Бокситы. Боксит — глиняное серебро

Случалось ли вам сталкиваться с необычной "глиной", которая почему-то не образовывала с водой массу, подходящую для лепки? Если да, то вы держали в руках не глину, а горную породу боксит. Формула его не может отражать точный состав, ведь самые разные вещества способны входить в него. Но обо все по порядку. Рассмотрим эту горную породу во всех ракурсах, подробно изучив состав, свойства и значение для человека.

История открытия и почему так называется

Название руда носит такое же, как и место ее открытия. Состав весьма разнообразен, но основными компонентами являются разные гидраты алюминиевых окислов, железосодержащие и кремнийсодержащие вещества. Химическая формула боксита не отображает всего состава, но используют его в основном в алюминиевой промышленности как главный источник сырья. Содержание алюминийсодержащих веществ может составлять 40-60 % и больше.

Плотный минерал бывает самых разных оттенков: от красного до зеленого и серого цветов. Но никогда вы не встретите прозрачный боксит. Чаще - плотный и твердый, иногда он встречается в виде землистой и рыхлой субстанции. В этом случае при прикосновении на руках будут оставаться следы.

Возможно, мы бы называли сейчас этот минерал бертитом, если бы в 1821 году французский геолог по имени Пьер Бертье не стал скромничать, найдя во время летнего отдыха необычную находку. Скала, обнаруженная им, была сложена из камня с необычными свойствами.

Бертье не знал, что пройдет несколько десятилетий, и боксит, формула которого - Al 2 O 3 xnH 2 O, станет сырьем, без которого алюминиевая промышленность не развивалась столь быстрыми темпами. Но что случилось, то случилось. И минерал носит название прованской деревни Ле-Бо де Прованс (пишется на французском Les Baux).

Понадобилось 30 лет, чтобы состав породы был оценен минералогами того времени, но в 50-е годы боксит занимает свое место в парижском выставочном центре, оригинально называемый "глиняным серебром". Уж очень внешне он похож на глину.

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 - Al 2 O 3 xnH 2 O;
• образующие рудную массу гидроксиды, оксиды и силикаты железа;
• кремний (кварц (SiO 2), опал (SiO 2 х nH 2 O), каолинит (Al 4 (OH) 8));
• титан (рутил (ТіО 2) и другие);
• карбонаты (CaCO 3 , MgCO 3 и др.);
• соединения хрома, циркония, фосфора, натрия, калия, ванадия, галлия и др. элементов;
• пирит (FeS 2).

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: μ Si = Al 2 O 3 /SiO 2 . Полученное значение показывает, каким из методов руду лучше перерабатывать.

Свойства

Как уже говорилось, состав минерала весьма разнообразен, что сильно влияет на его свойства. Но кое-какие физические свойства выделить можно:

• цвета - можно встретить все оттенки красного (от светло-розового до темно-красного), зеленого (от серо-зеленого до травянистого) и серого (от светлых тонов, в том числе белого до темно-серого почти черного);
• состояние тоже может быть разным: выделяют каменистые, пористые, рыхлые, землистые и глиноподобные;
• плотность напрямую зависит от количества железосодержащих веществ и варьирует от 1,8 до 3,2 г/см 3 ;
• твердость максимально равна 6 по шкале Мооса;
• непрозрачен.

Для промышленности есть одна химическая черта, которая наиболее важная - «вскрываемость», означающая, достаточно ли легко извлечь оксиды алюминия из этой руды.

Места где есть залежи

Добыча боксита осуществляется либо открытым способом, либо подземным. Основные запасы руды сосредоточены там, где влажно и тепло - это тропики и субтропики. Здесь лучшие месторождения бокситов и 2/3 мировых запасов.

Если речь вести о РФ, то ее залежей не хватает даже для обеспечения собственных нужд. Но разработки ведутся. Добыча бокситовой руды идет в Архангельской, в Ленинградской и Белгородской областях, Свердловской и Челябинской.

