Полезные ископаемые и их месторождение 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.

Бокситы – это плотная, реже рыхлая глиноподобная горная порода, используемая в промышленности и металлургии. Является главной рудой для получения алюминия. Содержит примеси других химических элементов.

Что такое бокситы

Камень боксит – это алюминиевая руда, комплексное сырье. В составе содержится порядка 40–60% алюминийсодержащих веществ. Представляет собой плотное пористое каменистое образование. Иногда в виде землистых рыхлых или глиноподобных масс.

Внешне напоминает глину. Чаще кирпично-красного цвета, но встречаются и другие красные оттенки от светлых до бурых, реже – желтые, белые, серые, черные.

Разновидности

По химическому составу выделяют моно-, тригидроксидные и смешанные разновидности.

Моногидроксидные делятся на:

• диаспоровые;
• бемитовые.

Тригидроксидные – это гиббситовые. Смешанные сочетают оба варианта.

По структуре выделяют обломочные (в виде обломков) и конкреционные (в виде округлого минерального образования). Могут иметь разную текстуру (слоистую, однородную и т. д.).

Смотрите видеосюжет по теме:

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».

Месторождения бокситов

Основные запасы бокситов (до90%) залегают по современным данным в 18 странах. Наибольшую значимость имеют:

1. Страна, занимающая первое место по запасам породы (20 млрд тонн) – Гвинея.
2. Второе место в мире (7 млрд тонн) занимает Австралия.
3. Третье место (6 млрд тонн) – Бразилия.
4. Четвертое место (3 млрд тонн) – Вьетнам.
5. Пятое место (2,5 млрд тонн) – Индия и Индонезия.

Меньшие объемы добываются на Ямайке, Мали, в Камеруне.

Добыча бокситов проводится в некоторых областях России:

• Архангельской;
• Свердловской;
• Белгородской;
• Ленинградской;
• республике Коми.

Но российские запасы минимальны (250 млн тонн – около 1% от мировой добычи), идут на импорт. Некоторые страны СНГ тоже добывают горную породу. Добыча ведется в Узбекистане, Азербайджане. Но запасы также минимальны.

Смотрите видео о месторождении в республике Коми:

Обработка горной породы

Горная порода добывается двумя основными способами:

• открытым;
• подземным.

Переработка высококачественной породы проводится химическим методом с помощью процесса Байера:

1. После обработки измельченного боксита гидроксидом натрия образуется алюминат натрия.
2. Полученное соединение в жидкой форме подвергают очистке от ненужных примесей.
3. Затем осаждают из него гидроксид алюминия (глинозем).

Низкокачественные измельченные породы перерабатывают другим способом (электролизом):

1. Измельченное сырье соединяют с содой и известняком.
2. Отправляют в специальную вращающуюся печь.
3. Извлеченную из печи заготовку обрабатывают щелочью. Происходит химическая реакция с выпадением в осадок гидроксида.
4. Гидроксид отделяют, затем фильтруют.

Обозначение бокситов на карте выглядит как черный квадрат с вписанным белым кругом. Так обозначаются все виды алюминиевой руды.

Видеообзор по теме добычи и переработки алюминия:

Свойства и применение бокситов

Основное направление использования – получение чистого алюминия из бокситов и его солей. Второстепенные сферы:

• производство флюса – группы веществ, удаляющих оксиды с поверхностей, предназначенных для пайки;
• лакокрасочное производство;
• при нефтепереработке в качестве сорбента;
• изготовление глиноземистого цемента, используемого в строительстве в условиях низких температур;
• создание электрокорунда – огнеупорного стойкого сверхтвердого материала, используемого в качестве абразивного вещества.

Физико-химические свойства

Формула химического вещества сильно варьирует в зависимости от количества примесей, основная формула – Al2O3×nH2O. В составе боксита присутствует базовые вещества:

• гидроксиды алюминия;
• соединения железа;
• кремний.

В разном объеме встречаются дополнительные примеси: титан, карбонаты магния и кальция, соединения натрия, калия, хрома и других элементов.

