Боксит металл или неметалл

Обновлено: 06.07.2024

Боксит (назв. по деревне Бо (Beaux), Франция) - горная порода, состоящая из гидроокислов алюминия, оксидов и гидроксидов железа, глинистых минералов и кварца. Эта порода являются важнейшей рудой для получения алюминия.

Главные рудообразующие минералы бокситов - гидроксиды Аl - гиббсит, бёмит и диаспор. По преобладающему минеральному составу выделяют бокситы: моногидроокисные, сложенные диаспорой, бёмитом, тригидроокисные - гиббситом; 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. В зависимости от химического состава в бокситах их подразделяются на десять промышленных марок, наиболее высокая из которых обозначается Б-В и содержит не менее 52% Аl2О3 (в пересчете на сухое вещество). Наиболее низкая промышленная марка Б-8 содержит Аl2О3 не менее 28%.

Разновидности бокситов

Бокситы представлены тремя разновидностями - каменистой, рыхлой и глиноподобной, помимо которых встречаются сухаристые, углистые и брекчиевидные. Внешний вид бокситов весьма разнообразен. Чаще они красные и темно-красные, реже белые, серые, черные и зеленые или промежуточных окрасок. Структура бокситов бобовая или пизолитовая, колломорфная, конгломератовая, гравелитовая, песчаниковая, афанитовая (пелитовая и оолитовая); текстура массивная, редко слоистая.

Разновидности бокситов по минеральному составу: тригидроокисные, или гиббситовые, и моногидроокисные бёмитовые и диаспоровые. По условиям образования боксита его разделяют на элювиальные, или латеритные, осадочные и карстовые разновидности. Латеритные чаще имеют кайнозойский возраст и развиты в тропических странах. Проявление бокситов известны в отложениях от протерозоя до современности. Являются главной рудой для получения глинозёма и алюминия, используются в качестве флюса, адсорбента, для приготовления электрокорунда, квасцов и глинозёмистых огнеупоров высоких марок [Бенеславский, 1963; Бушинский, 1971; Горецкий, 1960].

Месторождения

Основные бокситоносные районы России находятся в её Европейской части и на Урале. В Европейской части они известны в Архангельской области (Иксинское м-ние и др.), на Среднем (Вежаю-Ворыквинское м-ние и др.) и Южном Тимане (Тимшерское, Пузлинское и др. м-ния), в Ленинградской (Тихвинское) и Белгородской (Висловское и др.) областях. На Урале месторождения бокситов разрабатываются в Свердловской (Североуральский бокситоносный район) и Челябинской (Южно-Уральские месторождения) областях. Бокситы имеются также в восточной Сибири в районе Чадобецкого поднятия Приангарья и в восточной Саяне (Боксонское). Наиболее древние находки боксита в России - на Боксонском месторождении (докембрий, венд).

Бокситы Северо-Уральской группы связаны с отложениями среднего девона, Среднетиманские - с отложениями среднего и верхнего девона. Породы Иксинского и Висловского месторождений залегают в отложениях нижнего карбона.

За рубежом крупными запасами бокситов обладает КНР (месторождения в провинция Шаньдун, Хэнань, Ганьсу, Юньнань, Ляонин, Шэньси и др.), Венгрия (м-ния Халимба, Ньирад, Искасентдьёрдь, Гант и др.), Югославия (м-ния Власеница, Дрниш, плато Лика, Биела-Липа, Обровац, Никшич, Биела-Поляна). В пределах Северного Казахстана большие залежи бокситов сформировались в меловое и палеогеновое время и сосредоточены в Кустанайской (Краснооктябрьское месторождение, Белинское, Аятское, Восточно-Аятское и другие м-ния) и Тургайской (Восточно-Тургайская группа м-ний).

Что такое бокситы и где их добывают в России и мире: рейтинг месторождений и свойства

Алюминий — чрезвычайно легкий металл, но благодаря его характеристикам сырье используют во многих отраслях. Его применяют в авиации, судостроении, а также производстве автомобилей и судов. По-настоящему массовым использование алюминия стало в период Второй мировой войны.