Постоянный рост спроса на алюминий приводит к увеличению добычи. США провели расчеты, по которым мировые запасы бокситов составляют от 55 до 75 миллиардов тон. Этого хватит еще примерно на сто лет. А что дальше? Ученые пытаются найти другие способы добычи алюминия, столь же эффективные и дешевые.

Переработка

Алюминий - вот главная причина добычи этой руды. Процесс его извлечения состоит из следующих этапов: получение глинозема, затем чистого металла (электролизом). В свою очередь оксид алюминия (формула глинозема), может быть получен методом Байера, спеканием или комбинированным способом.

Схема процесса по Байеру следующая: сильно измельченный боксит обрабатывают гидроксидом натрия и получают алюминат натрия, из которого затем осаждают глинозем. Дальше остается только провести электролиз - и алюминий готов.

Низкокачественную руду спекают. Этот процесс таков: измельченную породу смешивают с углекислым кальцием и содой, помещают в печь и спекают при 1250 °С. Затем спек обрабатывают натриевой щелочью малой концентрации, фильтруют гидроксид алюминия и проводят электролиз.

Комбинированный способ состоит из первичной обработки глинозема из бокситов байеровским способом и последующей переработки оставшегося шлема спеканием.

Применение

Изучив боксит, его свойства и применение в металлургии, теперь можно узнать, где еще используют руду. В химической промышленности при производстве красок, в качестве наполнителя в составе лаков. Как сорбент его использует нефтеперерабатывающая промышленность.

Черная металлургия использует флюсы, получаемые при выплавке породы. А полученный в электропечи из боксита электрокорунд, обладающий твердостью 9 по применяется в виде абразивного материала.

Идет в ход и другая составляющая бокситов - глинозем. Из него производят глиноземистый цемент - состав, который обладает высокими вяжущими свойствами даже при низких температурах, что особенно важно для строительства жилья в условиях Крайнего Севера.

Если боксит, формулу и применение которого мы сейчас рассматриваем, содержит небольшое количество железа, то породу используют в производстве огнеупоров.

А вот для литотерапевтов и магов бокситы интереса не представляют, так как не обладает горная порода ни лечебными, ни магическими свойствами.

Изредка лишь ювелиры могут развлечься, создав из руды какую-нибудь безделушку или сувенир, например, отполируют в форме шара - и на подставку.

Смотрится эффектно и оригинально.

В современной промышленности алюминиевая руда является наиболее востребованным сырьем. Стремительное развитие науки и техники позволило расширить сферы его применения. Что представляет собой алюминиевая руда и где ее добывают - описано в этой статье.

Промышленное значение алюминия

Алюминий считается наиболее распространенным металлом. По количеству залежей в земной коре он занимает третье место. Алюминий известен всем также как элемент в таблице Менделеева, который относится к легким металлам.

Алюминиевая руда - это природное сырье, из которого получают В основном его добывают из бокситов, которые содержат оксиды алюминия (глинозем) в наибольшем количестве - от 28 до 80%. Другие породы - алунитовые, нефелиновые и нефелин-апатитовые также используются в качестве сырья для получения алюминия, но они имеют худшее качество и содержат значительно меньше глинозема.

В цветной металлургии алюминий занимает первое место. Дело в том, что благодаря своим характеристикам он применяется во многих отраслях промышленности. Так, этот металл используют в транспортном машиностроении, упаковочном производстве, строительстве, для изготовления различных потребительских товаров. Также алюминий широко применяется в электротехнике.

Чтобы понять, какое значение имеет алюминий для человечества, достаточно присмотреться к бытовым вещам, которые мы повседневно используем. Очень многие бытовые предметы изготовлены из алюминия: это детали для электроприборов (холодильника, стиральной машины и т. д.), посуда, спортивный инвентарь, сувениры, элементы интерьера. Алюминий часто применяется для производства разных видов тары и упаковки. Например, консервных банок или одноразовых емкостей из фольги.

Типы алюминиевых руд

Алюминий содержится более чем в 250 минералах. Из них самыми ценными для промышленности являются боксит, нефелин и алунит. Остановимся на них более подробно.

