они образуют линзы среди останков ископаемых, преимущественно каолинитовых глин;
3) озерные, или котловинные, которые растут в центральных и прибрежных частях озерных котлованов. Такие бокситы так же сопровождаются каолинитовыми глинами;
4) карстовые, которые соответственно заполняют карстовые воронки и понижения в рельефе. Чаще всего они подстилаются каолинитовыми глинами, под которыми находятся карбонатные породы.
Существует несколько основные месторождений боксита: остаточные или латеритные бокситы разрабатывают в Енисейском кряже; прибрежно-морские поступают с Урала, эти же представители находят в Саянах, в Средней Азии. Основные месторождения континентальных бокситов распологаются в районе Каменска Уральского (склоновые), в Северном Казахстане (карстовые), Тихвинские (долинные). Крупные месторождения бокситов известны в Австралии, Бразилии, Гвинее, Индии, Индонезии, Вьетнаме.
Боксит является основным источником производства алюминия. Основное применение минерала – в черной металлургии в виде флюса, а также для создания искусственных красок, абразивов, сорбентов для очистки нефтепродуктов от примесей.
С древних времен ювелиры применяли боксит для производства синтетических камней. Кристаллы алюминия после очистки в электропечах, превращались в синтетический белый с . К сапфиру добавляли окислы хрома и получался красный . Из рубина изготавливали камни для часов.
В настоящее время алюминий применяется в ювелирной промышленности для изготовления браслетов, цепочек, брошей и т.д. Алюминий прекрасно сочетается с драгоценными камнями.
В 1821 г. французский химик Верные впервые исследовал и описал встречающуюся близ города Ле Бо (Les Baux), на юге Франции, горную породу, содержащую 52% Аl2Оз, 27,6% F 2 0 3 и 20,4 % Н2О, причем назвал ее по месту нахождения бокситом (bauxite ).
В настоящее время бокситы являются важнейшей алюминиевой рудой, на которой, за немногими исключениями, базируется почти вся мировая алюминиевая промышленность.
Бокситы представляют собой сложную горную породу, в состав которой входят: гидраты окислов алюминия, образующие основную рудную массу; железо в форме гидратов окислов, окислов и силикатов; кремний, в виде кварца, опала и каолинита; титан, в виде рутила и других соединений; карбоната кальция и магния, а также небольшие количества соединений натрия, калия, циркония, хрома, фосфора, ванадия, галлия и других элементов; нередко в бокситах обнаруживается также примесь пирита.
Химический состав бокситов в, зависимости от минералогической формы гидроокиси алюминия и количества примесей, колеблется в широких пределах. Качество бокситов как алюминиевой руды определяется прежде всего содержанием в них глинозема и кремнезема: чем ниже содержащее SiO 2 и больше Аl2Оз, тем при прочих равных условиях выше качество руды. Большое значение имеет так называемая «вскрываемость» боксита, т. е. легкость извлечения из інего глнозема. Физические свойства бокситов весьма разнообразны, а внешние отличия столь непостоянны, что определение боксита на-глаз весьма затруднительно. Этим обусловливаются большие трудности в поисках бокситов. Характерна чрезвычайно большая дисперсность компонентов боксита. Поэтому под обычным микроскопом в боксите можно различить только огдальнные хорошо окристаллизованные выделения и примеси.
По внешнему виду бокситы (являются глиноподобнюй, а часто каменистой породой; вообще же структура их весьма разнообразна. Бокситы (бывают плотные, с землистым изломом, или пористые, с грубым ячеистым изломом; часто в основной массе боксита бывают включены округлые тельца, дающие оолитовую структуру руды. Эти тельца образованы окислами железа и иногда глиноземом.
Цвет бокситов столь же разнообразен, как и их структура. Бокситы встречаются всевозможных оттенков – от белого до тёмнокрасного, но чаще всего бывают буро- или кирпично -красного цвета. Удельный вес бокситов колеблется в широких пределах. У легких пористых бокситов с невысоким содержанием кремнезема и железа он составляет приблизительно 1,2; плотные сильно железистые, каменистые бокситы имеют удельный вес равный примерно 2,8. Твердость бокситов по шкале Мооса варьирует от 2 до 7. Напоминая иногда по своему внешнему виду глину, боксит ничего общего, однако, с ней не имеет. Характерным отличительным признаком боксита является то, что с водой он в противоположность глинам, не дает пластичной массы.
