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.
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.
БОКСИ́ТЫ [по назв. местности Ле-Бо (Les Baux) на юге Франции, где впервые были обнаружены залежи бокситов], алюминиевая руда , состоящая в основном из гидроксидов алюминия (алюмогель, гиббсит, бёмит, диаспор и др.), оксидов и гидроксидов железа и глинистых минералов. Цвет красный различных оттенков, буровато-коричневый, реже белый, жёлтый, серый (до чёрного). Встречаются в виде плотных (каменистых) или пористых образований, а также в виде рыхлых землистых и глиноподобных масс. По структуре выделяют обломочные (пелитовые, песчаниковые, гравелитовые, конгломератовые) и конкреционные (оолитовые, пизолитовые, бобовые); по текстуре – однородные, слоистые и др. бокситы. Плотность изменяется от 1800 кг/м 3 (рыхлые) до 3200 кг/м 3 (каменистые). По преобладающему минеральному составу различают бокситы : моногидроксидные (диаспоровые, бёмитовые), тригидроксидные (гиббситовые) и смешанного состава (диаспор-бёмитовые, бёмит-гиббситовые, шамозит-бёмитовые, шамозит-гиббситовые, гиббсит-каолинитовые, гётит-шамозит-бёмитовые и пр.).
Бокситы образуются при глубоких химических преобразованиях (латеритизации) алюмосиликатных пород в условиях влажного тропического климата (латеритные или остаточные бокситы ) либо при переносе продуктов латеритного выветривания и их переотложения (осадочные бокситы ). В результате наложения этих процессов образуются бокситы смешанного (полигенного) типа. Залежи пластообразные, линзовидные или неправильной (карстовые карманы) формы. Качество латеритных бокситов , как правило, высокое (50% $\ce{Al_2O_3}$ и выше), осадочные бокситы могут быть от высокосортных (55–75% $\ce{Al_2O_3}$) до некондиционных (менее 37% $\ce{Al_2O_3}$ ). В России требования к качеству добываемых (товарных) бокситов определяются ГОСТом, а также договорными условиями между поставщиками и потребителями. В зависимости от соотношения (по массе) содержания глинозёма и кремнезёма (т. н. кремнёвого модуля) бокситы разделяются на 8 марок. Для самой низкой марки (Б-6, 2-й сорт) кремнёвый модуль должен быть свыше 2 при содержании глинозёма не менее 37%, у высокосортных бокситов (Б-0, Б-00) кремнёвый модуль свыше 10 при содержании глинозёма 50% и более. В зарубежных классификациях к высококачественным относят бокситы с кремнёвым модулем свыше 7.
Месторождения бокситов по запасам разделяются на крупные (свыше 50 млн. т), средние (5–50 млн. т) и мелкие (до 5 млн. т). Запасы крупнейшего в мире месторождения Боке (Гвинея) оценивают в 2,5 млрд. т. В месторождениях латеритного типа сосредоточено 83,7% запасов, полигенного 9,5% и осадочного 6,8%.
Месторождения бокситов разведаны в более чем в 50 странах мира. Общие запасы бокситов оцениваются в 29,3 млрд. т, подтверждённые – в 18,5 млрд. т (2-я половина 2000-х гг.). Наиболее крупными подтверждёнными запасами обладают: Гвинея (7,4 млрд. т; св. 40% мировых запасов), Ямайка (2 млрд. т; 10,8%), Бразилия (1,9 млрд. т; 10,3%), Австралия (1,8 млрд. т; 9,7%), Индия (0,77 млрд. т; 4,2%), Гайана (0,7 млрд. т; 3,8%), Греция (0,6 млрд. т; 3,2%), Суринам (0,58 млрд. т.; 3,1%), Китай (0,53 млрд. т.; 2,8%). Крупнейшей в мире является Западно-Африканская бокситоносная провинция (или Гвинейская).
