Что такое боксит? Свойства боксита. Применение боксита

Что такое боксит

Обнаружили камень во Франции в 1821 году. Полезную находку сделал Пьер Бертье — французский минералог и геолог. Название дали в честь деревни по соседству — Ле Бо (Les Baux).

Небольшой кусок боксита был представлен на парижской выставке в 1855 году. Вывеска гласила «глиняное серебро». С тех пор камень активно изучали. Исследователи уточнили химическую формулу, описали физические свойства и другие характеристики.

Состав

Боксит — это руда, которая состоит из оксидов алюминия, кремния, железа и других веществ. Некоторые относят породу к минералам. Формула боксита показывает, что там много гидроксида алюминия. Промышленников интересует, как правило, глинозем. Иногда его содержание в этой породе составляет до 40–60% и больше.

Формула боксита в химии — Al2O3*xH2O. Состав сильно отличается. Здесь находят до 100 элементов из таблицы Менделеева.

Главный «компонент» минерала — гидроксид алюминия.

Чем его больше, тем камень ценнее для промышленности. Учитывают количество кремнезема и других многочисленных примесей: силикатов, карбонатов, калия и прочего. Важно, насколько легко выделить из породы глинозем и оксид алюминия. Эта характеристика называется вскрываемость.

Другие свойства боксита:

• Удельный вес сильно отличается в зависимости от места добычи. К примеру, если в составе много кремнезема, эта величина составляет около 1,2 г/см³. Удельный вес плотных образцов, в которых больше железа, — уже примерно 2,8 г/см³.
• Твердость боксита тоже сильно варьируется: от 2 до 7 баллов по шкале Мооса.
• Порода часто похожа на глину. Однако это впечатление обманчиво. Минерал при контакте с водой не превращается в гибкую массу типа пластилина. Алюминия в глине тоже много, но там он в другой форме.
• Спайность — отсутствует.
• Сингонии нет, то есть минерал аморфен.
• Структура может отличаться. Встречаются камни с большими порами и плотные, твердые экземпляры.
• Неяркий, слабый блеск.
• Непрозрачность.
• Плотность бывает разной — от 2,5 до 3,5 г/см.

В составе бокситов есть диаспор. Это твердые камни: 6,5–7 по шкале Мооса. Такие породы используют для получения алюминия. Al2O3 в составе диаспора много — около 85%.

Ценность

Разведанные залежи минерала не всегда разрабатывают. Иногда руда не подходит по своим характеристикам или разработка экономически нецелесообразна. Перед добычей оценивают качество и ценность породы. В образцах определяют, например, следующее:

• Форму гидроксида алюминия.
• Состав различных примесей и долю каждой из них. Ценный боксит — тот, в котором много глинозема и кремнезема.
• Вскрываемость — легкость получения оксида алюминия. Это упрощает работу, делает ее дешевле, выгоднее.

По внешнему виду определить качество минерала не удается. Он слишком быстро меняется. Ценность узнают после экспертизы в лаборатории.

Внешний вид

Бокситы выглядят по-разному. Иногда напоминают глину, твердый камень или что-то промежуточное. Есть и другие особенности внешнего вида:

• Встречаются пористые и более плотные экземпляры.
• Попадаются камни с включениями. Последние представляют округлые маленькие тельца из глинозема, железа.
• Цвет бывает разным, что объясняется богатым составом. Встречаются бокситы с окраской от белого до темно-красного. Большинство минералов — бурые или кирпичного цвета.

Добыча

Почти все известные залежи этого камня сосредоточены в 18 странах. Месторождения бывают двух типов. В зависимости от происхождения выделяют:

1. Остаточно-хемогенные. Здесь порода, в которой много алюминия, долго «обрабатывалась» природой. Она подвергалась химическому действию (латеризация), выветриванию в жарком климате. В результате получилась руда. Большая часть залежей в мире именно такие. Благодаря составу бокситы из осадочных месторождений проще дают оксид алюминия и считаются более качественными.
2. Осадочно-хемогенные. Здесь бокситы появляются из продуктов механического и химического выветривания. Находятся в котлованах разной природы. Камни в таких месторождениях нередко залегают слоями. Минерал в каждом из них отличается по качеству. В некоторых слоях боксит замещает глина. Вскрываемость таких камней хуже, обогащение проходит сложнее.

