Для чего нужны бокситы. Боксит - формула, химические свойства и сферы применения. Месторождения руды в России

Название алюминиевого камня происходит от названия края, где она была выявлена в 1821 году французским геологом Пьером Бертье. Случилось это во время его отдыха в поселении Ле-Бо. Прогуливаясь на окраине села взору Пьера предстала скала, которая состояла из необычного камня. Благодаря своему многолетнему опыту геолог изучил состав образца породы, взятой от скалы. Выяснилось: большинство из состава минерала — это соединения алюминия, остальное – окись кремния и другие примеси. «Ничего особенного» — подумал Пьер. Он не мог тогда знать, что спустя пару десятков лет боксит будут использовать как самое востребованное сырье в промышленной индустрии.

Основные особенности минерала

В составе алюминиевой руды находится варьирующееся количество:

• Гидроксида алюминия
• Окиси железа
• Окиси кремния
• Гидрата глинозема
• Виды минеральных компонентов.

Основными химическими составляющими руды является глинозем и кремнезем. Их процентная составляющая варьируется от 28 до 80 процентов от общей массы исследуемого материала. Именно соотношение содержания глинозема и кремнезема определяет качество боксита. Процент количества ценного компонента зависит от месторождения.

Постоянной составной химической частью минерала является окись железа. Остальные составные части непостоянны. Так, к примеру: если в составе руды есть одна или несколько окисей, то остальных видов может не быть. От этого зависят физические свойства камня.

Спайность, цвет, плотность, твердость, блеск, излом, прозрачность минерала характеризуют его физические свойства. Боксит бывает красного и серого цвета во многих их оттенках в зависимости, как было сказано выше, от его химического состава. Это глиноподобная каменистая порода. Внешне в большей степени напоминает глину, но физико-химические характеристики у них абсолютно разные. Так боксит не растворяется в воде. От его «вскрываемости» (легкости извлечения глинозема) зависит твердость. Чем плотнее минерал, тем выше его твердость согласно данным минералогической шкалы Мооса. Самая твердая руда достигает числа 6. Содержание окиси железа влияет на плотность минерала, которая варьируется от 2900 до 3500 кг/м3. По структуре боксит бывает плотный и пористый. В изломе все дело. Землистый излом — это плотная руда, ячеистый — пористая. Согласно показателям степени прозрачности боксит не прозрачен.

Спайность у боксита совершенная, то есть при расколе его части характеризуются ровными, блестящими пластинками с плоскостями в трех направлениях, что дает возможность мастерам сувенирных и в малой степени ювелирных изделий выполнять довольно дорогостоящие изделия.

Кубическая сингония боксита является высшей категорией, что говорит о наивысшей симметричности его кристаллов. Боксит имеет несколько осей второго порядка и четыре третьего. Кубическая сингония встречается у боксита чаще в качестве куба, но может быть представлена тетраэдром, ромбододекаэдром, пентагоном-додекаэ и другими сложными геометрическими фигурами.

Зарождение боксита

Месторождения преобладающего большинства полезного ископаемого данного вида, где преобладает в тропическом и субтропическом или субтропическом климате. Алюминиевая руда преобладает в основном там, где проходит осаждение глинозема, выветривание кислой, щелочной или основной породы. На этот процесс влияет только климат. Самые способствующие климатические условия характерны для острова Гвинея и в Австралии. Там в общей сложности залегает около двадцати семи миллиардов тонн боксита. Минеральному образованию руды под названием боксит способствуют разные минералы, поэтому ее разделяют на три группы:

Мономинеральных бокситовых руд гораздо меньше, чем смешанных, то есть гиббсит-бемитовых или диаспор-бемитовых. Алюминиевая руда формируется в основном там, где проходит осаждение глинозема, выветривание кислой, щелочной или основной породы. Генетические признаки образования полезного ископаемого подразделяют на два типа:

• Платформенный. Континентальные отложения формируются в горизонтальной плоскости.
• Геосинклинальные. Прибрежно-морской тип отложений.

