Бокситовые руды


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 2019 г. О свойствах боксита мир узнал после парижской выставки 2019 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

Характеристика бокситов

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)

Также рекомендуем прочитать:

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)

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

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.

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 2019 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 2019 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.

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 2019 до 2019 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:

  • Диаспоры.
  • Бемиты.
  • Гиббситы.
  • Гетиты.
  • Хлориты.
  • Каолиниты.

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.