Бокситная руда

В природе алюминий в чистом виде не встречается. В основном его получают из алюминиевой руды - боксита. Это минерал, который по большей части состоит из гидроксидов алюминия, а также из оксидов железа и кремния. Из-за большого содержания глинозема (от 40 до 60%) бокситы используются в качестве сырья для получения алюминия.

Физические свойства алюминиевой руды:

• непрозрачный минерал красного и серого цвета различных оттенков;
• твердость самых прочных образцов составляет 6 по минералогической шкале;
• плотность бокситов в зависимости от химического состава колеблется в пределах 2900-3500 кг/м³.

Месторождения бокситовой руды сосредоточены в экваториальном и тропическом поясе земли. Более древние залежи находятся на территории России.

Как образовывается бокситная алюминиевая руда

Бокситы образуются из одноводного гидрата глинозема, бемита и диаспора, трехводного гидрата - гидраргиллита и сопутствующих минералов гидроокиси и окиси железа.

В зависимости от состава природообразующих элементов различают три группы бокситных руд:

1. Моногидратные бокситы - содержат глинозем в одноводной форме.
2. Тригидратные - такие минералы состоят из глинозема в трехводной форме.
3. Смешанные - эта группа включает в сочетании предыдущие алюминиевые руды.

Месторождения сырья образуются вследствие выветривания кислых, щелочных, а иногда и основных пород или в результате постепенного осаждения на морском и озерном дне большого количества глинозема.

Алунитовые руды

Этот тип залежей содержит до 40% оксида алюминия. Алунитовая руда образовывается в водном бассейне и прибрежных зонах в условиях интенсивной гидротермальной и вулканической деятельности. Пример таких залежей - Заглинское озеро на Малом Кавказе.

Порода пористая. Преимущественно состоит из каолинитов и гидрослюдов. Промышленный интерес представляют руда с содержанием алунита более 50%.

Нефелин

Это алюминиевая руда магматического происхождения. Она представляет собой полнокристаллическую щелочную породу. В зависимости от состава и технологических особенностей переработки выделяют несколько сортов нефелиновой руды:

• первый сорт - 60-90% нефелина; он содержит более 25% глинозема; переработка осуществляется методом спекания;
• второй сорт - 40-60% нефелина, количество глинозема немного ниже - 22-25%; во время переработки требуется обогащение;
• третий сорт - нефелиновые минералы, которые не представляют никакой промышленной ценности.

Мировая добыча алюминиевых руд

Впервые алюминиевую руду добыли в первой половине XIX века на юго-востоке Франции, возле местечка Бокс. Отсюда и походит название бокситов. Сначала эта развивалась медленными темпами. Но когда человечество оценило, какая алюминиевая руда полезная для производства, сферы применения алюминия существенно расширились. Многие страны начали поиски на своих территориях месторождения залежей. Таким образом, мировая добыча алюминиевых руд стала постепенно возрастать. Подтверждением этого факта являются цифры. Так, если в 1913 году общемировой объем добытой руды составлял 540 тыс. тонн, то в 2014 году - более 180 млн тонн.

Также постепенно росло количество стран, добывающих алюминиевую руду. На сегодняшний день их насчитывается около 30. Но на протяжении последних 100 лет ведущие страны и регионы постоянно менялись. Так, в начале XX века мировыми лидерами по добыче алюминиевой руды и ее производстве были Северная Америка и Западная Европа. На эти два региона приходилось около 98% общемировой добычи. Через несколько десятков лет по количественным показателям алюминиевой промышленности лидерами стали Латинская Америка и Советский Союз. И уже в 1950-1960-х годах лидером по размеру добычи стала Латинская Америка. А в 1980-1990-х гг. произошел стремительный прорыв в алюминиевой и Африки. В современной мировой тенденции основными странами-лидерами по добыче алюминия являются Австралия, Бразилия, Китай, Гвинея, Ямайка, Индия, Россия, Суринам, Венесуэла и Греция.