Минералогическое отличие бокситов от глин, как уже упоминалось выше, заключается в том, что в составе первых алюминий находится в форме гидроокисей, во вторых же в виде каолинита. В зависимости от минералогической формы гидроокиси бемита и диаспора АlOОН или гидраргиллита Аl(OH)3, в виде которой алюминий находится в боксите, соответственно различают типы бокситов: бемитовый, диаспоровый, гидраргиллитовый и смешанный.
Для исследования минера логического состава бокситов весьма удобным является применение термического анализа с получением кривых нагреваиия.
На рис. 1 даны результаты термического анализа различных образцов тихвинских бокситов, выполненные акад. Н. С. Курнаковым и Г. Г. Уразовым. На кривых нагревания виден ряд эндотермических участков (остановок), которые отвечают обезвоживанию гидраргиллита, диаспора (бемита) ,и каолинита. Термическая остановка, отвечающая обезвоживанию гидраргиллита, лежит в интервале 202- 205°, диаспора – 509-555° и каолинита – 558-605°
рис. 1 . Кривые нагревания тихвинских бокситов (по Н Кур н акову и Г. Уразову)
а, б, в – эндотермические остановки, отвечающие выделению воды из гидраргиллита – АІ 2 О 3 * ЗН 2 О, диаспора – АІ 2 О 3 * Н 2 О и каолинита – АІ 2 О 3 *2 SiO 2 * ЗН 2 О; г -самопроизвольное нагревание, характерной для молекулярного превращения в обезвоженном каолине в области 960-1000°
На рис. 2. представлены аналогичные кривые нагревания бокситов Северного Урала (месторождения «Красная шапочка»), указывающие на их диаспоровый (бемитный) характер.
рис. 2. Кривые нагревания бокситов месторождения «Красная ш апочка» (по Малдаванцеву)
Горизонтальные участки на кривых (э ндотермическ ие остановки) отвечают выделению воды из диаспора (бем и та) — АІ 2 О 3 * Н 2 О
Путем термического анализа, таким образом, может быть легко установлена минералогическая форма в виде которой глинозем присутствует в боксите, а следовательно, и тип последнего.
Несмотря на то, что бокситы известны уже более 100 лет; а последние десятилетия привлекают к себе исключительно большое внимание как наиболее ценная алюминиевая руда. генезис (происхождение) их далеко еще нельзя считать выясненным. Среди геологов и геохимиков по этому вопросу нет единства» во взглядах. Имеется, однако, много данных, указывающих, что образование бокситов связано вообще с различными процессами и поэтому не может быть единообразным для всех месторождений. По вопросу генезиса бокситов существуют три следующие важнейшие гипотезы:
1) бокситы являются остатком после растворения (выщелачивания) известняков так называемым terro rossa (красная земля), который состоит из смеси различных водных алюмосиликатов (Фокс);
2) бокситы, являются продуктом выветривания древней коры с последующим механическим перемещением и переотложением остаточного продукта, находящегося в коллоидном состоянии (С. Ф. Малявкин);
3) бокситы являются химическим осадком, образовавшимся при разложении растворов алюминиевых, железных и титановых солей (получавшихся за счет выщелачивания природными водами изверженных пород) в момент поступления их в водоемы – моря и озера (акад. А. Д. Архангельский).
Главнейшие типы бокситов, во всяком случае на территории СНГ, образовались именно последним путем Акад. А. Е. Ферсман приводит следующую схему осаждения гидратов окиси алюминия из растворов алюминиевых солей при разных значениях рН, иллюстрирующую возможность гидрохимического образования скоплений алюминия (в виде гидратов):
Из этой схемы видно, что алюминий растворяется лиш при очень высоких и при очень низких рН. Первое редко осуществляется в земной коре; гораздо важнее вторая группа растворов – кислых, в виде которых алюминий очень легко мигрирует (выносится). Местами образования таких растворов являются, например, районы окисления сульфидов. Эти растворы могут привести к выпадению гидроокиси алюминия при повышении рН, что и наступает, если они попадают в среду океана моря или озера с рН, равным 6-8.
Благодаря этому распространение бокситов должно быть по преимуществу связано с прибрежными осадками древних (па- леозойских и мезозойских) морей или озер. В СНГ такими районами являются оба склона Уральского хребта и территория Средней Азии.