В России общие запасы бокситов свыше 1,4 млрд. т, подтверждённые запасы – свыше 1,1 млрд. т (начало 2013). Имеется 57 месторождений (в т. ч. 4 крупных и 7 средних). Основные запасы бокситов сосредоточены в Свердловской области (около 1/3 запасов РФ; осадочные месторождения Северо-Уральского бокситоносного района – крупное Черёмуховское, средние – Красная Шапочка, Кальинское, Новокальинское), Республике Коми (26% запасов РФ; полигенные месторождения Ворыквинской группы Тиманской бокситоносной зоны – крупное Вежаю-Ворыквинское, средние – Верхнещугорское, Восточное), Архангельской области (18% запасов РФ; крупное Иксинское осадочное месторождение), Белгородской области (около 16% запасов РФ; крупное Висловское латеритное месторождение, среднее – Мелихово-Шебекинское). Запасы бокситов выявлены также в Красноярском и Алтайском краях, Кемеровской области, Республике Башкортостан, Ленинградской области. Руды российских месторождений по сравнению с зарубежными аналогами отличаются более низким качеством и более сложными условиями разработки. Наиболее богатые руды ($\ce{Al_2O_3}$ 56%) в месторождениях Северного Урала; крупнейшее (ок. 18% запасов РФ) Иксинское месторождение сложено бокситами низкого качества.
Мировая добыча бокситов превысила 196 млн. т/год (2-я половина 2000-х гг.). Главные добывающие страны: Австралия (62,6 млн. т/год), Китай (27 млн. т/год), Бразилия (22,8 млн. т/год), Гвинея (18,2 млн. т/год), Ямайка (14,9 млн. т/год), Индия (13,9 млн. т/год). В России добыча бокситов из недр в 2012 составила 5,14 млн. т; разрабатывалось 9 месторождений, из них 6 – в Свердловской области.
Из бокситов извлекают глинозём и алюминий. Бокситы используют также в производстве красок, искусственных абразивов (электрокорунд), в качестве флюсов в чёрной металлургии, сорбентов для очистки нефтепродуктов от различных примесей; маложелезистые бокситы – для получения высокоглинозёмистых огнеупоров, быстротвердеющих цементов и др. Бокситы – комплексное сырьё; кроме алюминия и железа содержат галлий, а также титан, хром, цирконий, ниобий, редкоземельные элементы.
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.
Основным сырьем алюминиевой промышленности РФ являются бокситы, а также нефелиновые руды (уртиты) и нефелиновые концентраты апатит-нефелиновых руд Кольского полуострова. В мировой практике последние два для получения алюминия не используют из-за дорогой технологии процесса.
Следует отметить, что для российских месторождений характерны низкое качество бокситов и сложные горно-геологические условия, что не позволяет в ближайшие годы сохранить достигнутый уровень производства алюминия из отечественного сырья.
По разведанным запасам бокситов Россия занимает 7-ое место в мире, в то время как в пределах б. СССР на ее территории сосредоточены 77% общих запасов. В настоящее время в России разведано 44 месторождения, общие запасы которых смогут обеспечить работу горнодобывающих предприятий (исходя из объемов добычи 1993 г.) на 240 лет. В настоящее время в эксплуатации находятся только 10 месторождений, суммарные разведанные запасы которых составляют 32% российских бокситов, что обеспечивает работу предприятий на 79 лет.
Россия в течение последних 15 лет испытывает устойчивый дефицит в бокситах и нефелинах. Поэтому ежегодно для нужд алюминиевой промышленности в страну вынуждены импортировать 3 млн. тонн глинозема, что требует реализации на внешнем рынке значительного количества первичного алюминия.
Обеспеченность действующих горнодобывающих предприятий разведанными запасами весьма неравнозначна. Например, крупнейшее российское предприятие АО «Севуралбокситруда» располагает разведанными запасами на 52 года, но в то же время его шахты, отрабатывающие месторождение «Красная шапочка» - только на 19 лет. Ивдельские карьеры (Горностайское и Горностайско-Краснооктябрьское месторождения, г.Бокситогорск Свердловской обл.) обеспечены запасами на 18 лет. Наиболее неблагополучно состояние минерально-сырьевой базы Южно-Уральских бокситовых рудников (ЮУБР). Предприятие их дорабатывает, а оставшаяся часть способна обеспечить Блиново-Каменскую и Кургазакскую шахты не более чем на 10 лет. Всего на 7 лет обеспечен запасами Радынский карьер АО «Бакситогорский глинозем».
В таблице приведены краткие данные по крупнейшим разрабатываемым месторождениям бокситов России.
Значительные запасы бокситов сосредоточены в двух крупнейших месторождениях России - Вежаю-Ворыквинском (Республика Коми) и Висловском (Белгородская обл.). На базе первого, как первоочередного, ВАМИ и Гипроникель проектируют карьер Средне-Тиманского бокситового рудника мощностью 3 млн. т в год.
По добыче бокситов Россия стоит на 6 месте в мире, а среди стран СНГ - на первом (62.7% общей добычи).
На рисунке показана динамика добычи глиноземного сырья на горнодобывающих предприятиях России.