Области применения минерала

Возможность добывания из боксита алюминия представляет главный интерес для промышленных отраслей, но другие сферы, в частности черная металлургия, используют его состав в качестве флюса. Химическая промышленность закупает минерал для изготовления лаков и красок как необходимый наполнитель, а также в качестве сорбента, который способствует очистке продуктов нефтепереработки от ненужных добавок. Если руду поддать процессу плавления в электропечи, то она преобразуется в электрокорунд, из которого производят искусственные абразивные материалы.

Глинозем — это основная химическая составляющая боксита. Извлекая его, получают строительные примеси. Вяжущие свойства глиноземистого цемента, полученного из глинозема, заставляют его быстро твердеть. Эта способность повысила эффективность материала на порядок уровней в строительстве при низкой температуре воздуха. Выполнение аварийной работы с ограниченными сроками стало намного проще.

Боксит, в составе которого мало железа, устойчив к высоким температурам, поэтому его применяют для производства высокоглиноземистых кирпичей, шамотов и т.д.

Так как в состав боксита входят около сотни веществ, представляющих таблицу Менделеева, то технологическая точка зрения разделяет три группы:

Данный раздел довольно условен, так как здесь учтены далеко не все качества минерала. Разные производственные условия по-разному влияют на спайность, плотность и твердость боксита, поэтому реакция не всегда одинакова. Например: при обработке способом Байера превращается во вредную примесь, а благодаря способу спекания он становится полезным компонентом.

Для производства ювелирных изделий минерал не используют, так как он не имеет особой ценности. Авторы украшений ручной работы используют его чаще для выполнения сувенирных изделий, потому как, имея высокую спайность, боксит поддается колке с ровными блестящими частями. Например: для изготовления красивого полированного шара, установленного на кованую подставку.

Бокситов: , бёмит, гидрогётит, гидрогематит, алюмогётит, алюмогематит, . По внешнему виду бокситы весьма разнообразны. Цвет их обычно красный, буровато-коричневый, реже серый, белый, жёлтый, чёрный. По агрегатному состоянию выделяют бокситы плотные (каменистые), пористые, землистые, рыхлые и глиноподобные; по структурным признакам — обломочные (пелитовые, песчаниковые, гравелитовые, конгломератовые) и конкреционные (оолитовые, пизолитовые, бобовые); по текстуре — колломорфные (однородные, слоистые и т.д.). В связи с разной пористостью плотность бокситов изменяется от 1800 (рыхлые бокситы) до 3200 кг/м 3 (каменистые бокситы).

По преобладающему минеральному составу выделяют бокситы: моногидроокисные, сложенные диаспорой, бёмитом, тригидроокисные — ; 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. По условиям образования бокситы делятся в основном на латеритные (остаточные) и переотложенные (осадочные). Бокситы образовались или в результате глубокой химической переработки (латеритизации) алюмосиликатных пород в условиях влажного тропического климата (латеритные бокситы) или в результате переноса продуктов латеритного выветривания и их переотложения (осадочные бокситы). В зависимости от тектонического положения выделяют бокситы платформенных и геосинклинальных областей, а также бокситы океанических островов. Бокситы образуют пластообразные и линзообразные тела изменчивой мощности, а в плане залежи линейной, изометрической и неправильной формы. Нередко залежи состоят из нескольких (в вертикальном разрезе) линз. Качество латеритных бокситов обычно высокое, в то время как осадочные бокситы могут быть от высокосортных (например, Северо-Уральские месторождения) до некондиционных (Боксонское месторождение в Бурятии).