Добывают бокситы, как правило, открытым способом. Подземную добычу применяют редко. Пласты иногда залегают на дне моря.

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.

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.

ТОП 10 стран по добыче боксита в мире и почему его добыча так дорого обходится

Москва, 27.04.2021, 03:54:03, редакция ПРОНЕДРА.РУ, автор Инна Мордасова.

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.

Особенности переработки

Качество камней, от которого зависит способ обработки, определяют в лаборатории. Рассчитывают «кремниевый модуль» по формуле MSi = Al2O3/SiO2. Дальше с добытой рудой делают следующее:

1. Более качественные бокситы (с высоким результатом) обрабатывают по способу Байера. В итоге глинозем становится алюминатом натрия. Дальше полученный раствор чистят от красного шлама. Глинозем осаждается и его выщелачивают. На выходе получают алюминий.
2. Для остальных применяют метод спекания. Обработку проводят при высокой температуре: +1250 °C. Используют особые вращающиеся печи. Туда бросают измельченные бокситы, соду и известняк. Все это спекается, а затем выщелачивается. Гидроксид алюминия осаждается, фильтруется.

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.

Мировые запасы боксита

В 1974 году на Земле было примерно 19 млрд тонн этой руды. Правда, оценка ученых имела погрешности, так как не включала огромный Советский Союз. На тот момент достоверных разведанных запасов было только 5,2 млрд т.

В первые десятилетия прошлого века почти все бокситы добывались в развитых странах. И сегодня там ведутся работы, например, в Италии и Франции. Хотя в Европе камня мало — максимум 7% мировых запасов. В США этих полезных ископаемых тоже немного.

В 60-х годах лидерами стали государства из бассейна Карибского моря: Гайана, Ямайка, Суринам. Сегодня главными по добыче являются Гвинея, Австралия, Бразилия и некоторые другие страны. Есть бокситы и в России. Месторождения обнаружены, например, на Урале, в Республике Коми.

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.

Области применения минерала

Это ценное сырье для промышленности. Из бокситов получают глинозем. Его используют по-разному, например, делают следующее:

• Формовочный материал.
• Флюс для черной металлургии.
• Качественные огнеупоры, которые не боятся ни температур, ни нагрузок.
• Особый плотный цемент с отличными физическими свойствами. Раствор быстро застывает и прекрасно связывается с арматурой. Полученный бетон стоек к высоким температурам и кислым средам.
• Глинозем размалывают и используют в производстве средств против нефтяных разливов.
• Чистый алюминий для разных изделий.

Применение бокситам нашли и в других областях. Из них получают:

• электрокорунд — прекрасный струйный абразив для промышленности;
• соединения металлов для производства пигментов.

Бокситы — ценная находка для человечества. Руда используется в химической промышленности, строительстве, металлургии. Мировых запасов хватит еще надолго. Благодаря применению в военно-промышленной отрасли порода считается стратегически важной.

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.

ТОП 10 стран по добыче боксита

Доказано существование залежей металла в объеме около 30 миллиардов тонн. Такого количества сырья для производства алюминия должно хватить на многие века. Причем пять стран обладают запасами 70% всего боксита.

При производстве алюминия требуется большой объем электроэнергии. В то же время, бокситы являются транспортабельным сырьем, ведь они добываются в отдаленных географически странах. Потребителями ресурса являются развитые государства, имеющие огромную энергобазу. Не даром большая часть промышленных предприятий работают неподалеку от ГЭС. Это позволяет сократить территориальную доступность между шахтами для получения алюминия и заводами по его изготовлению. Среди лидеров по выпуску алюминия лидирует Австралия, ежегодная доля добычи которой составляет 75 миллионов тонн. Следом за ней идет Китай с 70 миллионами, а также Гвинея с 50 миллионами тонн.