Бокситы являются достаточно широко распространенной горной породой. Мировые разведанные запасы их определяются примерно, в один миллиард тонн, причем первое место по запасам занимает Европа, второе Африка, третье Америка, четвертое Азия и, на конец, пятое Австралия.
Разработка бокситов с промышленными целями началась сравнительно недавно. Впервые бокситы спали добываться во Франции в 70-х годах прошлого столетия. В 1890 г. начались разработки бокситов в Англии и США, в 1/907 г. в Италии, в 1908 г. в Индии и Голландской Гвиане.
Крупнейшие в мире месторождения бокситов сосредоточены на юго-востоке Франции, в департаменте Вар, близ г. Бо. Французские бокситы считаются лучшими в мире. Бокситы департамента Вар принадлежат к бемито-диаспоровому типу. Из других западноевропейских стран наиболее важными месторождениями бокситов располагают Венгрия, Югославия (в Далмации), Италия (на полуострове Истрия) и Греция. Англия, Швейцария и Норвегия не имеют своих бокситов и импортируют их из других стран.
В США важнейшие месторождения находятся в штате Арканзас. Отличительной особенностью этих бокситов является принадлежность их к трехвидному гидраргиллитовому типу и низкое содержание железа.
На территории Южной Америки значительные месторождения бокситов расположены в Британской и Голландской Гвианах. В 1916 г. были открыты залежи бокситов в Африке в районе Золотого Берега. Особенностью этих бокситов является содержание 1В них небольших количеств золота и серебра. В Индии месторождения бокситов находятся 1В малодоступных областях, и промышленное значение их пока невелико.
В табл.3 приведен химический состав бокситов наиболее известных месторождений различных стран.
| Компоненты % | Франция (департамент Вар) | Венгрия | Югославия | Греция | Италия | США (штат Арканзас) | Голандская Гвиана | Британская Гвиана |
| Al2O3 | 57-62 | 57-62 | 48-54 | 56-59 | 54-58 | 57-60 | 60-61 | 59-60 |
| SiO2 | 3-5 | 2-7 | 1-4 | 3-7 | 2-4 | 4-7 | 2-2,5 | 1,5-2 |
| Fe2O3 | 18-26 | 12-20 | 20-24 | 16-21 | 22-26 | 2-7 | 2,5-3 | 5-6 |
| TiO2 | 3-4 | 2,5-3,5 | 2,5-3,5 | 2-2,5 | 2-3 | 2,5-3,5 | 2,5-3 | 2-2,5 |
| H2O | 10-12 | 14-16 | 18-24 | 13-16 | 12-15 | 28-30 | 29-31 | 29-30 |
Главнейныие промышленные месторождения бокситов в нашей стране сосредоточены в двух районах -Тихвинском районе Ленинградской области и на Урале.
Месторождений бокситов Тихвинского района открыты в 1916 г. Образование их относится к каменноугольному периоду. Тихвинские бокситы занимают узкую полосу шириной 6-12 км. Они залегают обычно в виде неправильных по форме гнезд (линз) и покрыты сверху песчаными и глинистыми породами ледникового происхождения. По внешнему виду тихвинские бокситы крайнее разнообразны: окрас их проходит через все оттенки – от белого до красного и фиолетового цветов; так же непостоянны их удельный вес и химический состав.
Химический состав тихвинских бокситов изменяется от таких пород, соотношение между содержанием глинозема и кремнезема в которых соответствует глинам и до таких руд, где количество глинозема доходит до 70% , а) содержание SіО2 падает до 2-2,5%. Количество химически связанной воды в главной маcсе бокситов лежит в пределах 12-14%, но имеются и такие бокситы, которые содержат до 20% Н 2 0. Содержание TiO2 обычно не превышав 2,5-3,0%. Что же касется Fe2O3, то количество его варирует весьма сильно: от 3-5% в белых бокситах до 30% в сильно железистых (обычно порошковатых). В некоторых разностях тихвинских бокситов встречается СаО,а также соединения хрома, содержание которого доходит до 0,2%.
Примерный средний химический состав бокситов по всему Тихвинскому месторождению характеризуется следующими цифрами:
47,7% Al2O3; 17,2 Fe2O3; 13,2% SiO2; 2,6% TiO2; 3,9% СаО и 15,4% Н 2 0.
Гидрат окиси алюминия в них находится преимущественно в форме бемита (и в значительно меньшем количестве – в виде гидраргиллита. Помимо окислов железа и кремнезема, важнейшими примесями в тихвинских бокситах являются каолинит и кальцит. Окись титана присутствует в них в форме мелких кристаллов минерала рутила.
