Французский город Ле-Бо-де-Прованс, расположенный на юге страны, прославился тем, что дал имя минералу бокситу. Именно там в 1821 г. горный инженер Пьер Бертье обнаружил залежи неизвестной руды. Понадобилось еще 40 лет исследований и испытаний, чтобы открыть возможности новой породы и признать ее перспективной для промышленного производства алюминия, в те года превышавшего по цене золото.

Характеристика и происхождение

Бокситы - это первичная алюминиевая руда. Практически весь алюминий, который когда-либо производился в мире, преобразован из них. Эта порода является композиционным сырьем, отличающимся сложной и неоднородной структурой.

В качестве основных компонентов она включают оксиды и гидроксиды алюминия. Рудообразующими минералами также служат оксиды железа. А среди примесей наиболее часто встречаются:

• кремний (представленный кварцем, каолинитом и опалом);
• титан (в виде рутила);
• соединения кальция и магния;
• редкоземельные элементы;
• слюда;
• в малых количествах галлий, хром, ванадий, цирконий, ниобий, фосфор, калий, натрий и пирит.

По происхождению бокситы бывают латеритными и карстовыми (осадочными). Первые, высококачественные, образовались в климате влажных тропиков как результат глубокого химического преобразования силикатных пород (так называемой латеризации). Вторые отличаются более низким качеством, они - продукт выветривания, переноса и отложения глинистых слоев в новых местах.

Бокситы различаются по:

1. Физическому состоянию (каменистые, землистые, пористые, рыхлые, глинообразные).
2. Структуре (в виде обломков и горошин).
3. Текстурным особенностям (с однородным или слоистым составом).
4. Плотности (варьируется от 1800 до 3200 кг/м³).

Химические и физические свойства

Химические свойства бокситов имеют широкий диапазон, связанный с переменной композицией материала. Однако качество добытых минералов определяется в первую очередь соотношением содержания глинозема и кремнезема. Чем больше количество первого и меньше - второго, тем значительнее промышленная ценность. Важной химической особенностью горные инженеры считают так называемую «вскрываемость», то есть то, насколько легко удается извлекать из рудного материала оксиды алюминия.

Несмотря на то, что бокситы не имеют постоянного состава, их физические свойства сводятся к таким показателям:

№	Наименование	Характеристика
1	Цвет	коричневый, оранжевый, кирпичный, розовый, красный; реже серый, желтый, белый и черный
2	Прожилки	как правило, белые, но иногда их могут окрасить примеси железа
3	Блеск	Тусклый и землистый
4	Прозрачность	Непрозрачный
5	Удельный вес	2-2,5 кг/см³
6	Твердость	1-3 по минералогической шкале Мооса (для сравнения - у алмаза 10). Из-за этой мягкости бокситы напоминают глину. Но в отличие от последней, при добавлении воды не образуют однородную пластичную массу

Интересно, что физический статус никак не связан с полезностью и ценностью бокситов. Это объясняется тем, что они перерабатывается в другой материал, свойства которого существенно отличаются от исходной породы.

Мировые запасы и добыча

Несмотря на то, что спрос на алюминий постоянно увеличивается, запасов его первичной руды достаточно для удовлетворения этой потребности в течение еще нескольких столетий, но не менее, чем на 100 лет производства.

Геологическая служба США обнародовала данные, согласно которых мировые ресурсы бокситов составляют 55-75 млрд. тонн. Причем большинство из них сосредоточено в Африке (32%). На долю Океании приходится 23%, Карибского бассейна и Южной Америки 21%, азиатского континента 18%, прочих регионов 6%.

Оптимизм вселяет и внедрение процесса утилизации алюминия, что замедлит исчерпание природных запасов первичной алюминиевой руды (а заодно сэкономит и потребление электроэнергии).

Десятка стран-лидеров по добыче бокситов, представленная все той же Геологической службой США, в 2016 г. выглядела так.

№	Страна	Тысяча метрических тонн
1	Австралия	82 000
2	Китай	65 000
3	Бразилия	34 500
4	Индия	25 000
5	Гвинея	19 700
6	Ямайка	8 500
7	Россия	5 400
8	Казахстан	4 600
9	Саудовская Аравия	4 000
10	Греция	1 800

Очень перспективно заявляет о себе Вьетнам, окончивший 2016 г. с показателем в 1,500 тыс. метрических тонн. А вот Малайзия, бывшая в 2015 г. третьей, резко сократила разработки бокситов из-за ожидания строгих природоохранных законов и сегодня занимает 15 место в мировом рейтинге.

Бокситы добываются, как правило, в карьерах, открытым способом. Для получения рабочей площадки слой руды взрывается на 20-сантиметровой глубине, а затем выбирается. Куски минерала измельчают и сортируют: пустая порода (так называемые «хвосты») смывается потоком промывочной воды, а фрагменты плотной руды остаются на дне обогатительной установки.

Наиболее древние залежи бокситов в России относятся к докембрийской эпохе. Они располагаются в Восточных Саянах (Боксонское месторождение). Более молодую алюминиевую руду, времен среднего и верхнего девона, находят на Северном и Южном Урале, в Архангельской, Ленинградской и Белгородской областях.

Промышленное применение

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

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

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

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

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

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

Спеченный, раздробленный в порошок и сплавленный в круглые гранулы боксит является также отличным пескоструйным абразивом. Он идеален для обработки поверхностей, а за счет сферической формы уменьшает износ пескоструйного оборудования.