Для получения металла используются бокситы — ресурс, источники добычи которого обнаружены в 18 государствах. Как правило, все они характеризуются жарким климатом с достаточным количеством влаги. Кроме самого боксита, использоваться могут и заменители, но их применение менее рентабельно. К таковым относятся анортозит, алунит, горючие сланцы и прочие ресурсы.

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:

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:

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.

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.

Описание и свойства боксита

Итак, что же представляет из себя эта порода? Бокситом принято называть руду из алюминия. В его состав входит гидроксид алюминия, а также оксиды таких химических веществ как кремний и железо.

Помимо этих составляющих частей, бокситы содержат в себе глинозем. Процентное содержание его может составлять от сорока до шестидесяти процентов и даже выше. Боксит считается поистине уникальным и удивительным природным камнем.

Обратимся к истории. Впервые об удивительных свойствах боксита было сказано в тысяча восемьсот пятьдесят пятом году на выставке в столице Франции Париже. Там находился интересный камень. На вид он был красивого серебристого цвета.

Вес его был весьма невелик, однако он был достаточно прочным с химической точки зрения. Этот металл на выставке был подписан как «глиняное серебро». В этом описании рассказывается о свойствах и виде алюминия. Но сырье из-за которого получают этот интересный металл носит название боксит.

Стоит отметить что алюминий получают только из тех бокситов, в которых процентное содержания алюминиевого глинозема составляет как минимум сорок процентов. Очень большую ценность имеют бокситы, из которых достать глинозем не составляет большого труда.

По своему внешнему виду боксит очень сильно похож на глину, однако по характеристикам он не имеет с ней ничего общего. Боксит в отличии от глины совершенно нерастворим в воде.

Первое местонахождение залежей боксита на территории нашей страны, которые были найдены на Урале, получило название «Красная Шапочка». Боксит является важнейшим камнем, из которого получают алюминий.

Месторождения бокситов

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

Страна, занимающая первое место по запасам породы (20 млрд тонн) – Гвинея.
Второе место в мире (7 млрд тонн) занимает Австралия.
Третье место (6 млрд тонн) – Бразилия.
Четвертое место (3 млрд тонн) – Вьетнам.
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:

БОКСИ́ТЫ

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% $\ce$ и выше), осадочные бокситы могут быть от высокосортных (55–75% $\ce$) до некондиционных (менее 37% $\ce$). 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 ($\ce$ 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.

Что такое боксит? Свойства боксита. Применение боксита

Боксит – плотная непрозрачная и не просвечивающаяся горная порода красных, серых и зеленых оттенков. Является основной рудой, из которой извлекают алюминий. Основу камня составляет гидроксид алюминия и глинозем. В качестве постоянной примеси выступает оксид железа и кремнезем, в небольших количествах может присутствовать окись кальция, магния и марганца, двуокись титана, а также пятиокись фосфора. Доля глинозема в породе может достигать 80%.

Внешне камень напоминает глину, но по остальным признакам и характеристикам две породы отличны. Боксит имеет средние или высокие показатели плотности и твердости, в воде не растворяется. Иногда встречаются землистые рыхлые образцы, которые при прикосновении оставляют следы на руках.

Боксит — это натуральный камень, который может быть плотным или рыхлым, применяется в металлургии и промышленности. Это основная руда для получения алюминия, причем сырьем является материал, где алюминиевого глинозема содержится не менее 40 %.

Также в составе есть глинозем, процентное содержание которого может составлять 40–60 % и более. Химическая формула Al2O3*xH2O, но содержимое очень различается, могут находиться до 100 элементов таблицы Менделеева.

Внешне боксит напоминает глину, часто имеет кирпично-красный оттенок, но есть и другие красные цвета, от светлых до темных, иногда — белые, желтые, черные, серые. Однако боксит нерастворим в воде.