Повышенное содержание кремнезема в тихвинских бокситах снижает качество их мак алюминиевой руды.
Важнейшие уральские бокситовые месторождения сосредоточены на Северном Урале в районе т. Серова, на Среднем Урале в районе г. Каменска и на Южном Урале в Саткинском районе Челябинской области и Малоязовском районе Башкирской республики.
На Северном Урале бокситы, открытые в 1931 г., включают ряд месторождений, наиболее разведаны из (Которых «Красная шапочка», Богословское и Ивдельское. Образование североуральских бокситов относится к палеозойскому времени. Они залегают среди известняков, и главная масса их представляет собой плотную породу бурокрасного цвета оолитовой структуры; реже встречается плитняковая разновидность бокситов, по внешнему виду напоминающая яшму.
Пластовый характер залежей и присутствие в них скелетов кораллов заставляют предполагать (акад. А. Д. Архангельский), что бокситы Северного Урала образовались путем химического осаждения гидратов из водных растворов солей на дно древнего моря. Благодаря высокому содержанию Al2O3 и небольшому количеству примеси SiO2 эти бокситы могут быть приравнены к лучшим сортам французских бокситов. Особенно хорошим качеством отличаются бокситы месторождения «Красная шапочка». В среднем химический состав бокситов этого месторождения может быть охарактеризован следующими цифрами:
56% Al2O3; 25 Fe2O3; 3,5% SiO2; 2,2% TiO2 и 11% Н 2 0.
В минералогическом отношении бокситы Северного Урала представляют собой породу диаспорово-бемитового типа. Железо присутствует в них преимущественно в виде безводного гематита Fe2O3; кремнезем находится частично в свободном состоянии в форме кварца и геля (опала), а частично к связанном виде, в форме шамуазита (3Н 2 0*3FeO*3Al2O3*2SiO2 наконец, титан – в виде кристаллов рутила, а также в форма геля.
По данным геолога Н. А. Архангельского минералогический состав бокситов месторождения «Красная шапочка» может быть представлен следующим образом (в %):
Бокситы месгорождения «Красная шапочка» залегают в виде наклонного пласта с углом падения 25-30°. Рудное тело состоит из плотных пород, требующих применения при добыче взрывных работ.
В районе Среднего Урала известно несколько месторождений бокситов. Наиболее изучено Соколовское месторождение (Каменский район), обнаруженное и разведанное в 1932-1933 гг. Месторождение представляет собой пластообразную почти горизонтальную залежь боксита, прикрытую слоем наносов толщиной до 5 м. Образование соколовских бокситов относится к мезозойскому времени. В зависимости от содержания SiO2 соколовские бокситы могут быть разделены на две, важнейшие разновидности, более или менее тесно перемешанные в рудной толще: каменистый боксит, содержащий кремнезема до 3,7%, и землистый (рыхлый) боксит – до 9%. Средний химический состав соколовских бокситов представляется в следующем виде:
31,7% Al2O3; 38,3 Fe2O3; 5,8% SiO2; 4,5% TiO2; и 18, 19% Н 2 0.
Минералогический состав соколовских бокситов (по Н. А. Архангельскому) может быть охарактеризован, примерно таким образом (в %):
То, что глинозем в соколовских бокситах присутствует в форме гидраргиллита, является их положительной чертой, так как последний более химически активен, нежели диаспор или бемит.
Это обстоятельство, как мы увидим ниже, облегчает задачу извлечения глинозема из такого боксита. Однако сравнительно низкое содержание А1 2 0 3 и повышенное содержание в этих бокситах делают их менее ценными по сравнению с бокситами Северного Урала.
Месторождения бокситов на Южном Урале открыты в октябре 1935 г. Они представляют собой пластообразную залежь, простирающуюся среди известняков. Наиболее часто встречаются здесь бокситы краевые, плитняковые и глыбовые яшмовидные.
По своему минералогическому составу южноуральские бокситы относятся к бемитовому («Иванов лог») и диаспоровому («Кукшик») типу. Химический состав их более или менее однороден и характеризуется следующими цифрами:
53-57% А1 2 0 3 ; 18-23% Fе 2 0 3 ; 5-7% SiO 2 и 11-13% Н 2 0.
