К каким полезным ископаемым относится бокситы
Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 июля 2019;
проверки требуют 5 правок.
Боксит (фр. bauxite) (по названию местности (Les Baux) на юге Франции[1] — алюминиевая руда, состоящая из гидратов оксида алюминия, оксидов железа и кремния, сырьё для получения глинозёма и глинозёмосодержащих огнеупоров. Содержание глинозёма в промышленных бокситах колеблется от 40 % до 60 % и выше. Используется также в качестве флюса в чёрной металлургии.
В настоящее время бокситы являются важнейшей алюминиевой рудой, на которой, за немногими исключениями, базируется почти вся мировая алюминиевая промышленность.
Описание[править | править код]
Бокситы представляют собой горную породу, в состав которой входят: гидроксиды алюминия, образующие основную рудную массу; гидроксиды, оксиды и силикаты железа; кремний в виде кварца, опала и каолинита; титан в виде рутила и других соединений; карбонат 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 гидроксида алюминия и количества примесей, колеблется в широких пределах. Качество бокситов как алюминиевой руды определяется прежде всего содержанием в них глинозёма и кремнезёма: чем ниже содержащее SiO2 и больше Аl2О3, тем выше качество при прочих равных условиях. Большое значение имеет так называемая «вскрываемость» боксита, то есть лёгкость извлечения из него глинозёма. 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 отдельные, хорошо окристаллизованные вкрапления и примеси.
По внешнему виду бокситы являются глиноподобной, а часто каменистой породой. Структура их весьма разнообразна. Бокситы бывают плотные, с землистым изломом, или пористые, с грубым ячеистым изломом; часто в основную массу бывают включены округлые тельца, создающие оолитовую структуру руды. Эти тельца образованы окислами железа и иногда глинозёмом.
Цвет бокситов столь же разнообразен, как и их структура. Бокситы встречаются всевозможных оттенков — от белого до тёмно-красного, но чаще всего бывают буро или кирпично-красного цвета. Удельный вес бокситов колеблется в широких пределах. У лёгких пористых бокситов с невысоким содержанием кремнезёма и железа он составляет приблизительно 1,2 г/см³; плотные, сильно железистые, каменистые бокситы имеют удельный вес, равный примерно 2,8 г/см³. Твёрдость бокситов по шкале Мооса варьируется 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 даёт 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 гидроксида бемита и диаспора АlOOH или гидраргиллита Аl(OH)3, в виде которой алюминий находится в боксите, соответственно различают типы бокситов: бемитовый, диаспоровый, гидраргиллитовый и смешанный.
Добыча бокситов[править | править код]
Более 90 % мировых общих запасов бокситов сосредоточено в 18 странах. Это не случайно, так как лучшие бокситовые месторождения приурочены к так называемым латеритным корам, образующимся в результате длительного выветривания алюмосиликатных пород в условиях жаркого влажного климата. В латеритных месторождениях лежит около 9/10 всех мировых бокситов. Самыми большими общими запасами обладают Гвинея (20 млрд т), Австралия (7 млрд т), Бразилия (6 млрд т), Вьетнам (3 млрд т), Индия (2,5 млрд т), Индонезия (2 млрд т). В недрах этих шести стран заключено почти 2/3 общих запасов бокситов. Наиболее крупными подтверждёнными запасами обладают Гвинея (39 % мировых), Бразилия (26 %), Австралия (24 %), Ямайка (14 %), Камерун (9 %), Мали (7 %). В них сосредоточено 65 % мировых подтверждённых запасов бокситов.
Россия обладает относительно небольшими месторождениями бокситов и большую часть сырья импортирует. Наиболее высоким качеством обладают бокситы Северо-Уральского бокситоносного района. Бокситовое месторождение есть в Бокситогорском районе Ленинградской области. Наиболее перспективным источником этого сырья является Средне-Тиманская группа месторождений на северо-западе Республики Коми, в 150 км от г. Ухты (запасы до глубины 200 м — более 200 млн т). Разведанные запасы Среднего Тимана сконцентрированы на Вежаю-Ворыквинском (150 млн т), Верхнещугорском (66 млн т) и Восточном (48 млн т) месторождениях. Эти месторождения находятся в необжитом районе, открыты в конце 60-х годов и детально разведаны в 80-х годах. Качество руд среднее. В 1997 г. по автозимнику через Ухту на Уральский алюминиевый завод в Каменске-Уральском была доставлена первая партия тиманских бокситов (12 тыс. т). Промышленные испытания подтвердили возможность использования этого сырья на уральских заводах.
Нефелинсодержащие породы используются в качестве алюминиевого сырья только в России. Разрабатываются Кия-Шалтырское месторождение в Кемеровской обл. и месторождения Кукисвумчорр, Юкспор, Расвумчорр на Кольском полуострове. Общие запасы нефелиновых руд в России — около 7 млрд т, подтверждённые — 5 млрд т. В современных экономических условиях рентабельность их разработки оказывается под вопросом.
Третий вид алюминиевых руд — алуниты, разрабатывают только в Азербайджане (месторождение Заглик). Подтверждённые запасы алунитов в Азербайджане оцениваются в 200 тыс. т. В Узбекистане разведано Гушсайское месторождение алунитовых руд с общими запасами 130 млн т. По мнению республиканских экспертов, эти руды, после предварительного обогащения, могут перерабатываться в глинозём.
См. также[править | править код]
- Список стран по добыче бокситов
- Алюминиевые руды
- Бертье, Пьер — французский геолог, первооткрыватель бокситов.
Литература[править | править код]
- Боксит // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Бокситы // Горная энциклопедия. — БСЭ, 1984—1990.
- Хардер Е., Аллен В. Т. Происхождение бокситов / Перевод с англ. М.: Изд-во иностранной лит-ры, 1959. 167 с.
Ссылки[править | править код]
- Бокситы на сайте «Инженерный справочник».
- ↑ Не связано со словами фр. boxe (бокс) и фр. boxeur (боксёр), пришедшими во фр. язык из англ. to box
Источник
Металлургия давно стала важной областью экономики, техники, науки в разных странах. Сырье и оборудование для этой отрасли очень ценится. Для получения алюминия и других целей металлургии подходит камень боксит. Еще 200 лет назад о нем не знали. Сегодня этот минерал активно ищут и используют.
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:
- 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.
- 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.
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.
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:
- 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.
- 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.
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.
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.
Источник
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.
Источник