Состояние сырьевой базы алюминиевой промышленности россии. Алюминиевая руда: месторождения, добыча

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:

Физическому состоянию (каменистые, землистые, пористые, рыхлые, глинообразные).
Структуре (в виде обломков и горошин).
Текстурным особенностям (с однородным или слоистым составом).
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.

Бокситы - это горная порода, в состав которой входят различные минералы, в основном гидроксиды и оксиды алюминия (глинозем). Кроме этого, в них содержатся оксиды, гидроксиды и силикаты железа, кремнезем (оксид кремния), кварц и другие химические вещества. Общее количество химических элементов, найденных в составе этой породы - около ста. Так как боксит имеет сложный состав, четко определенной химической формулы у него нет.

Что такое бокситы

Боксит был обнаружен французским геологом Пьером Бертье в 1821 году недалеко от деревни Ле Бо , где исследователь проводил свой летний отпуск. В честь этой деревни горная порода и получила свое название. Сам Бертье не придал своей находке большого значения. Он не догадывался, что эта порода в будущем станет важнейшим сырьем для получения алюминия.

Внешний вид и физические свойства

По внешнему виду эта порода похожа на глину, но может иметь и каменистый вид. Цвет их весьма разнообразен - от почти белого до почти черного, но наиболее распространенные - темно-красного, серого или бурого цвета. Непрозрачны, не растворимы в воде. Плотность зависит от содержания железа и обычно колеблется в пределах 2900–3500 кг/м3, но может быть значительно меньше. При смешивании с водой боксит не образует пластичной массы, в отличие от глины.

Их структура может быть плотной или пористой . Часто в них можно встретить небольшие включения в виде округлых телец, образованные оксидами железа или глиноземом. Такие бокситы смотрятся весьма декоративно. Твердость породы колеблется от 2 до 7 единиц по шкале Мооса.

Химический состав

Помимо основных компонентов - гидроксида алюминия, соединений железа и кремния, в бокситах содержится множество химических элементов - натрий, калий, магний, хром, цирконий, галлий, ванадий, а также такие соединения, как карбонаты, кальциты, титаниты. С точки зрения человека, самыми важными являются соединения алюминия - чем их больше, тем ценнее руда. Оксид кремния, напротив, ухудшает качество породы.

В состав могут входить такие минералы , как диаспор, бемит, гиббсит. Они относятся к породообразующим. Кроме того, в составе часто присутствуют сопутствующие минералы - например, гетит, хлориты, каолинит и другие.

Бокситы имеют сходство с глинами, но у них есть и существенное отличие - алюминий в них содержится в виде гидроксида, а в глинах - в виде каолинита.

Основные разновидности

В зависимости от их химического состава, все бокситы можно разделить на три основные группы:

Моногидроокисные (породообразующие минералы - диаспор или бемит).
Тригидроокисные (гиббситы).
Смешанные, сочетающие в себе свойства как первой, так и второй групп.

Последние встречаются наиболее часто.

По способу образования бокситы подразделяются на латеритные - также их называют остаточными - и переотложенные (или осадочные). Первые образуются в местностях с тропическим климатом как результат глубоких химических процессов, происходящих в алюмосиликатных породах в условиях высокой влажности и температуры, а вторые - в результате переноса и переотложения продуктов выветривания. Они часто залегают слоями. Так как эти слои отличаются по качеству, перерабатывать такую руду сложнее.

Использование

Главная область применения бокситовой руды - получение алюминия. Помимо этого, ее используют в качестве флюса в черной металлургии, при производстве красок , в абразивной промышленности, для производства электрокорунда, высокоглиноземистых огнеупоров. Также из бокситов делают глиноземистый цемент - быстроотвердевающий состав с высокими вяжущими свойствами, хорошо себя зарекомендовавший при проведении строительных работ при низких температурах.

Применение в ювелирном деле

Боксит не является перспективным камнем для ювелиров, лишь изредка можно встретить выполненные из него авторские украшения . Однако, придав камню форму шара и отполировав, получают красивые сувениры. Каких-либо целебных или магических качеств бокситу не приписывают.

