Полезные ископаемые для чего используют бокситы

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:

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.

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:

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.

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.

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

Породы, содержащие бокситы и нефелин, применяются как сырье для изготовления алюминия. Минерал используют при изготовлении различных красок. При обработке породы в печах особым образом из нее получают электрокорунд.

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.