Бокситы — главная руда для извлечения глинозёма (AL 2 О 3) и алюминия; используется в абразивной промышленности (электрокорунд), в чёрной металлургии (флюс при выплавке мартеновской стали), маложелезистые бокситы — для получения высокоглинозёмистых муллитизированных огнеупоров, быстротвердеющих глинозёмистых цементов и др. Бокситы — комплексное сырьё; они содержат Ga, а также Fe, Ti, Cr, Zr, Nb, редкоземельные элементы. В требования по качеству добываемых (товарных) бокситов определяются ГОСТом, а также договорными условиями между поставщиками и потребителями. По классификации действующего ГОСТа 972-74 бокситы разделяются на 8 марок в зависимости от весового отношения содержаний глинозёма и кремнезёма (т.н. кремнёвого модуля). Для самой низкой марки (Б-6, II сорт) кремнёвый модуль должен быть не ниже 2 при содержании глинозёма не менее 37%, у высокосортных бокситов (Б-0, Б-00) кремнёвый модуль более 10 при содержании глинозёма 50% и выше. Выделенные сорта и марки бокситы имеют свои области использования в промышленности.

Бокситы добывают открытым, реже подземным способами. Выбор технологической схемы переработки бокситов зависит от их состава. Производство алюминия из бокситов осуществляется в 2 стадии: на первой — химическими методами получают глинозём, на второй — из глинозёма путём электролиза в расплаве фтористых солей алюминия выделяют чистый металл. При получении глинозёма используют главным образом гидрохимический метод Байера, метод спекания, а также комбинированный метод Байер-спекание (параллельный и последовательный варианты). Принципиальная схема процесса Байера заключается в обработке (выщелачивании) тонкоизмельчённого боксита концентрированным раствором едкого натра, в результате чего глинозём переходит в раствор в форме алюмината натрия (NaAl 3 О 2). Из алюминатного раствора, очищенного от красного шлама, осаждают гидроокись алюминия (глинозём). Низкокачественные бокситы перерабатывают более сложным способом — методом спекания, при котором трёхкомпонентную шихту (смесь измельчённого боксита с известняком и содой) спекают при t 1250°С во вращающихся печах. Полученный спек оборотным щелочным раствором слабых концентраций. Осаждённую гидроокись отделяют и фильтруют. Параллельная комбинированная схема Байер — спекание предусматривает одновременную переработку на одном заводе высококачественных и низкосортных (высококремнистых) бокситов. Последовательная комбинированная схема этого метода включает переработку бокситов на глинозём вначале методом Байера и затем доизвлечение глинозёма из красных шлемов способом их спекания с известняком и содой. Основные бокситоносные районы (см. карту) находятся в Европейской части СССР, на Урале, в Казахстане.

В Европейской части они известны в Архангельской области (Иксинское и др.), на Среднем (Вежаю-Ворыквинское и др.) и Южном Тимане (Тимшерское, Пузлинское и др.), в Ленинградской (Тихвинское) и Белгородской (Висловское и др.) областях РСФСР. На Урале месторождения бокситов разрабатываются в Свердловской (Североуральский бокситоносный район) и Челябинской (Южно-Уральские месторождения) областях РСФСР. В пределах Северного Казахстана залежи бокситов сосредоточены в Кустанайской (Краснооктябрьское месторождение, Белинское, Аятское, Восточно-Аятское и другие месторождения) и Тургайской (Восточно-Тургайская группа месторождений) областей Казахской ССР. В восточной Сибири бокситы имеются в районе Чадобецкого поднятия Приангарья и в восточной (Боксонское).

Наиболее древние бокситы в СССР известны на Боксонском месторождении (докембрий, венд). Бокситы Северо-Уральской группы связаны с отложениями среднего девона, Среднетиманские — с отложениями среднего и верхнего девона. Бокситы Иксинского и Висловского месторождений залегают в отложениях нижнего карбона, месторождения Северного Казахстана сформировались в меловое и палеогеновое время и являются наиболее молодыми.

Крупными запасами бокситов обладает (месторождения в провинция Шаньдун, Хэнань, Ганьсу, Юньнань, Ляонин, Шэньси и др.), (месторождения Халимба, Ньирад, Искасентдьёрдь, Гант и др.), (месторождения Власеница, Дрниш, плато Лика, Биела-Липа, Обровац, Никшич, Биела-Поляна), месторождения бокситов известны также в , КНДР.

В промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах запасы бокситов на начало 1982 составляли около 22 млрд. т, в т.ч. доказанные 13,5 млрд. т. Основные запасы бокситов приходятся на территории развивающихся стран — около 75% (16,7 млрд. т), в т.ч. доказанные около 75% (10,1 млрд. т). В развитых странах месторождения высококачественных бокситов известны в виде латеритных покровов на территории Австралии; удельный вес их в общих запасах примерно 20%. Основная часть бокситовых месторождений расположена на малоисследованных территориях стран тропического пояса, поэтому предполагается, что тенденция более быстрого роста запасов по сравнению с добычей будет сохраняться.

В 1974 создана Международная ассоциация бокситодобывающих стран (International Bauxite Association). В её состав вначале вошли ,

См. также Алюминиевая промышленность.

В 1821 г. французский химик Верные впервые исследовал и описал встречающуюся близ города Ле Бо (Les Baux), на юге Франции, горную породу, содержащую 52% Аl2Оз, 27,6% F 2 0 3 и 20,4 % Н2О, причем назвал ее по месту нахождения бокси­том (bauxite ).

В настоящее время бокситы являются важнейшей алюминие­вой рудой, на которой, за немногими исключениями, базирует­ся почти вся мировая алюминиевая промышленность.

Бокситы представляют собой сложную горную породу, в состав которой входят: гидраты окислов алюминия, образую­щие основную рудную массу; железо в форме гидратов окислов, окислов и силикатов; кремний, в виде кварца, опала и каолини­та; титан, в виде рутила и других соединений; карбоната каль­ция и магния, а также небольшие количества соединений натрия, калия, циркония, хрома, фосфора, ванадия, галлия и других элементов; нередко в бокситах обнаруживается также примесь пирита.

Химический состав бокситов в, зависимости от минералоги­ческой формы гидроокиси алюминия и количества примесей, колеблется в широких пределах. Качество бокситов как алюми­ниевой руды определяется прежде всего содержанием в них глинозема и кремнезема: чем ниже содержащее SiO 2 и больше Аl2Оз, тем при прочих равных условиях выше качество руды. Большое значение имеет так называемая «вскрываемость» бок­сита, т. е. легкость извлечения из інего глнозема. Физические свойства бокситов весьма разнообразны, а внешние отличия столь непостоянны, что определение боксита на-глаз весьма затруднительно. Этим обусловливаются большие трудности в по­исках бокситов. Характерна чрезвычайно большая дисперсность компонентов боксита. Поэтому под обычным микроскопом в боксите можно различить только огдальнные хорошо окристаллизованные выделения и примеси.

По внешнему виду бокситы (являются глиноподобнюй, а ча­сто каменистой породой; вообще же структура их весьма раз­нообразна. Бокситы (бывают плотные, с землистым изломом, или пористые, с грубым ячеистым изломом; часто в основной массе боксита бывают включены округлые тельца, дающие оолитовую структуру руды. Эти тельца образованы окис­лами железа и иногда глиноземом.

Цвет бокситов столь же разнообразен, как и их структура. Бокситы встречаются всевозможных оттенков - от белого до тёмнокрасного, но чаще всего бывают буро- или кирпично -красного цвета. Удельный вес бокситов колеблется в широких пре­делах. У легких пористых бокситов с невысоким содержанием кремнезема и железа он составляет приблизительно 1,2; плотные сильно железистые, каменистые бокситы имеют удельный вес равный примерно 2,8. Твердость бокситов по шкале Мооса варь­ирует от 2 до 7. Напоминая иногда по своему внешнему виду глину, боксит ничего общего, однако, с ней не имеет. Характер­ным отличительным признаком боксита является то, что с во­дой он в противоположность глинам, не дает пластичной массы.

Минералогическое отличие бокситов от глин, как уже упо­миналось выше, заключается в том, что в составе первых алю­миний находится в форме гидроокисей, во вторых же в виде каолинита. В зависимости от минералогической формы гидроокиси бемита и диаспора АlOОН или гидраргиллита Аl(OH)3, в виде которой алюминий находится в боксите, соответственно различают типы бокситов: бемитовый, диаспоровый, гидрар­гиллитовый и смешанный.