Месторождения руды в России

По объему добычи алюминиевых руд Россия занимает седьмое место в мировом рейтинге. Хотя месторождения алюминиевых руд в России обеспечивают страну металлом в большом количестве, его недостаточно, чтобы полностью обеспечить промышленность. Поэтому государство вынуждено покупать боксит в других странах.

Всего на территории России расположено 50 месторождений руды. В это число входят как места, где ведется добыча минерала, так и еще не разработанные залежи.

Большая часть запасов руды находится в европейской части страны. Здесь они расположены в Свердловской, Архангельской, Белгородской области, в республике Коми. Все эти регионы содержат 70% всех разведанных запасов руды страны.

Алюминиевые руды в России добываются до сих пор в старых бокситовых месторождениях. К таким районам относится Радынское месторождение в Ленинградской области. Также из-за дефицита сырья Россия использует другие алюминиевые руды, месторождения которых отличаются худшим качеством минеральных залежей. Но они все же пригодны для промышленных целей. Так, в России добывают в большом количестве нефелиновые руды, которые также позволяют получить алюминий.

Минералогический и химический состав определяют вскрываемость (извлечение Аl2O3 из боксита); расход щелочи; температуру, время выщелачивания; концентрацию Na2Oк растворов; способ переработки боксита; строение, плотность, твердость, влажность боксита и т. д.
Твердость боксита определяет энергозатраты на дробление и измельчение боксита. Бокситы с малой твердостью возможно дробить/измельчать в одну стадию, более твердые - в две стадии.
Влажность влияет на процесс измельчения и на транспортировку боксита в зимний период. Бокситы с повышенной влажностью могут забивать оборудование (дробилки, грохота и т. д.) за счет налипания бокситовой массы на рабочие поверхности. Из-за смерзания значительно усложняется разгрузка боксита из железнодорожных вагонов. Боксит смерзается в большие монолитные куски, разгрузка и дробление которых требует ручного труда.
Химический состав определяет качество боксита, кремниевый модуль, расход боксита на производство 1 т глинозема, потери щелочи на 1 т глинозема, способ переработки боксита, выход красного шлама, условие хранения и перевозки бокситов.
Хорошо вскрывающимися бокситами считаются такие, извлечение из которых глинозема в раствор близко или равно теоретическому:

где ηт - теоретическое извлечение глинозема (теоретический выход); Аl2О3(Б), SiO2(Б) - содержание компонентов в боксите, % (по массе); Y - число молей SiO2, связывающихся с 1 молем Аl2O3 в составе красного шлама.
Теоретическое извлечение глинозема показывает отношение количества глинозема, перешедшего за определенный промежуток времени в раствор, к его количеству в исходном боксите.
Для расчета фактического извлечения глинозема исходят из условия, что Fе2O3 боксита при выщелачивании полностью остается в твердой фазе. В этом случае химическое извлечение (фактический выход) Аl2O3 в раствор при выщелачивании или степень извлечения рассчитывается по формуле

Применительно к маложелезистым бокситам более точные результаты получаются при подсчете извлечения не по Fе2O3, а по SiO2.
Химический выход - ниже теоретического, так как в остатке после выщелачивания (красном шламе) всегда содержится некоторое количество невыщелоченного глинозема в виде гидроксидов, корунда, алюмоферрита и т. д.
Вскрываемость боксита в основном определяется его минералогическим составом, строением и плотностью породы, а также наличием примесей. Указанные факторы обусловливают разницу между теоретическим и фактическим извлечением Аl2O3 в раствор. Эта разница обычно составляет от 2 до 8 %.
Диаспоровые бокситы относятся к наиболее трудно вскрываемым, гиббситовые - к наиболее легко вскрываемым.
По химической активности гидроксиды и оксиды алюминия располагаются в следующей последовательности:

гиббсит (гидраргиллит) → бемит → диаспор → глинозем → корунд.

01.04.2019

Все мы знаем, что транспортерная лента выступает в качестве тяговой и несущей части конвейера ленточного типа. Такие изделия производят из разнообразных полимерных...

01.04.2019

Современные утюги очень практичные и удобные. Однако и они требуют регулярного ухода. От состояния утюга зависит качество глажки одежды. Важно, чтобы он был всегда...