В верхнем слое пласта иногда встречаются разновидности белого боксита с содержанием А1 2 0з до 78 % и SiO 2 всего лишь 0,4%.
Южноуральские бокситовые месторождения должны быть отнесены к первосортной сырьевой базе нашей алюминиевой промышленности.
Похожие записи:
Иногда в новостях можно услышать такой термин, как «бокситы». Что такое бокситы, для чего они необходимы? О том, в каких целях они используются, где добываются и какие имеют особенности, и будет рассказано в статье.
Общее понятие
Боксит получил свое имя благодаря местности на юге Франции, которое носит название Les Baux. Что такое бокситы, становится понятно, когда знакомишься с их описанием. Это руда алюминия, которая состоит из гидрата оксидов железа, кремния, алюминия. Также бокситы используются как сырье для получения глиноземсодержащих огнеупоров. В промышленном веществе содержание глинозема колеблется от 39 до 70 %. Помимо этого, минерал используют в качестве флюса при изготовлении черных металлов.
На сегодняшний день добыча бокситов является важнейшим источником поучения алюминиевой руды. Именно на этом базируется почти вся мировая металлургическая промышленность с незначительными исключениями.
Состав
Рассматривая более подробно, что такое бокситы, можно отметить, что это горная порода, которая имеет достаточно сложный состав. В нее входят такие вещества, как гидроксид алюминия, силикаты и оксиды железа, а также кремний в виде опала, кварца и каолинита.
Кроме того, в составе встречается титан в виде оксидного минерала (рутила и иных соединений), карбонат магния, кальция, натриевые, циркониевые, хромовые, фосфорные, калиевые, галлиевые, ванадиевые соединения и другие элементы. Иногда в глиноземах боксита встречаются примеси пирита.
Ценность
Химическая составляющая минерала колеблется довольно в широких пределах. В первую очередь на разницу показателей влияет минералогическая форма гидроксида алюминия, а также количество различных примесей. Месторождение бокситов считается ценным, если в добываемой руде содержится достаточное количество кремнезема и глинозема. Также важную роль играет так называемая вскрываемость бокситов. Другими словами, это легкость и простота его извлечения.
Бокситы имеют разнообразные физические свойства. У них достаточно непостоянный внешний вид, в связи с чем определить их качество по визуальным признакам трудно. Именно этим обусловлены большие затруднения при поиске минерала. Поэтому пробы породы изучают под микроскопом, прежде чем принять решение о начале добычи.
Внешний вид
Продолжая рассматривать, что такое бокситы, следует обратить внимание на их внешний вид. Они представляют собой глиноподобную, а зачастую и каменистую породу. Встречаются бокситы достаточно плотные, пористые, с землистым или ячеистым изломом. Довольно часто в основной массе можно встретить включение округлых тел, которые создают оолитовую (осадочную) структуру руды.
Бокситы имеют разнообразные цвета: от темно-красного до белого. В основном они окрашены в красный кирпичный либо бурый цвет. Существует также и минералогическое отличие бокситов. Оно заключается в том, что в их составе присутствует большое содержание алюминия в виде гидроокиси либо каолинита (силикат алюминия). В связи с этим различают несколько типов бокситов: диаспоровый, бемитовый, смешанный и гидраргиллитовый.
Добыча
Более 90 % запасов бокситов в мире сосредотачивается в 18 странах. Внушительные залежи обнаружены в регионах с жарким климатом. Российская Федерация обладает небольшими месторождениями бокситов и в основном импортирует сырье. Самые большие залежи находятся в следующих странах:
- Гвинея – около 20 млрд тонн;
- Австралия – более 7 млрд тонн;
- Бразилия – около 6 млрд тонн;
- Вьетнам – 3 млрд тонн;
- Индия и Индонезия – около 2,5 млрд тонн.
В России бокситы наиболее высокого качества добывают в Северо-Уральском районе. Месторождения есть также в Ленинградской области, в Бокситогорском районе. Самым перспективным источником сырья считаются Средне-Тиманские месторождения, которые расположены в Республике Коми. Разведанные запасов предположительно оцениваются более чем в 250 млн тонн.
Применение бокситов
После плавления породы также получают глиноземный цемент. Как видно, спектр применения бокситов достаточно широк, что делает их особенно ценным сырьем.
Виды
Один из редких видов бокситов – это алунит, который разрабатывается только на территории Азербайджана, в месторождении Заглик. По разведанным подтвержденные его запасы составляют более 200 тысяч тонн.