Основным способом добычи бокситов является подземный. Например, из 3763 тыс. тонн бокситов, добытых в 1995 г., 3149 тыс. тонн (83.7%) добыто подземным способом. В то же время за рубежом бокситы добываются главным образом открытым способом с применением мощной карьерной техники (99.8%), что делает добычу более дешевой.
Из-за незначительного роста затрат на добычу руды, ограниченного спроса и с усложнением горнотехнических условий (АО «Севуралбокситруда») и истощения разведанных запасов (ЮУБР) за период 1990-1995 гг. добыча бокситов снизилась на 1960 тыс. тонн (34.2%), причем основная доля снижения добычи произошла за счет АО «Северобокситруда» (1590 тыс. тонн). На падение добычи последнего также повлияла весьма высокая отпускная цена (65 тыс. рублей за тонну). При нормальном рынке и перспективе интегрирования России с мировой экономикой эти бокситы становятся непривлекательными для потребителей - Уральского и Богословского алюминиевых заводов. По той же причине, а также из-за истощения запасов снизили добычу и Южно-Уральские бокситовые рудники.
АО «Северо-Онежский бокситовый рудник» добывает бокситы спекательного типа, по качеству трудоемкие для производства глинозема. Они не находят потребителя среди глиноземных производств. В настоящее время их добыча резко упала: если в 1990-1991 гг. их добывали 700 тыс. тонн, то в 1995 г. только 363.8 тыс. тонн. Поэтому основную часть добычи реализовывают предприятиям черной металлургии и цементной промышленности.
Россия располагает огромными запасами нефелина как в виде отходов обогащения апатит-нефелиновой руды Кольского полуострова, так и разведанными запасами в Сибири. В настоящее время 41% глинозема получают из нефелина, но учитывая более высокие затраты энергоресурсов, чем при переработке бокситов, а также низкое качество сырья перспективы наращивания производства проблематичны.
Балансовые запасы нефелиновых руд заключены в 12 месторождениях, причем 81.2% приходится на Кольский полуостров. Из других наиболее богаты нефелином уртитовые руды (Кия-Шалтырское месторождение АО «Ачинский глиноземный комбинат»). При проектной мощности карьера 4.5 млн. тонн руды в год добыча снизилась с 4.24 млн. тонн руды в 1990 г. до 2.33 млн. тонн в 1995 г. Уртиты перерабатывает глиноземный комбинат, выпускающий 730-750 тыс. тонн глинозема при проектной мощности 900 тыс. тонн в год.
Апатит-нефелиновые месторождения Кольского полуострова разрабатывает АО «Апатит» открытым способом. Нефелиновые концентраты (1050-1100 тыс тонн в год) получают попутно, при производстве апатитового концентрата.
Добываемое и перерабатываемое глиноземсодержащее сырье для производства алюминия обеспечивает потребность предприятий на 50%. Поэтому многие заводы предпочитают закупать импортный глинозем (из Гвинеи, Австралии и др. стран), который обходится дешевле отечественного, а полученный алюминий реализовывать на зарубежных рынках.
Многолетняя практика и исследования отечественного алюминийсодержащего сырья (бокситов и нефелинов) показали низкую конкурентоспособность из-за его неудовлетворительного качества и высокой себестоимости добычи (большую часть бокситов добывают на больших глубинах). Кремниевый модуль отечественных бокситов равен в среднем 5, зарубежных 8-15. Кроме того, переработка российских бокситов требует более сложных технологий и значительных затрат.
Анализ показателей отчетности последних пяти лет показал, что горнодобывающие предприятия алюминиевой подотрасли России (как и вся алюминиевая промышленность в целом) по своему техническому и технологическому уровням значительно отстает от аналогичной отрасли мира.
До начала перестройки вопрос реконструкции предприятий практически никто не решал. Сегодня он предельно обострился. Учитывая нарушенные межгосударственные, а отсюда и межпотребительские инвестиции.
Конкурентоспособность рудносырьевой базы алюминиевой подотрасли предполагается повысить за счет ввода в ближайшие 5 лет Средне-Тиманского бокситового рудника по добыче 3 млн. тонн в год сравнительно высокосортных (на уровне импортных) и недорогих (открытый способ добычи) бокситов Вежаю-Ворыквинского месторождения.
В результате политики правительства России за последние два года созданы объективные предпосылки для интеграции алюминиевой промышленности стран СНГ путем консолидации пакетов акций приватизированных предприятий, в т.ч. и горнодобывающей алюминиевой подотрасли.