Наиболее ценной считается руда, которая преимущественно содержит глинозем и минимальное количество кремнезема.

Физические свойства:

1. Цвет: красные оттенки от светлых розовых до бурых, оттенки от белого до черного, иногда желтые.
2. Прозрачность: непрозрачный.
3. Твердость: 6 баллов.
4. Плотность: 1,8–3,2 г/см3.
5. Спайность: совершенная.
6. Излом: землистый (плотные каменистые породы), ячеистый (пористые породы).
7. Электропроводность: диэлектрик.

Если провести бокситом по стеклу, то остается коричневый или бурый след.

Поделитесь своими знаниями о бокситах в комментариях. Вы когда-ниудь находили такие камни? Делайте репост в социальные сети. Всего доброго.

БОКСИ́ТЫ [по назв. местности Ле-Бо (Les Baux) на юге Франции, где впервые были обнаружены залежи бокситов], алюминиевая руда, состоящая в основном из гидроксидов алюминия (алюмогель, гиббсит, бёмит, диаспор и др.), оксидов и гидроксидов железа и глинистых минералов. Цвет красный различных оттенков, буровато-коричневый, реже белый, жёлтый, серый (до чёрного). Встречаются в виде плотных (каменистых) или пористых образований, а также в виде рыхлых землистых и глиноподобных масс. По структуре выделяют обломочные (пелитовые, песчаниковые, гравелитовые, конгломератовые) и конкреционные (оолитовые, пизолитовые, бобовые); по текстуре – однородные, слоистые и др. бокситы. Плотность изменяется от 1800 кг/м3 (рыхлые) до 3200 кг/м3 (каменистые). По преобладающему минеральному составу различают бокситы: моногидроксидные (диаспоровые, бёмитовые), тригидроксидные (гиббситовые) и смешанного состава (диаспор-бёмитовые, бёмит-гиббситовые, шамозит-бёмитовые, шамозит-гиббситовые, гиббсит-каолинитовые, гётит-шамозит-бёмитовые и пр.).

Бокситы об­ра­зу­ют­ся при глу­бо­ких хи­мических пре­об­ра­зо­ва­ни­ях (ла­те­ри­ти­за­ции) алю­мо­си­ли­кат­ных по­род в ус­ло­ви­ях влаж­но­го тро­пического кли­ма­та (ла­те­рит­ные или ос­та­точ­ные бокситы) ли­бо при пе­ре­но­се про­дук­тов ла­те­рит­но­го вы­вет­ри­ва­ния и их пе­ре­от­ло­же­ния (оса­доч­ные бокситы). В ре­зуль­та­те на­ло­же­ния этих про­цес­сов об­ра­зу­ют­ся бокситы сме­шан­но­го (по­ли­ген­но­го) ти­па. За­ле­жи пла­сто­об­раз­ные, лин­зо­вид­ные или не­пра­виль­ной (кар­сто­вые кар­ма­ны) фор­мы. Ка­че­ст­во ла­те­рит­ных бокситов, как пра­ви­ло, вы­со­кое (50% $ce{Al_2O_3}$ и вы­ше), оса­доч­ные бокситы мо­гут быть от вы­со­ко­сорт­ных (55–75% $ce{Al_2O_3}$) до не­кон­ди­ци­он­ных (ме­нее 37% $ce{Al_2O_3}$). В Рос­сии тре­бо­ва­ния к ка­че­ст­ву до­бы­вае­мых (то­вар­ных) бокситов оп­ре­де­ля­ют­ся ГОСТом, а так­же до­го­вор­ны­ми ус­ло­вия­ми ме­ж­ду по­став­щи­ка­ми и по­тре­би­те­ля­ми. В за­ви­си­мо­сти от со­от­но­ше­ния (по мас­се) со­дер­жа­ния гли­но­зё­ма и крем­не­зё­ма (т. н. крем­нё­во­го мо­ду­ля) бокситы раз­де­ля­ют­ся на 8 ма­рок. Для са­мой низ­кой мар­ки (Б-6, 2-й сорт) крем­нё­вый мо­дуль дол­жен быть свыше 2 при со­дер­жа­нии гли­но­зё­ма не ме­нее 37%, у вы­со­ко­сорт­ных бокситов (Б-0, Б-00) крем­нё­вый мо­дуль свыше 10 при со­дер­жа­нии гли­но­зё­ма 50% и бо­лее. В за­ру­беж­ных клас­си­фи­ка­ци­ях к вы­со­ко­ка­че­ст­вен­ным от­но­сят бокситы с крем­нё­вым мо­ду­лем свыше 7.