Однако на территории Узбекистана предположительно тоже имеются запасы алунитовых руд. Произведена разведка их залежей в Гушсайском месторождении. Возможно, там находится примерно 130 млн тонн. Однако разработка и добыча этих руд в настоящее время не ведется, что позволяет Азербайджану быть единственной страной, где происходит добыча алунитов.
Особенности добычи и переработки
Добыча бокситов ведется в основном открытым способом, но в некоторых случаях и подземным. Способ разработки месторождения зависит от того, каким образом залегают породы минерала. Технологическая схема переработки применяется различная, на нее влияет состав породы. Производство алюминия проводится в две стадии. Первая – это получение при помощи различных химических методов глинозема, а вторая – выделение чистого металла посредством электролиза фтористых алюминиевых солей.
Для получения глинозема применяют гидрохимический способ Байера (спекание), а также комбинирование: последовательный и параллельный методы. Главная особенность метода Байера заключается в том, что при выщелачивании (обработке) боксита получают концентрированный натрий, после чего глиноземы переходят в форму раствора алюмината натрия. Затем раствор очищают от красного шлама и осаждают глинозем (гидроокись алюминия). После чего производится выщелачивание, и получают алюминий.
Низкокачественные бокситы перерабатываются наиболее сложным способом. Это метод спекания смеси измельченных бокситов с содой и известняком (трехкомпонентная шихта) при температуре 1250 градусов по Цельсию в специальных печах, которые во время производственного процесса вращаются. После чего полученный материал (спек) выщелачивается слабоконцентрированным раствором. Затем осажденную гидроокись отфильтровывают.
Вышеописанные способы получения алюминия представляют собой весьма сложные процессы, однако они позволяют получить максимальное количество металла из породы.
Бокситы – это наиболее важный источник получения алюминия, а сам металл очень ценен, так как используется в автомобильной, самолетной и корабельной отраслях. Также его широко применяют в военно-промышленном комплексе, что делает этот металл стратегически важным.
В современной промышленности алюминиевая руда является наиболее востребованным сырьем. Стремительное развитие науки и техники позволило расширить сферы его применения. Что представляет собой алюминиевая руда и где ее добывают – описано в этой статье.
Промышленное значение алюминия
Алюминий считается наиболее распространенным металлом. По количеству залежей в земной коре он занимает третье место. Алюминий известен всем также как элемент в таблице Менделеева, который относится к легким металлам.
Алюминиевая руда – это природное сырье, из которого получают В основном его добывают из бокситов, которые содержат оксиды алюминия (глинозем) в наибольшем количестве – от 28 до 80%. Другие породы – алунитовые, нефелиновые и нефелин-апатитовые также используются в качестве сырья для получения алюминия, но они имеют худшее качество и содержат значительно меньше глинозема.
В цветной металлургии алюминий занимает первое место. Дело в том, что благодаря своим характеристикам он применяется во многих отраслях промышленности. Так, этот металл используют в транспортном машиностроении, упаковочном производстве, строительстве, для изготовления различных потребительских товаров. Также алюминий широко применяется в электротехнике.
Чтобы понять, какое значение имеет алюминий для человечества, достаточно присмотреться к бытовым вещам, которые мы повседневно используем. Очень многие бытовые предметы изготовлены из алюминия: это детали для электроприборов (холодильника, стиральной машины и т. д.), посуда, спортивный инвентарь, сувениры, элементы интерьера. Алюминий часто применяется для производства разных видов тары и упаковки. Например, консервных банок или одноразовых емкостей из фольги.
Типы алюминиевых руд
Алюминий содержится более чем в 250 минералах. Из них самыми ценными для промышленности являются боксит, нефелин и алунит. Остановимся на них более подробно.
Бокситная руда
В природе алюминий в чистом виде не встречается. В основном его получают из алюминиевой руды – боксита. Это минерал, который по большей части состоит из гидроксидов алюминия, а также из оксидов железа и кремния. Из-за большого содержания глинозема (от 40 до 60%) бокситы используются в качестве сырья для получения алюминия.
Физические свойства алюминиевой руды:
- непрозрачный минерал красного и серого цвета различных оттенков;
- твердость самых прочных образцов составляет 6 по минералогической шкале;
- плотность бокситов в зависимости от химического состава колеблется в пределах 2900-3500 кг/м³.