Для исследования минера логического состава бокситов весьма удобным является при­менение термического анали­за с получением кривых нагреваиия.

На рис. 1 даны результа­ты термического анализа раз­личных образцов тихвинских бокситов, выполненные акад. Н. С. Курнаковым и Г. Г. Ура­зовым. На кривых нагревания виден ряд эндотермических участков (остановок), кото­рые отвечают обезвоживанию гидраргиллита, диаспора (бемита) ,и каолинита. Термиче­ская остановка, отвечающая обезвоживанию гидраргиллита, лежит в интервале 202- 205°, диаспора - 509-555° и каолинита - 558-605°

рис. 1 . Кривые нагревания тихвин­ских бокситов (по Н Кур н акову и Г. Уразову)

а, б, в - эндотермические остановки, от­вечающие выделению воды из гидраргиллита - АІ 2 О 3 * ЗН 2 О, диаспора - АІ 2 О 3 * Н 2 О и каолинита - АІ 2 О 3 *2 SiO 2 * ЗН 2 О; г -само­произвольное нагревание, характерной для молекулярного превращения в обезвожен­ном каолине в области 960-1000°

На рис. 2. представлены аналогичные кривые нагревания бокситов Северного Урала (ме­сторождения «Красная шапочка»), указывающие на их диаспо­ровый (бемитный) характер.

рис. 2. Кривые нагревания бокситов месторождения «Красная ш апочка» (по Малдаванцеву)

Горизонтальные участки на кривых (э ндотермическ ие остановки) отвечают выделению воды из диаспора (бем и та) — АІ 2 О 3 * Н 2 О

Путем термического анализа, таким образом, может быть легко установлена минералогическая форма в виде которой глинозем присутствует в боксите, а следовательно, и тип по­следнего.

Несмотря на то, что бокситы известны уже более 100 лет; а последние десятилетия привлекают к себе исключительно боль­шое внимание как наиболее ценная алюминиевая руда. гене­зис (происхождение) их далеко еще нельзя считать выяснен­ным. Среди геологов и геохимиков по этому вопросу нет един­ства» во взглядах. Имеется, однако, много данных, указываю­щих, что образование бокситов связано вообще с различными процессами и поэтому не может быть единообразным для всех месторождений. По вопросу генезиса бокситов существуют три следующие важнейшие гипотезы:

1) бокситы являются остатком после растворения (выщела­чивания) известняков так называемым terro rossa (красная зем­ля), который состоит из смеси различных водных алюмосили­катов (Фокс);

2) бокситы, являются продуктом выветривания древней коры с последующим механическим перемещением и переотложени­ем остаточного продукта, находящегося в коллоидном состоя­нии (С. Ф. Малявкин);

3) бокситы являются химическим осадком, образовавшимся при разложении растворов алюминиевых, железных и титано­вых солей (получавшихся за счет выщелачивания природными водами изверженных пород) в момент поступления их в водо­емы - моря и озера (акад. А. Д. Архангельский).

Главнейшие типы бокситов, во всяком случае на территории СНГ, образовались именно последним путем Акад. А. Е. Фер­сман приводит следующую схему осаждения гидратов окиси алюминия из растворов алюминиевых солей при разных значе­ниях рН, иллюстрирующую возможность гидрохимического об­разования скоплений алюминия (в виде гидратов):

Из этой схемы видно, что алюминий растворяется лиш при очень высоких и при очень низких рН. Первое редко осу­ществляется в земной коре; гораздо важнее вторая группа ра­створов - кислых, в виде которых алюминий очень легко мигри­рует (выносится). Местами образования таких растворов явля­ются, например, районы окисления сульфидов. Эти растворы мо­гут привести к выпадению гидроокиси алюминия при повыше­нии рН, что и наступает, если они попадают в среду океана моря или озера с рН, равным 6-8.

Благодаря этому распространение бокситов должно быть по преимуществу связано с прибрежными осадками древних (па- леозойских и мезозойских) морей или озер. В СНГ такими районами являются оба склона Уральского хребта и террито­рия Средней Азии.