Еще одно важное назначение бокситов - участвовать в качестве проппанта (материала, не позволяющего сомкнуться специально созданным разломам) в процессе добычи нефти способом гидроразрыва пласта. В этом случае частички обработанной бокситовой породы проявляют устойчивость к гидравлическому давлению и позволяют трещинам оставаться открытыми столь долго, сколько необходимо для выхода нефти.

Незаменимы бокситы и для создания огнеупорной продукции. Обожженный глинозем выдерживает температуру до 1780 С. Это свойство используется как для выработки кирпичей и бетона, так и создания оборудования для металлургической промышленности, специального стекла и даже огнестойкой одежды.

Заключение

Химики и технологи постоянно ищут для бокситов адекватные заменители, которые бы не уступали по своим свойствам. Исследования позволили выяснить, что для производства глиноземов могут быть использованы глинистые материалы, зола электростанций и горючие сланцы.

Однако стоимость всей технологической цепочки в разы выше. Хорошо себя проявил карбид кремния в качестве абразива и синтетический муллит в качестве огнеупора. Ученые надеются, что до времени полного исчерпания природных ресурсов бокситов равнозначная замена будет найдена.

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.

С этим связана технология переработки бокситов, в частности выбор условий выщелачивания. Нижняя температура выщелачивания гиббситовых бокситов определяется тем, что гиббсит хорошо растворяется в щелочном растворе при температуре 95-105 °С и Nа2Oк = = 100-200 г/л (при атмосферном давлении), бемит - при 150-230 °С и Nа2Ок = 200-250 г/л (Ри = 1,4-2,9 МПа), а диаспор растворяется при температуре 230-240 °С и Nа2Oк = 250-300 г/л (Ри = 2,8-3 МПа).
Плотные, яшмовидные бокситы, которые почти не имеют пор, выщелачиваются значительно медленнее рыхлых, пористых руд. Установлено, что органические примеси боксита (растворимые в бензоле) снижают выщелачиваемость диаспоровых бокситов, что, по-видимому, связано с их обволакивающей способностью. Вредное влияние этих примесей может быть устранено повышением дозировки извести.
Вес шлама, который образуется после выщелачивания боксита, определяется по формуле

где Q(Б) - количество боксита, поступившего на выщелачивание; Fe2O3 - содержание Fе2O3 в боксите и шламе соответственно.
Выход красного шлама η определяется по формуле

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:

Добавить

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...

Cтраница 1

Месторождения бокситов, пригодные для разработки, в Аргентине пока не найдены, зато открыты богатейшие залежи глины и алунита, переработкой которых на глинозем следует заняться.  

Месторождения бокситов расположены на крайнем юге страны, в горах Мландже.  

Месторождения бокситов расположены в Ленинградской области (Тихвинское месторождение), на Урале, и Красноярском краях и других районах Советского Союза.  

Месторождения бокситов имеются также в Аппалачском районе, где полоса их тянется от Алабамы до Бошетоурт в южной Виргинии; крупные залежи имеются в северо-западной части штата Джорджии и в северо-восточной части штата Алабамы, также в центральной части штата Джорджии. В Южной Америке мощные месторождения высокосортных гидрар-гиллитовых бокситов сосредоточены в Британской Гвиане, между реками Эсквпбо и границами Суринама, особенно вдоль реки Демерара. Многочисленные месторождения бокситов латеритного типа заключает в себе Африка: они имеются как на океанском по-бережьи (Гвинейский залив, о. Мадагаскар), так и внутри материка, напр, в Ньяссе.  

Месторождения бокситов Ганы простираются в восточном направлении на Того. Богатый алюминием латерит около горы Агон, который образовался над интрузиями, известен уже давно. Кроме этого месторождения, расположенного на юге страны, на крайнем севере обнаружены латериты, лежащие на голубых сланцах. Разработка месторождения пока не запланирована.  

Разведанное крупное Висловское месторождение бокситов на КМА в Белгородской области залегает пространственно близко с богатыми железными рудами на глубинах около 500 м в весьма сложных горно-гидрогеологических условиях. Освоение этого месторождения, как показывают данные ТЭО, экономически целесообразно лишь при одновременной отработке одним рудником бокситов и богатых железных руд.  

Месторождений боксита в Корее еще не найдено, но там находится, однако, обширное месторождение алунита (см. стр. Алунит предполагают добывать для переработки на глиноземных заводах.  

Месторождений бокситов, являющихся сырьем для производства алюминия, у нас в Союзе очень много; встречающиеся бокситы окрашены в различные цвета - от белого до темно-красного. Термическая активация бокситов (различных месторождений) в интервале температур 500 - 700 С до влажности 2 7 - 5 % придает им высокие адсорбционные свойства. Установлено, что при расширении температурного интервала термической активации адсорбционная способность бокситов понижается. Измельчение бокситов способствует снижению температуры их активации примерно на 100 - 150 С. В табл. 2 приведен химический состав бокситов некоторых месторождений.  

Ряд месторождений бокситов диаспор-бемитового типа открыт на Южном Урале в Челябинской области и Башкирской АССР. Южно-уральские бокситы характеризуются повышенным содержанием кремнезема и высокой твердостью. Добыча их ведется также подземным способом.  

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.

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.

Енвд