Месторождения бокситовой руды сосредоточены в экваториальном и тропическом поясе земли. Более древние залежи находятся на территории России.
Как образовывается бокситная алюминиевая руда
Бокситы образуются из одноводного гидрата глинозема, бемита и диаспора, трехводного гидрата – гидраргиллита и сопутствующих минералов гидроокиси и окиси железа.
В зависимости от состава природообразующих элементов различают три группы бокситных руд:
- Моногидратные бокситы – содержат глинозем в одноводной форме.
- Тригидратные – такие минералы состоят из глинозема в трехводной форме.
- Смешанные – эта группа включает в сочетании предыдущие алюминиевые руды.
Месторождения сырья образуются вследствие выветривания кислых, щелочных, а иногда и основных пород или в результате постепенного осаждения на морском и озерном дне большого количества глинозема.
Алунитовые руды
Этот тип залежей содержит до 40% оксида алюминия. Алунитовая руда образовывается в водном бассейне и прибрежных зонах в условиях интенсивной гидротермальной и вулканической деятельности. Пример таких залежей – Заглинское озеро на Малом Кавказе.
Порода пористая. Преимущественно состоит из каолинитов и гидрослюдов. Промышленный интерес представляют руда с содержанием алунита более 50%.
Нефелин
Это алюминиевая руда магматического происхождения. Она представляет собой полнокристаллическую щелочную породу. В зависимости от состава и технологических особенностей переработки выделяют несколько сортов нефелиновой руды:
- первый сорт – 60-90% нефелина; он содержит более 25% глинозема; переработка осуществляется методом спекания;
- второй сорт – 40-60% нефелина, количество глинозема немного ниже – 22-25%; во время переработки требуется обогащение;
- третий сорт – нефелиновые минералы, которые не представляют никакой промышленной ценности.
Мировая добыча алюминиевых руд
Впервые алюминиевую руду добыли в первой половине XIX века на юго-востоке Франции, возле местечка Бокс. Отсюда и походит название бокситов. Сначала эта развивалась медленными темпами. Но когда человечество оценило, какая алюминиевая руда полезная для производства, сферы применения алюминия существенно расширились. Многие страны начали поиски на своих территориях месторождения залежей. Таким образом, мировая добыча алюминиевых руд стала постепенно возрастать. Подтверждением этого факта являются цифры. Так, если в 1913 году общемировой объем добытой руды составлял 540 тыс. тонн, то в 2014 году – более 180 млн тонн.
Также постепенно росло количество стран, добывающих алюминиевую руду. На сегодняшний день их насчитывается около 30. Но на протяжении последних 100 лет ведущие страны и регионы постоянно менялись. Так, в начале XX века мировыми лидерами по добыче алюминиевой руды и ее производстве были Северная Америка и Западная Европа. На эти два региона приходилось около 98% общемировой добычи. Через несколько десятков лет по количественным показателям алюминиевой промышленности лидерами стали Латинская Америка и Советский Союз. И уже в 1950-1960-х годах лидером по размеру добычи стала Латинская Америка. А в 1980-1990-х гг. произошел стремительный прорыв в алюминиевой и Африки. В современной мировой тенденции основными странами-лидерами по добыче алюминия являются Австралия, Бразилия, Китай, Гвинея, Ямайка, Индия, Россия, Суринам, Венесуэла и Греция.
Месторождения руды в России
По объему добычи алюминиевых руд Россия занимает седьмое место в мировом рейтинге. Хотя месторождения алюминиевых руд в России обеспечивают страну металлом в большом количестве, его недостаточно, чтобы полностью обеспечить промышленность. Поэтому государство вынуждено покупать боксит в других странах.
Всего на территории России расположено 50 месторождений руды. В это число входят как места, где ведется добыча минерала, так и еще не разработанные залежи.
Большая часть запасов руды находится в европейской части страны. Здесь они расположены в Свердловской, Архангельской, Белгородской области, в республике Коми. Все эти регионы содержат 70% всех разведанных запасов руды страны.
Алюминиевые руды в России добываются до сих пор в старых бокситовых месторождениях. К таким районам относится Радынское месторождение в Ленинградской области. Также из-за дефицита сырья Россия использует другие алюминиевые руды, месторождения которых отличаются худшим качеством минеральных залежей. Но они все же пригодны для промышленных целей. Так, в России добывают в большом количестве нефелиновые руды, которые также позволяют получить алюминий.