Бокситы являются достаточно широко распространенной горной породой. Мировые разведанные запасы их определяются примерно, в один миллиард тонн, причем первое место по запасам занимает Европа, второе Африка, третье Америка, чет­вертое Азия и, на конец, пятое Австралия.

Разработка бокситов с промышленными целями началась сравнительно недавно. Впервые бокситы спали добываться во Франции в 70-х годах прошлого столетия. В 1890 г. начались разработки бокситов в Англии и США, в 1/907 г. в Италии, в 1908 г. в Индии и Голландской Гвиане.

Крупнейшие в мире месторождения бокситов сосредоточены на юго-востоке Франции, в департаменте Вар, близ г. Бо. Фран­цузские бокситы считаются лучшими в мире. Бокситы депар­тамента Вар принадлежат к бемито-диаспоровому типу. Из других западноевропейских стран наиболее важными месторож­дениями бокситов располагают Венгрия, Югославия (в Далма­ции), Италия (на полуострове Истрия) и Греция. Англия, Швей­цария и Норвегия не имеют своих бокситов и импортируют их из других стран.

В США важнейшие месторождения находятся в штате Ар­канзас. Отличительной особенностью этих бокситов является принадлежность их к трехвидному гидраргиллитовому типу и низкое содержание железа.

На территории Южной Америки значительные месторожде­ния бокситов расположены в Британской и Голландской Гвианах. В 1916 г. были открыты залежи бокситов в Африке в районе Золотого Берега. Особенностью этих бокситов является содер­жание 1В них небольших количеств золота и серебра. В Индии месторождения бокситов находятся 1В малодоступных областях, и промышленное значение их пока невелико.

В табл.3 приведен химический состав бокситов наиболее известных месторождений различных стран.

Главнейныие промышленные месторождения бокситов в на­шей стране сосредоточены в двух районах -Тихвинском районе Ленинградской области и на Урале.

Месторождений бокситов Тихвинского района открыты в 1916 г. Образование их относится к каменноугольному периоду. Тихвинские бокситы занимают узкую полосу шириной 6-12 км. Они залегают обычно в виде неправильных по форме гнезд (линз) и покрыты сверху песчаными и глинистыми породами ледникового происхождения. По внешнему виду тихвинские бокситы крайнее разнообразны: окрас их проходит через все оттенки - от белого до красного и фиолетового цветов; так же непостоянны их удельный вес и химический состав.

Химический состав тихвинских бокситов изменяется от та­ких пород, соотношение между содержанием глинозема и крем­незема в которых соответствует глинам и до таких руд, где количество глинозема доходит до 70% , а) содержание SіО2 па­дает до 2-2,5%. Количество химически связанной воды в глав­ной маcсе бокситов лежит в пределах 12-14%, но имеются и такие бокситы, которые содержат до 20% Н 2 0. Содержание TiO2 обычно не превышав 2,5-3,0%. Что же касется Fe2O3, то количество его варирует весьма сильно: от 3-5% в белых бокситах до 30% в сильно железистых (обычно порошковатых). В некоторых разностях тихвинских бокситов встречается СаО,а также соединения хрома, содержание которого доходит до 0,2%.

Примерный средний химический состав бокситов по всему Тихвинскому месторождению характеризуется следующими цифрами:

47,7% Al2O3; 17,2 Fe2O3; 13,2% SiO2; 2,6% TiO2; 3,9% СаО и 15,4% Н 2 0.

Гидрат окиси алюминия в них находится преимущественно в форме бемита (и в значительно меньшем количестве - в виде гидраргиллита. Помимо окислов железа и кремнезема, важней­шими примесями в тихвинских бокситах являются каолинит и кальцит. Окись титана присутствует в них в форме мелких кри­сталлов минерала рутила.

Повышенное содержание кремнезема в тихвинских бокситах снижает качество их мак алюминиевой руды.

Важнейшие уральские бокситовые месторождения сосредо­точены на Северном Урале в районе т. Серова, на Среднем Ура­ле в районе г. Каменска и на Южном Урале в Саткинском рай­оне Челябинской области и Малоязовском районе Башкирской республики.