Горная порода была обнаружена французским геологом Пьером Бертье в 1821 году, когда он нашел необычную скалу. Он годы проводил минералогические обследования, решил подробно изучить состав, но не выявил ничего особенного, и потерял интерес к камню. Но через десятки лет боксит стал популярным и известным.

В России месторождения боксита были найдены на Урале. Также камень был найден на юге Франции, от названия местности Les Baux и пошло название.

Впервые об удивительных свойствах камня люди узнали в 1855 году на французской выставке, где находится камень серебристого оттенка небольшого веса, но высокой прочности. Его подписали на выставке как «глиняное серебро».

Разновидности

Внешне бокситы представляют собой глиноподобную, а часто каменистую породу. Есть пористые, плотные, с ячеистым или землистым изломом.

По химическому составу выделяются следующие составы:

моногидроксидные. Это бемитовые и диаспоровые виды, где породообразующим минералом служит бемит или диаспор. Глинозем представлен в одной форме;
тригидроксидные (гиббситовые). Глинозем содержится в трехводной форме;
смешанные (сочетают два вида).

По структуре выделяются обломочные (в форме обломков) и конкреционные (округлые образования). Также горная порода может отличаться по текстуре (однородной, слоистой и пр.).

Физико-химические свойства

Порода имеет сложный состав. Состоит из разных химических веществ (гидроксида алюминия, силикатов и оксидов железа, кремния). Также может содержаться окись марганца, магния, кальция, двуокись титана, рутил и пр. Иногда встречаются карбонат кальция, магния, циркониевые, натриевые, фосфорные, хромовые, галлиевые, калиевые, ванадиевые соединения, могут быть примеси пирита. То есть химическая составляющая сильно колеблется. Показатели отличаются в первую очередь в зависимости от минералогической формы гидроксида алюминия, количества разных примесей.

Месторождение боксита является ценным, когда в камне есть много кремнезема и глинозема. Важное значение имеет вскрываемость руды, простота и легкость извлечения.

Бокситы отличаются физическими свойствами, внешним видом, поэтому по визуальным признакам качество определять сложно. Этим обусловлены трудности в поиске минерала, из-за чего породы исследуются под микроскопом, а потом принимается решение о добыче.

Основные физико-химические показатели минерала следующие:

твердость 2–6 по шкале Мооса;
непрозрачность;
отсутствие сингонии, аморфность минерала;
совершенная спайность;
электропроводность: диэлектрик;
плотность 2500–3500 кг/м3.

Если провести минералом по стеклу, то остается бурый или коричневый след. Удельный вес варьируется исходя из места добычи. Например, если содержится много кремнезема, то показатель равен 1,2 г/см3. Для плотных образцов с большим содержанием железа удельный вес составляет 2,8 г/см3.

Состав

Для того чтобы формула боксита в химии точно отражала состав минерала, нужно учесть все вещества, которые в него входят. Их много, назовем те, что встречаются чаще всего:

гидраты оксидов алюминия, с ней вы уже знакомы — Al2O3xnH2O;
образующие рудную массу гидроксиды, оксиды и силикаты железа;
кремний (кварц (SiO2), опал (SiO2 х nH2O), каолинит (Al4[Si4O10](OH)8));
титан (рутил (ТіО2) и другие);
карбонаты (CaCO3, MgCO3 и др.);
соединения хрома, циркония, фосфора, натрия, калия, ванадия, галлия и др. элементов;
пирит (FeS2).

Ценится руда, прежде всего содержащая глинозем, а кремнезема чем меньше, тем лучше. Для характеристики качества был введен так называемый кремниевый модуль боксита, формула его нахождения: μSi= Al2O3/SiO2. Полученное значение показывает, каким из методов руду лучше перерабатывать.

Добыча

Для появления минералов требуется усиленное выветривание коренных алюмосодержащих пород. Из-за того, что процесс разрушения камня активно протекает в жарких местностях, большая часть бокситовых залежей расположена в тропическом регионе.