Как образуются бокситы

Эта горная порода образуется в результате выветривания минералов, содержащих алюминий, например, полевых шпатов. Обычно они разрушаются , образуя глины, но жаркий климат и высокая влажность способствуют выносу кремнезема и щелочей, поэтому в тропических странах сосредоточено большинство месторождений бокситов. Есть два пути образования этой горной породы - остаточно-хемогенный и осадочно-хемогенный. Осадочные бокситы образуются в результате накопления продуктов выветривания в низменностях и котлованах.

Месторождения

Около 90 процентов мировых запасов бокситов залегает в латеритных месторождениях. При длительном выветривании алюмосиликатных пород в условиях жаркого и влажного климата образуются так называемые латеритные коры. Лидерами по запасам бокситов являются Гвинея, Австралия и Бразилия. Значительным их количеством также располагают Индия, Вьетнам, Индонезия, Ямайка, Мали и Камерун.

Запасы бокситов в России

В России бокситовых месторождений немного, поэтому большую часть этого сырья приходится закупать за рубежом. Лучшие по качеству российские бокситы добываются в Северо-Уральском бокситоносном районе. Эти запасы были открыты в 1931 году геологом Н.А. Каржавиным. Руда залегает на глубине 700–1000 м, добывают ее шахтным способом. Есть одно месторождение и в Ленинградской области. В

Архангельской области добывают бокситы с высоким содержанием глинозема и низким содержанием кремния, разработка их ведется открытым способом. Их основной минус - высокий процент хрома и гипса в составе породы. Висловское месторождение находится в Белгородском районе, качество руды невысокое из-за большого содержания карбонатов.

Перспективными считаются открытые в конце 60-х годов месторождения на северо-западе Республики Коми, однако качество руды в них среднее , к тому же их добыча осложняется необжитостью данного района и плохой транспортной инфраструктурой. Несмотря на это, в 1997 году первая партия бокситового сырья из Коми была доставлена на Уральский алюминиевый завод, успешно выдержав промышленные испытания. Помимо алюминия, в сырье с этих месторождений содержатся редкие металлы, что придает им дополнительную ценность. Добываются бокситы и в районе Ангары, их отличительной особенностью является высокое содержание свободного оксида алюминия в виде корунда (до 10%).

Добыча и переработка

Чаще всего их добывают открытым способом, но используется и подземная добыча. Выбор технологии переработки бокситов зависит от их качества. В любом случае процесс включает две стадии:

получение глинозема (химическими методами);
выделение алюминия (электролизом).

Глинозем из руды высокого качества добывают с помощью процесса Байера , при котором тонкоизмельченный боксит обрабатывается раствором гидроксида натрия, и в результате образуется раствор алюмината натрия. Полученный раствор очищают от красного шлама, и осаждают из него глинозем (гидроксид алюминия).

Для переработки бокситов низкого качества приходится применять более сложный метод - их размельчают, смешивают с известняком и содой и спекают в специальных вращающихся печах. Полученный продукт обрабатывают щелочью, выпавший в осадок гидроксид отделяют и фильтруют.

На одном заводе могут параллельно использоваться оба эти процесса. Это позволяет перерабатывать одновременно руду различного качества. Также возможно использовать эти методы последовательно, спекая остающийся после использования метода Байера шлак и извлекая из него дополнительный глинозем.

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.

Компоненты %	Франция (департамент Вар)	Венгрия	Югославия	Греция	Италия	США (штат Арканзас)	Голандская Гвиана	Британская Гвиана
Al2O3	57-62	57-62	48-54	56-59	54-58	57-60	60-61	59-60
SiO2	3-5	2-7	1-4	3-7	2-4	4-7	2-2,5	1,5-2
Fe2O3	18-26	12-20	20-24	16-21	22-26	2-7	2,5-3	5-6
TiO2	3-4	2,5-3,5	2,5-3,5	2-2,5	2-3	2,5-3,5	2,5-3	2-2,5
H2O	10-12	14-16	18-24	13-16	12-15	28-30	29-31	29-30

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.

Похожие записи:

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.

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.

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 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.