На Северном Урале бокситы, открытые в 1931 г., включают ряд месторождений, наиболее разведаны из (Которых «Красная шапочка», Богословское и Ивдельское. Образование североуральских бокситов относится к палеозойскому времени. Они залегают среди известняков, и главная масса их представляет собой плотную породу бурокрасного цвета оолитовой структу­ры; реже встречается плитняковая разновидность бокситов, по внешнему виду напоминающая яшму.

Пластовый характер залежей и присутствие в них скелетов кораллов заставляют предполагать (акад. А. Д. Архангельский), что бокситы Северного Урала образовались путем химического осаждения гидратов из водных растворов солей на дно древ­него моря. Благодаря высокому содержанию Al2O3 и небольшому количеству примеси SiO2 эти бокситы могут быть приравнены к лучшим сортам французских бокситов. Особенно хорошим ка­чеством отличаются бокситы месторождения «Красная шапочка». В среднем химический состав бокситов этого месторожде­ния может быть охарактеризован следующими цифрами:

56% Al2O3; 25 Fe2O3; 3,5% SiO2; 2,2% TiO2 и 11% Н 2 0.

В минералогическом отношении бокситы Северного Урала представляют собой породу диаспорово-бемитового типа. Же­лезо присутствует в них преимущественно в виде безводного гематита Fe2O3; кремнезем находится частично в свободном состоянии в форме кварца и геля (опала), а частично к свя­занном виде, в форме шамуазита (3Н 2 0*3FeO*3Al2O3*2SiO2 наконец, титан - в виде кристаллов рутила, а также в форма геля.

По данным геолога Н. А. Архангельского минералогический состав бокситов месторождения «Красная шапочка» может быть представлен следующим образом (в %):

Бокситы месгорождения «Красная шапочка» залегают в ви­де наклонного пласта с углом падения 25-30°. Рудное тело состоит из плотных пород, требующих применения при добыче взрывных работ.

В районе Среднего Урала известно несколько месторожде­ний бокситов. Наиболее изучено Соколовское месторождение (Каменский район), обнаруженное и разведанное в 1932-1933 гг. Месторождение представляет собой пластообразную почти го­ризонтальную залежь боксита, прикрытую слоем наносов тол­щиной до 5 м. Образование соколовских бокситов относится к мезозойскому времени. В зависимости от содержания SiO2 соколовские бокситы могут быть разделены на две, важнейшие разновидности, более или менее тесно перемешанные в рудной толще: каменистый боксит, содержащий кремнезема до 3,7%, и землистый (рыхлый) боксит - до 9%. Средний химический состав соколовских бокситов представляется в следующем виде:

31,7% Al2O3; 38,3 Fe2O3; 5,8% SiO2; 4,5% TiO2; и 18, 19% Н 2 0.

Минералогический состав соколовских бокситов (по Н. А. Архангельскому) может быть охарактеризован, примерно таким образом (в %):

То, что глинозем в соколовских бокситах присутствует в фор­ме гидраргиллита, является их положительной чертой, так как последний более химически активен, нежели диаспор или бемит.

Это обстоятельство, как мы увидим ниже, облегчает задачу из­влечения глинозема из такого боксита. Однако сравнительно низкое содержание А1 2 0 3 и повышенное содержание в этих бокситах делают их менее ценными по сравнению с бок­ситами Северного Урала.

Месторождения бокситов на Южном Урале открыты в октя­бре 1935 г. Они представляют собой пластообразную залежь, простирающуюся среди известняков. Наиболее часто встреча­ются здесь бокситы краевые, плитняковые и глыбовые яшмовидные.

По своему минералогическому составу южноуральские бок­ситы относятся к бемитовому («Иванов лог») и диаспоровому («Кукшик») типу. Химический состав их более или менее од­нороден и характеризуется следующими цифрами:

53-57% А1 2 0 3 ; 18-23% Fе 2 0 3 ; 5-7% SiO 2 и 11-13% Н 2 0.