Свыше 90 % запасов руды находится в 18 странах мира. В Российской Федерации немного месторождений бокситов, сырье в основном импортируется. Наиболее качественные минералы добываются в Северно-Уральском регионе. Также есть месторождения в Бокситогорском районе, Архангельской, Белгородской, Свердловской и Ленинградской областях. Наиболее перспективный источник получения сырья — Средне-Тиманские месторождения, расположенные в Республике Коми. Разведанных запасов насчитывается более 250 миллионов тонн.

Наиболее крупные залежи расположены в следующих странах:

Гвинеи — примерно 20 млрд тонн;
Австрии — свыше 7 млрд тонн;
Бразилии — примерно 6 млрд тонн;
Вьетнаме — 3 млрд тонн;
Индонезии, Индии — 2,5 млрд тонн.

В Азербайджане, месторождении Заглик, разрабатывают редчайший вид боксита — алунит. Его запасов насчитывается свыше 200 тысяч тонн, но в Узбекистане также найдены залежи алунитовых руд. Они обнаружены в Гуштайском месторождении в примерном объеме 130 млн тонн. Но в настоящее время разработка месторождений не проводится, поэтому Азербайджан — единственная страна, где добываются алуниты.

Около 90 процентов мировых запасов бокситов залегает в латеритных месторождениях. При длительном выветривании алюмосиликатных пород в условиях жаркого и влажного климата образуются так называемые латеритные коры. Лидерами по запасам бокситов являются Гвинея, Австралия и Бразилия. Значительным их количеством также располагают Индия, Вьетнам, Индонезия, Ямайка, Мали и Камерун.

Запасы бокситов в России

В России бокситовых месторождений немного, поэтому большую часть этого сырья приходится закупать за рубежом. Лучшие по качеству российские бокситы добываются в Северо-Уральском бокситоносном районе. Эти запасы были открыты в 1931

году геологом Н.А. Каржавиным. Руда залегает на глубине 700–1000 м, добывают ее шахтным способом. Есть одно месторождение и в Ленинградской области. В

Архангельской области добывают бокситы с высоким содержанием глинозема

и низким содержанием кремния, разработка их ведется открытым способом. Их основной минус — высокий процент хрома и гипса в составе породы. Висловское месторождение находится в Белгородском районе, качество руды невысокое из-за большого содержания карбонатов.

Перспективными считаются открытые в конце 60-х годов месторождения на северо-западе Республики Коми, однако качество руды в них среднее

, к тому же их добыча осложняется необжитостью данного района и плохой транспортной инфраструктурой. Несмотря на это, в 1997 году первая партия бокситового сырья из Коми была доставлена на Уральский алюминиевый завод, успешно выдержав промышленные испытания. Помимо алюминия, в сырье с этих месторождений содержатся редкие металлы, что придает им дополнительную ценность. Добываются бокситы и в районе Ангары, их отличительной особенностью является высокое содержание свободного оксида алюминия в виде корунда (до 10%).

Обработка горной породы

В основном бокситы добываются открытым методом, но иногда и подземным путем. Метод разработки месторождения зависит от характера залегания минеральных пород, концентрации металла в руде. Применяются разные технологии переработки, на которую влияет состав породы.

Производство алюминия состоит из следующих стадий:

получение из глинозема с помощью химических методов;
выделение очищенного металла с помощью электролиза алюминиевых фтористых солей.

Глинозем получают гидрохимическим методом Байера (спеканием) и комбинированием: параллельная и последовательная методика. Основная особенность технологии Байера основана на выщелачивании боксита с получением концентрированного натрия. После этого глинозем переходит в раствор алюмината натрия, который очищается с удалением красного шлама, осаждается глинозем. Далее проводится выщелачивание с получением алюминия.