01.04.2019

Из нашего материала вы узнаете, что делать, если забился унитаз, как можно прочистить его самостоятельно без вантуза и троса, и почему он засоряется....

01.04.2019

Известная корпорация из Черногории под названием Uniprom, под контролем которой находится алюминиевое предприятие Kombinat Aluminijuma Podgorica, сделала заявление о...

01.04.2019

В наше время, сдавая металлолом, вы имеете уникальную возможность получить максимально быстро неплохой доход, при этом у владельца лома отсутствуют какие-либо...

01.04.2019

На сегодняшний день промышленный демонтаж является весьма популярной услугой, которую необходимо заказывать для сноса строения и х модернизации. Вся процедура состоит из...

31.03.2019

Любая отрасль производства развивается и растёт. Технологии, бывшие прорывными десять лет, уже не кажутся чем-то необычным, что нередко ведёт к потери прибыли, как...

29.03.2019

На территории Объединённых Арабских Эмиратов корпорация United Iron & Steel Company передала в использование комплекс, который состоит из двухтактного агрегата...

29.03.2019

На сегодняшний день электрические лебедки являются не просто востребованными конструкциями, а попросту необходимыми изделиями для подъёма грузов. В таких агрегатах...

Название камня Боксит произошло от французского "bauxite", по названию местности Ле-Бо (Les Baux) на юге Франции, где впервые были обнаружены залежи бокситов.

Бокситы - алюминиевая руда, состоящая из гидроксидов алюминия, оксидов железа и кремния, сырье для получения глинозема и глиноземосодержащих огнеупоров. Содержание глинозема в промышленных бокситах колеблется от 40% до 60% и выше. Используется также в качестве флюса в черной металлургии.

Школьная генетическая классификация - осадочная

Состав

Боксит состоит в основном из гидратов глинозема, окислов железа с примесью других минеральных компонентов.

Основной химический компонент боксита - глинозем (Al2O3) (28 - 80%). Постоянная составная часть - окись железа (FeзOз). Наиболее вредная примесь - кремнезем (SiO2).

Из других примесей встречаются: двуокись титана (TiO2), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), окись марганца (MnO), пятиокись фосфора(P2O5) и др.

Боксит – широко распространенная горная порода, состоящая в основном из минералов гидроокиси алюминия. Назван по населенному пункту Les Baux на юге Франции, где образец был обнаружен и описан в 1821 г. О свойствах боксита мир узнал после парижской выставки 1855 г, на которой был продемонстрирован полученный из него алюминий, представленный как “глиняное серебро”. Действительно, внешне боксит похож на глину, но по своим физическим и химическим свойствам не имеет с ней ничего общего.

Боксит – широко распространенная горная порода, состоящая в основном из минералов гидроокиси алюминия

По цвету они чаще всего бывают красными, коричневыми, реже – белыми, серыми, черными, зелеными или с примесями различных цветов. Бокситы не растворяются в воде. Внешне они могут выглядеть глинистыми или каменистыми, по структуре – плотными или пористыми, мелкокристаллическими или аморфными. Плотность зависит от содержания железа. Нередко в основной массе могут быть включены округлые зерна, образованные глиноземом или окислом железа. При содержании 50-60% окиси железа порода приобретает значение железной руды. Твердость боксита по шкале Мооса колеблется от 2 до 7. Его химическая формула, кроме гидратов окислов алюминия, составляющих основную рудную массу, включает в виде различных соединений железо, кремний, титан, карбонат магния и кальция, фосфор, натрий, калий, цирконий, ванадий. Иногда – примесь пирита.

Бокситы не растворяются в воде

В зависимости от природы породообразующего минерала бокситы можно разделить на 3 основные группы:

• моногидратные, в которых глинозем представлен только в одной форме (диаспор, бемит);
• тригидратные, содержащие глинозем в трехводной форме (гиббсит);
• смешанные, сочетающие первые 2 группы.

