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.