Переработка бокситов низкого качества осуществляется по сложной технологии, когда проводится спекание измельченной смеси с известняком и содой при 120 градусах в специальных печах, которые в процессе работы вращаются. После этого полученный спек выщелачивают раствором низкой концентрации, осажденную гидроокись фильтруют.

Вышеперечисленные методы получения алюминия сложные, но с их помощью получаются максимальные объемы металла из руды.

Bárdossy, G. (1982): Карстовые бокситы: месторождения бокситов на карбонатных породах
. Elsevier Sci. Publ. 441 с.
Bárdossy, G. и Aleva, GJJ (1990): Латеритные бокситы
. Развитие экономической геологии 27, Elsevier Sci. Publ. 624 с. ISBN 0-444-98811-4
Grant, C .; Лалор Г. и Вучков М. (2005) Сравнение бокситов Ямайки, Доминиканской Республики и Суринама
. Журнал радиоаналитической и ядерной химии с. 385–388 Том 266, №3
Ханилчи, Н. (2013). Геолого-геохимическая эволюция бокситовых месторождений Болкардаги, Караман, Турция: превращение сланца в бокситы
. Журнал геохимических исследований

Применение бокситов

Использование боксита в различных производственных сферах обусловлено универсальностью материала по физическим свойствам и минеральному составу. Чем больше гидроксида алюминия, тем ценнее минерал для промышленности. Учитывается объем кремнезема и прочих примесей.

Главное направление в применении бокситов и солей — образование чистого алюминия. К второстепенным сферам относятся:

лакокрасочная промышленность;
изготовление флюса — веществ, удаляющих с поверхностей, предназначенных для пайки, оксиды. Боксит применяется в черной металлургии при выплавлении мартеновской стали, увеличивает технические показатели продукции;
получение глиноземистого цемента после плавки;
размалывание глинозема и применение при нефтяных разливах на производстве;
изготовление пигментов из выделяемых соединений металлов;
получение при обработке в печах глиноземистого электрокорунда (стойкого огнеупорного материала повышенной твердости), применяемого в роли абразива. Дополнительно применяется антрацит в роли восстановителя, железных опилок;
нефтепереработка в роли сорбента.

Бокситы могут применяться в кораблестроении, самолетной и автомобильной сферах, военно-промышленном комплексе. Цементы из глинозема имеют высокую плотность, растворы их них быстро затвердевают, хорошо скрепляются с арматурным металлом. Выполненный с глиноземистым цементом бетон обладает стойкостью к кислым жидким средам, повышенным температурам.

Глоссарий Clay Minerals Society for Clay Science Project Архивировано 16 апреля 2021 г. в Wayback Machine
П. Бертье (1821) «Анализ гидратированного алюминия де Бо, департамент Буш-дю-Рон» (Анализ гидратированного глинозема из Ле Бо, департамент Устья Роны), Анналы де рудников
, 1-я серия,
6
: 531-534. Примечания:
В 1847 году в сводном указателе третьего тома своей серии Traité de minéralogie
французский минералог Арман Дюфренуа назвал гидратированный глинозем из Ле Бо «бокситом». (См .: А. Дюфренуа,
Traité de minéralogie
, том 3 (Париж, Франция: Carilian-Goeury et Vor Dalmont, 1847), стр. 799. )

В 1861 году Х. Сент-Клер Девиль приписывает Бертье название «боксит» на с. 309, «Chapitre 1. Minerais alumineux ou bauxite» из: H. Sainte-Claire Deville (1861) «De la présence du vanadium dans un minerai alumineux du midi de la France. Аналитические исследования по алюминиевому материалу». (О присутствии ванадия в глиноземном минерале из Средней Франции. Аналитические исследования глиноземистых веществ.), Annales de Chimie et de Physique
, 3-я серия,
61
: 309-342.

Химический состав, формула и свойства бокситов

История утверждает, что боксит был найден геологом из Франции Пьером Бертье в 1821 году. Учёный находился в деревне Ле Бо на отдыхе. Прогуливаясь, он отломил кусочек неизвестной породы в ближайшем каньоне и дал ему название в честь деревни.