Месторождения бокситов по запасам разделяются на крупные (свыше 50 млн. т), средние (5–50 млн. т) и мелкие (до 5 млн. т). Запасы крупнейшего в мире месторождения Боке (Гвинея) оценивают в 2,5 млрд. т. В месторождениях латеритного типа сосредоточено 83,7% запасов, полигенного 9,5% и осадочного 6,8%.

Месторождения бокситов разведаны в более чем в 50 странах мира. Общие запасы бокситов оцениваются в 29,3 млрд. т, подтверждённые – в 18,5 млрд. т (2-я половина 2000-х гг.). Наиболее крупными подтверждёнными запасами обладают: Гвинея (7,4 млрд. т; св. 40% мировых запасов), Ямайка (2 млрд. т; 10,8%), Бразилия (1,9 млрд. т; 10,3%), Австралия (1,8 млрд. т; 9,7%), Индия (0,77 млрд. т; 4,2%), Гайана (0,7 млрд. т; 3,8%), Греция (0,6 млрд. т; 3,2%), Суринам (0,58 млрд. т.; 3,1%), Китай (0,53 млрд. т.; 2,8%). Крупнейшей в мире является Западно-Африканская бокситоносная провинция (или Гвинейская).

В России общие запасы бокситов свыше 1,4 млрд. т, подтверждённые запасы – свыше 1,1 млрд. т (начало 2013). Имеется 57 месторождений (в т. ч. 4 крупных и 7 средних). Основные запасы бокситов сосредоточены в Свердловской области (около 1/3 запасов РФ; осадочные месторождения Северо-Уральского бокситоносного района – крупное Черёмуховское, средние – Красная Шапочка, Кальинское, Новокальинское), Республике Коми (26% запасов РФ; полигенные месторождения Ворыквинской группы Тиманской бокситоносной зоны – крупное Вежаю-Ворыквинское, средние – Верхнещугорское, Восточное), Архангельской области (18% запасов РФ; крупное Иксинское осадочное месторождение), Белгородской области (около 16% запасов РФ; крупное Висловское латеритное месторождение, среднее – Мелихово-Шебекинское). Запасы бокситов выявлены также в Красноярском и Алтайском краях, Кемеровской области, Республике Башкортостан, Ленинградской области. Руды российских месторождений по сравнению с зарубежными аналогами отличаются более низким качеством и более сложными условиями разработки. Наиболее богатые руды ($ce{Al_2O_3}$ 56%) в месторождениях Северного Урала; крупнейшее (ок. 18% запасов РФ) Иксинское месторождение сложено бокситами низкого качества.

Мировая добыча бокситов превысила 196 млн. т/год (2-я половина 2000-х гг.). Главные добывающие страны: Австралия (62,6 млн. т/год), Китай (27 млн. т/год), Бразилия (22,8 млн. т/год), Гвинея (18,2 млн. т/год), Ямайка (14,9 млн. т/год), Индия (13,9 млн. т/год). В России добыча бокситов из недр в 2012 составила 5,14 млн. т; разрабатывалось 9 месторождений, из них 6 – в Свердловской области.

Из бокситов извлекают глинозём и алюминий. Бокситы используют также в производстве красок, искусственных абразивов (электрокорунд), в качестве флюсов в чёрной металлургии, сорбентов для очистки нефтепродуктов от различных примесей; маложелезистые бокситы – для получения высокоглинозёмистых огнеупоров, быстротвердеющих цементов и др. Бокситы – комплексное сырьё; кроме алюминия и железа содержат галлий, а также титан, хром, цирконий, ниобий, редкоземельные элементы.