Качество и марка боксита как алюминиевой руды зависит от содержания оксида алюминия в перерасчете на сухое вещество. В наиболее высокой марке он содержится в количестве 52%, в самой низкой его не менее 28%. Даже на одном месторождении количество глинозема может существенно отличаться. Качество породы снижается с повышением содержания оксида кремния.

Ценится бокситовая руда, из которой глинозем извлекается легко. Различные ее сорта и марки по-своему используются в промышленности.

Как добывается боксит (видео)

Месторождения

Около 90% общемирового запаса бокситов находится в 18 тропических странах. Обычно качество латеритных бокситов, образованных в результате глубокой химической переработки алюмосиликатных пород в условиях тропического климата, высокое. Осадочные бокситы, сформированные в результате переноса продуктов латеритного выветривания и их переотложения, могут быть как высокосортными так и некондиционными. Залежи расположены в виде пластов, линз или гнезд часто на поверхности земли или в самых верхних ее слоях. Поэтому руду в основном добывают открытым способом с помощью мощной карьерной техники. Мировые запасы характеризуются неравномерным территориальным распределением. Более 50 стран располагает залежами руды, причем 93% этих запасов находится в 12 из них. Крупные месторождения обнаружены в Австралии, Африке, Южной и Центральной Америке, Азии, Океании, Европе. Наиболее высокое содержание глиноземов в руде, добываемой в Италии (64%) и Китае (61%).

Галерея: камень боксит (50 фото)

Самые большие месторождения бокситов России находятся в Североуральске , там добывают 70% общего количества руды в стране. Это самые старые залежи на земле, им более 350 миллионов лет. Недавно введенная в эксплуатацию шахта Черемуховская-Глубокая расположена на 1 500 м под землей. Ее уникальность в добыче и транспортировке руды: на 1 копре находятся 3 подъемные машины. Подтвержденные запасы составляют 42 миллиона тонн, а содержание алюминия в руде – почти 60%. Шахта Черемуховская – самая глубокая в РФ. Она должна обеспечить потребность страны в алюминии в течение 30-40 лет.

Стоимость 1 т руды без транспортных расходов в России составляет 20-26 долларов, для сравнения, в Австралии -10. По причине нерентабельности прекращена добыча бокситов в Ленинградской, Челябинской области. В Архангельске открытым способом добывают породу с высоким уровнем глинозема, однако, повышенное содержание хрома и гипса снижает ее ценность.

Качество руд российских месторождений уступает зарубежным, и процесс переработки их сложнее. По добыче бокситов Россия занимает 7 место в мире.

Использование бокситов

Применение боксита в 60% приходится на получение алюминия. Его производство и потребление занимает 1 место в мире среди цветных металлов. Он необходим в судостроении, авиационной и пищевой промышленности. При использовании алюминиевых профилей в море большое значение имеет их прочность, легкость и устойчивость к коррозии. Динамично развивается потребление бокситов в строительстве, на эти нужды уходит более 1/5 части получаемого алюминия. При плавке руды получают электрокорунд – промышленный абразив. Выделяемые примесные остатки цветных металлов являются сырьем для производства пигментов, красок. Получаемый из руды глинозем применяют как формовочный материал в металлургии. Бетон, изготовленный с добавлением глиноземистого цемента, быстро твердеет, устойчив к высоким температурам и жидким кислым средам. Абсорбирующие свойства боксита позволяют использовать его при изготовлении средств для удаления нефтяных разливов. Маложелезистые породы идут на изготовление огнеупоров, выдерживающих температуру до 1 900°С.

Потребность в алюминии и других продуктах переработки руды растет, поэтому развитые страны вкладывают средства на освоение месторождений даже с низким порогом прибыльности.

Применение бокситов в украшениях встречается только в авторских работах. Необычного окраса образцы используют для изготовления сувениров, в частности полированных шаров. Минерал боксит в народной медицине не применяется, поскольку лечебные возможности его на сегодняшний день не обнаружены. Также не выявлены его магические свойства, поэтому внимание экстрасенсов он не привлекает.

Как сделать амулет своими руками (видео)

Внимание, только СЕГОДНЯ!