Формула боксита позволяет получать разную цветовую гамму этой породы: от белоснежного до почти чёрного. Реже он бывает красным, серым или бурым.

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.

Использование

Главная область применения бокситовой руды — получение алюминия. Помимо этого, ее используют в качестве флюса в черной металлургии, при производстве красок, в абразивной промышленности, для производства электрокорунда, высокоглиноземистых огнеупоров. Также из бокситов делают глиноземистый цемент — быстроотвердевающий состав с высокими вяжущими свойствами, хорошо себя зарекомендовавший при проведении строительных работ при низких температурах.

Применение в ювелирном деле

Боксит не является перспективным камнем для ювелиров, лишь изредка можно встретить выполненные из него авторские украшения. Однако, придав камню форму шара и отполировав, получают красивые сувениры. Каких-либо целебных или магических качеств бокситу не приписывают.

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.

Химический состав

Помимо основных компонентов — гидроксида алюминия, соединений железа и кремния, в бокситах содержится множество химических элементов — натрий, калий, магний, хром, цирконий, галлий, ванадий, а также такие соединения, как карбонаты, кальциты, титаниты. С точки зрения человека, самыми важными являются соединения алюминия — чем их больше, тем ценнее руда. Оксид кремния, напротив, ухудшает качество породы.

В состав могут входить такие минералы, как диаспор, бемит, гиббсит. Они относятся к породообразующим. Кроме того, в составе часто присутствуют сопутствующие минералы — например, гетит, хлориты, каолинит и другие.

Бокситы имеют сходство с глинами, но у них есть и существенное отличие — алюминий в них содержится в виде гидроксида, а в глинах — в виде каолинита.

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.

Как образуются бокситы

Эта горная порода образуется в результате выветривания минералов, содержащих алюминий, например, полевых шпатов. Обычно они разрушаются, образуя глины, но жаркий климат и высокая влажность способствуют выносу кремнезема и щелочей, поэтому в тропических странах сосредоточено большинство месторождений бокситов. Есть два пути образования этой горной породы — остаточно-хемогенный и осадочно-хемогенный. Осадочные бокситы образуются в результате накопления продуктов выветривания в низменностях и котлованах.

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.

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.

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.

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.

В зависимости от их химического состава, все бокситы можно разделить на три основные группы:

Моногидроокисные (породообразующие минералы — диаспор или бемит).
Тригидроокисные (гиббситы).
Смешанные, сочетающие в себе свойства как первой, так и второй групп.

Последние встречаются наиболее часто.

По способу образования бокситы подразделяются на латеритные — также их называют остаточными — и переотложенные (или осадочные). Первые образуются в местностях с тропическим климатом как результат глубоких химических процессов, происходящих в алюмосиликатных породах в условиях высокой влажности и температуры, а вторые — в результате переноса и переотложения продуктов выветривания. Они часто залегают слоями. Так как эти слои отличаются по качеству, перерабатывать такую руду сложнее.

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.

Промышленное применение

Добытые бокситы делятся соответственно их последующему коммерческому применению на металлургические, абразивные, химические, цементные, огнеупорные и т.д.

Основное их применение, на которое идет 85% мировой разработки, — служить в качестве сырья для производства глинозема (оксида алюминия).

Технологическая цепочка выглядит так: боксит нагревают с едким натром, затем фильтруют, осаждают твердый остаток и прокаливают его. Данный продукт — безводный глинозем, предпоследнее превращение в цикле получения алюминия.

После чего остается погрузить его в ванну расплавленного природного или синтетического криолита и путем электролитического восстановления выделить сам металл.

Первым в 1860 г. эту технологию открыл французский химик Анри Сент-Клер Девиль. Она заменила дорогостоящий процесс, при котором алюминий производился в вакууме из калия и натрия. Следующая важная область использования бокситов — применение в качестве абразивов.