В верхнем слое пласта иногда встречаются разновидности бело­го боксита с содержанием А1 2 0з до 78 % и SiO 2 всего лишь 0,4%.

Южноуральские бокситовые месторождения должны быть отнесены к первосортной сырьевой базе нашей алюминиевой промышленности.

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

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.

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.

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.

Химический состав

Ценность боксита зависит от сконцентрированных в нём элементов, таких как гидроскид алюминия или соединения кремния и железа. Также в руде можно встретить такие компоненты, как карбонаты, кальциты и титаниты. Помимо них, есть множество химических элементов: Na, K, Mg, Cr, V, Ga. В боксите присутствуют следующие составляющие:

Учёные говорят, что боксит ценен тогда, когда в нём есть высокое содержание алюминия, а вот оксид кремния, напротив, ухудшает этот состав.

Основные группы

Геологи различают три основные группы бокситов в зависимости от химического состава:

• Моногидроокисные. Эта группа представляет собой бокситовые руды, где содержатся такие породообразующие компоненты, как диаспор и бемит.
• Тригидроокисные. Вторая группа представляет собой руды, где содержатся породообразующие минералы, например, гиббситы.
• Смешанные. Третья группа совмещает в себе особенности 1 и 2 групп, где породообразующие минералы органично между собой перемешаны.

Как же создаются бокситовые руды в природных условиях? Остаточные виды образуются в условиях тропического климата.

Для того чтобы руда «созрела», понадобятся сложные химические процессы под действием уникального сочетания высокой влажности и плюсовой температуры.

Осадочные бокситы образуются в более сухих и прохладных регионах под воздействием продуктов выветривания (перенос и переотложение). Чаще всего такая порода залегает слоями.

Применение минерала

Бокситы - это основной источник алюминия на планете. Также из него делают глинозёмистый цемент, который быстро застывает при низких температурах и обладает высокими вяжущими способностями. Данную породу применяют в следующих сферах:

• Чёрная металлургия (в качестве флюса).
• Во время производства красок.
• В абразивной промышленности.

Минерал почти не применяют в ювелирном производстве, только делают сувениры. В природе встречаются довольно красивые и уникальные экземпляры. Что касается целебных и магических качеств, то у этой руды таких нет. Для того, чтобы возникли бокситы, должны произойти сложные химические процессы. В основном они создаются путём выветривания полевых шпатов. Мировые запасы бокситов сосредоточены в странах с жарким и влажным климатом. Потому есть два способа создания бокситов: хемогенный остаточного образца и хемогенный осадочного образца.

На просторах России

Первые месторождения бокситовой руды были обнаружены в Северо-Уральском районе. Рудоносная жила залегает очень глубоко (глубина до 1 км). Добыча производится шахтным методом. В Архангельской области также было найдено месторождение, но в этих бокситах содержится слишком много примесей (хром, гипс).

В регионе Коми были найдены перспективные залежи. Всё усложнилось тем, что инфраструктура здесь слабо развита, это сильно мешает работе по добыче. Известны места добычи и в районе Ангары

Добыча и переработка

Как будет добываться боксит, зависит от его качества. Чаще всего используют открытый способ, но иногда применяют и шахтный. Основной процесс состоит из двух частей: добыча глинозёма и выделение алюминия (электролиз). Для того чтобы извлечь глинозём из руды, прибегают к методу Байера. Боксит тонко измельчают и обрабатывают гидроксидом натрия. В итоге образуется раствор алюминия. Затем происходит очистка от красного шрама и осаждения из него гидроксида алюминия.

Бокситовую руду более низкого качества перерабатывают, используя сложный метод . Сначала ее измельчают, потом смешивают с известняком и содой. Далее эту смесь запекают в специальных печах, которые вращаются. Когда порода остынет, её обрабатывают щелочным веществом. В осадок выпадает гидроксид, его отделяют и фильтруют.

На заводах обычно применяют оба метода, что позволяет получить большое количество алюминия. Все манипуляции приводят к безотходному производству.