Если прокалить глинозем, то в результате получается синтетический корунд — очень твердый материал, имеющий коэффициент 9 по шкале Мооса. Его измельчают, разделяют и далее вводят в состав наждачной бумаги и разнообразных полировальных порошков и суспензий.

Боксит — глиняное серебро

Поделочные камни

В качестве постоянной примеси выступает оксид железа и кремнезем, в небольших количествах может присутствовать окись кальция, магния и марганца, двуокись титана, а также пятиокись фосфора. Доля глинозема в породе может достигать 80%.

Физические свойства

Свойства бокситов напрямую зависят от его происхождения, структуры и состава. В связи с большим их различием минерал не всегда можно идентифицировать по внешним признакам, поэтому залежам породы сначала проводят химический анализ, и лишь после этого приступают к добыче.

У бокситов широкий диапазон твердости. В зависимости от состава от варьируется в пределах 2-7 единиц по шкале Мооса.

Плотность минерала зависит от происхождения и месторождения. Средний показатель составляет 2,5-3,5 г/см³. В экземплярах, богатых кремнеземом, удельный вес не превышает 1,2 г/см³. У камней с высоким содержанием железа в составе плотность достигает 2,8 г/см³.

Бокситы непрозрачны, у них совершенная спайность и отсутствует сингония.

Классификация по признакам

Боксит делят на подвиды по следующим признакам:

форма кристаллов – округлая, осколочная;
структура – землистая рыхлая, плотная, пористая;
окрас – черный, серый, красно-бурый, зеленый, белый;
характер образования – осадочный, остаточный;
состав – гидраргиллитовый боксит, диаспоровый, бемитовый, смешанный, алунит, нефелинсодержащая руда.

История камня

Впервые боксит был обнаружен в провинции Ле-Бо, расположенной на юге Франции, в середине 19 века. Порода, названная впоследствии в честь этой местности, заинтересовала минералогов своими удивительными свойствами, поэтому в 1855 году была выставлена в выставочном зале Парижа под названием «глиняное серебро».

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.

Применение боксита

В мировой металлургической промышленности бокситы являются основным сырьем для выплавки алюминия, который используется практически во всех сферах народного хозяйства. В химической промышленности камень выступает в качестве наполнителя лакокрасочных составов и сорбентов, очищающих продукты нефтепереработки от посторонних примесей.

В черной металлургии порода используется при выплавке сплавов в виде флюсов. Боксит, расплавленный в электропечи, преобразовывается в электрокорунд, который впоследствии применяется в производстве искусственных абразивных материалов.

Основной химической составляющей боксита является глинозем, который извлекается из породы и широко используется в производстве строительных смесей. Из него изготавливают глиноземистый цемент – быстротвердеющий состав, который за счет высоких вяжущих свойств является наиболее эффективным при выполнении строительства в условиях низких температур, а также проведении аварийных работ в сжатые сроки. Породы боксита с малым количеством железа в составе, устойчивые к температуре в 1700-1900°С, используются в производстве высокоглиноземистых огнеупоров.

Бокситам не приписывают целебных или сверхъестественных свойств, поэтому в литотерапии и магических ритуалах они не используются.

Для ювелиров камень особого интереса не представляет, а в украшениях его можно встретить только в виде авторских изделий ручной работы. Его также используют для изготовления сувениров, в частности, красивых полированных шаров на подставке.

Стоимость

Цена боксита, используемого в промышленности, зависит от объема поставки. Огнеупорную бокситовую руду можно приобрести за 320 $/тонна. При заказе более 300 тонн стоимость минерала составляет 280 $/тонна.

Стоимость украшений зависит от качества минерала, его размера и металла оправы. Кольцо или кулон с редкой яшмой-боксит, оправленные в серебро, будут стоить 36-40 $ за изделие. Цена серебряного браслета с 6 камнями составит 105 $ за изделие.

Читайте также: