Как добывают бокситы

В современной индустрии одним из важнейших металлов является алюминий. По масштабам производства и потребления он занимает второе место после железа и первое среди цветных металлов, что связано с его универсальными свойствами: малой плотностью, высокой электропроводностью, пластичностью, механической прочностью, устойчивостью против коррозии, обусловившими его широкое применение во всех областях производства техники. Широко применяется в авиационной и автомобильной промышленности, в строительстве и машиностроении, электропромышленности, производстве тары. Главным сырьем для алюминиевой промышленности являются бокситы [2].

Бокситы — сложнейшая горная порода, она является важнейшей алюминиевой рудой, на которой базируется почти вся мировая алюминиевая промышленность.

Тайны боксита

На сегодняшний день добыча боксита во всем мире осуществляется несколькими способами: открытым и подземным. Но в основном добычу осуществляют открытым способом. Вид отработки месторождений определяется в зависимости от типа алюминиевых месторождений и геологических условий залегания рудных тел.

Основные типы алюминиевых месторождений следующие:

1) бокситовые пластообразные латеритные месторождения Боке (Гвинея), Висловское (Белгородский район КМА), месторождения Индийской платформы, Бразильского щита [1, с. 121];

2) бокситовые линзо- и пластообразные латеритно-осадочные месторождения: Уэйпа (Австралия), Верхне-Ворыквинское (Россия), месторождения Суринама, Гайаны, Гвианы [1, с. 121];

3) бокситовые пластообразные осадочные месторождения карбонатных толщ: Северо-Уральская группа месторождений, бокситы острова Ямайка, месторождения Франции, ВНР, Греции [1, с. 121];

4) бокситовые пластообразные осадочные месторождения терригенных толщ: Северо-Онежская (Иксинское и др.), Амангельдинская (Аркалыкское и др.) группы месторождений [1, с. 121].

Такие показатели, как: морфология бокситовых рудных залежей, условия их залегания (наклонное или горизонтальное), состав вмещающих пород (терригенные или карбонатные), являются основой для определения промышленного типа бокситов.

Месторождения первого и второго типов залегают почти горизонтально вблизи земной поверхности, разрабатываются открытым способом, но могут быть и древними перекрытыми. Бокситовые пласты месторождений третьего типа имеют значительную протяженность, часто наклонное залегание и поэтому отрабатываются подземным способом. Месторождения четвертого типа приурочены к карстовым воронкам, имеют невыдержанную мощность, залегают вблизи поверхности, но могут быть перекрыты более поздними отложениями. Отработка их ведется чаще всего открытым способом.

Подземную отработку бокситов рассмотрим на примере месторождения Красная Шапочка, которое входит в Северо-Уральскую группу. Данная группа относится к третьему типу алюминиевых месторождений. Расположена на восточном склоне Северного Урала. Простирание бокситового пласта, залегающего среди известняков силура и девона, меридиональное, и пласт падает на восток.

Глинозём | Как это сделано в Казахстане?

Возраст бокситового горизонта раннеэйфельский. Бокситоносная полоса делится крупными разрывными нарушениями преимущественно северо-восточного направления на блоки, которые представляют собой отдельные месторождения. Эти разрывные нарушения дорудные, но движения по ним происходили и в послерудное время. Общая амплитуда перемещения 200–400 м.

Промышленное бокситовое оруденение связано с субровским горизонтом, залегающим в основании эйфельских известняков. Рудный горизонт подразделяется на два подгоризонта: нижний — красные маркие, немаркие и яшмовидные бокситы и верхний — пестроцветные пиритизированные бокситы.

Мощность красных бокситов изменяется от нескольких сантиметров до 9 м, изредка более (в рудных карманах). Мощность горизонта пестроцветных бокситов не превышает 1 м. Красные маркие бокситы заполняют впадины в известняках почвы, красные немаркие и яшмовидные бокситы тяготеют к склонам депрессий, пестроцветные распространены повсеместно. Основную ценность представляют красные бокситы. Местами в основании рудных тел залегает известково-бокситовая брекчия мощностью 0,2–0,5 м. Основная масса промышленных руд залегает в крупных депрессиях дорудного карстового рельефа. Безрудные участки приурочены к дорудным возвышениям.

Добычу осуществляет Североуральский бокситовый рудник (СУБР). На сегодняшний день в составе предприятия четыре действующих шахты: «Красная Шапочка», «Кальинская», «Ново-Кальинская» и «Черемуховская». В 2015 году начался новый этап развития СУБРа — запущена в эксплуатацию шахта «Черемуховская-Глубокая» глубиной 1550 метров.

Но, как говорилось раньше, добыча бокситов в основном осуществляется открытым способом. Разрабатываемое в Казахстане Восточно-Аятское месторождение бокситов не исключение. Данное месторождение относится ко второму типу. Так как рудные тела залегают на незначительной глубине и имеют мощность до 50 м. Восточно-Аятское месторождение относится к Амангельдинской группе бокситовых месторождений. Приурочено к Тургайскому прогибу.

Платформенный чехол Торгайского прогиба по возрасту, составу, рудоносности и условиям залегания сложен четырьмя продуктивными стратиграфическими системами триаса, юры, мела, палеогена и двумя подкомплексами пород и полезных ископаемых:

1) эффузивно-осадочными образованиями нижнего и среднего триаса и континентальными угленосными отложениями верхнего триаса и юры, выполняющими грабены складчатого фундамента;

2) меловыми и палеогеновыми рудоносными осадками железа, бокситов, угля и титановых россыпей, залегающих сплошным покровом на сформировавшейся в неокоме денудационной равнине.

Бокситы характеризуются разнообразием внешнего вида. Обычно они представлены плотными яшмовидными, реже рыхлыми, пачкающими руки, разновидностями. Столь же непостоянна их окраска в связи с присутствием различных примесей. Чаще других наблюдается красная, коричневая и зеленовато-серая окраски, иногда тесно сочетающиеся между собой.

Реже встречаются серые, белые, желтые и почти черные разновидности. Характерен также значительный удельный вес, иногда магнитность. Разновидности бокситов, сходные с железными рудами, более тверды (царапают стекло) и дают на фарфоровой пластинке обычно коричневую, а не охристо-бурую черту. В бокситах в большинстве случаев отсутствует значительная примесь обломочных минералов. Кроме того, они не пластичны и не вскипают с соляной кислотой.

Бокситоносные отложения перекрывают всю поверхность закарстованных участков карбонатных пород. Мощность этих отложений зависит от глубины карста и достигает 100 м и более. Бокситовый горизонт сложен бокситовыми, лигнитовыми, каолинитовыми, гиббсит-каолинитовыми глинами и бокситами.

Бокситы залегают обычно в верхней части продуктивной толщи. По литологическим особенностям они подразделяются на каменистые, рыхлые и глинистые. Строго определённого положения различных литологических типов бокситов в разрезе нет. Рудный горизонт представлен переслаиванием всех типов боксита:

− каменистые бокситы залегают, в основном, в верхних частях рудной пачки, реже в средней части или перемежаются с рыхлыми или глинистыми разностями;

− рыхлые бокситы встречаются гораздо реже каменистых. Они залегают среди каменистых и глинистых разновидностей;

− глинистые бокситы подстилают или перекрывают каменистые и рыхлые бокситы, иногда переслаиваясь с ними.

Выемка бокситов осуществляется с помощью БВР и селективным способом.

На сегодняшний день, с целью оптимизации технологических параметров, подготовки и выемки бокситов за счет определения рациональной степени дробления их взрывом и технико-экономической оценки, применяют фрезерную технологию.

Карапетян Э. А. предлагает оптимизировать технологические параметры подготовки и выемки бокситов за счет определения рациональной степени дробления их взрывом и технико-экономической оценки применения фрезерной технологии. Другими словами, организовать комбинированную подготовку и выемку бокситов с помощью БВР и фрезерным способом [3].

Таким объектом разработки является Вежаю-Ворыквинское месторождение, которое разрабатывается Средне-Тиманским бокситовым рудником. Месторождения Северного Тимана представлены крупными линзообразными залежами, которые приурочены к закарстованной поверхности карбонатных и сланцево-карбонатных толщ палеозоя. Залежи сложены латеритными (структурными), делювиальными и осадочными (переотложенными) бокситами. Рудные залежи имеют сложные извилистые очертания. По минеральному составу среди них выделяются гётит-бёмитовый и каолинит-бёмитовый типы.

Бокситоносная толща подразделяется на подрудную, рудную и надрудную пачки. Границы между ними проводятся по формальному признаку. Боксит на 20 % состоит из рыхлых переотложенных разностей, 80 % — из каменистых средней крепости. Вскрышные породы (включая базальты, пригодные для получения щебня) представлены на 60 % скальными породами, и на 40 % — рыхлыми.

С ноября 2005 г. на Средне-Тиманском месторождении проводились опытно-промышленные работы с использованием фрезерной технологии. По результатам данных работ были сделаны выводы, что комбайн показал себя достаточно надежной машиной, применение комбайнов на месторождении позволяет сокращать затраты на буровзрывные работы и снижает додрабливание негабарита на шихтовальном складе [4].

Актуальность разработки способов и средств безвзрывной отработки массивов горных пород постоянно возрастает в связи с ужесточением требований к экологии горного производства и качеству добываемого сырья, а также необходимостью вовлечения в отработку запасов полезных ископаемых, находящихся в зонах с ограничениями по проведению буровзрывных работ.

Ознакомившись с способами отработки бокситовых месторождений по всему миру, могу предположить, что в будущем добыча боксита будет осуществляться с применением принципиально нового для разработки оборудования, способного при работе совмещать основные процессы горного производства, такие как бурение, взрывание, погрузка и значительную часть дробильного передела.

1. Яковлев П. Д. Промышленные типы рудных месторождений // Москва «Недра» 1986.
2. Байбатша А. Б. Модели месторождений цветных металлов // Монография, Алматы, КазНТУ, 2012.
3. Карапетян Э. А. Оптимизация параметров процесса выемки бокситов при разработке месторождений открытым способом в сложных горно-геологических условиях (на примере Вежаю-Ворыквинского месторождения) // Диссертация. Екатеринбург 2009.
4. Титов К. С. Опыт использования безвзрывной тонкослоевой технологии при добыче бокситов Среднего Тимана // Материалы Уральской горнопромышленной декады, 3–13 апреля 2006.
5. Журнал «Горная Промышленность» № 6 2005.

Основные термины (генерируются автоматически): боксит, месторождение, выемка бокситов, открытый способ, фрезерная технология, бокситовый горизонт, Гвинея, горное производство, рудный горизонт, технико-экономическая оценка.

Источник: moluch.ru

Бокситы

Бокситы представляют собой основное сырье, которое используется для производства глинозема. Это сложная горная порода, состоящая из множества разнообразных элементов и соединений. На сегодняшний день бокситовая руда является основной практически для всей мировой алюминиевой промышленности. Таким образом, применение бокситов, в основном, заключается в добыче из него алюминия.

Состав бокситов

Как уже говорилось выше, бокситы являются достаточно сложной горной породой. Они состоят из:

• гидроксидов алюминия, из которых и образуется основная рудная масса;
• гидроксидов, оксидов и силикатов железа;
• кремния в виде кварца, опала, а также каолина;
• титана в виде рутила и других соединений;
• карбоната кальция и магния;
• небольшого количества соединений натрия, калия, циркония, хрома, фосфора, ванадия, галлия, других элементов;
• примеси парита.

Характеристика бокситов

Важную роль играет «вскрываемость» боксита, другими словами – легкость добычи из него глинозема. Бокситы обладают достаточно разнообразными физическими свойствами. Кроме того, все они между собой имеют внешние сходства, что делает достаточно трудным процессом определить тот или иной боксит «на глаз», что, в свою очередь, существенно усложняет поиски бокситов. Для составляющих компонентов боксита свойственна крайне большая дисперсность. В связи с этим, при помощи обычного микроскопа в боксите можно отличить только отдельные примеси и вкрапления, которые хорошо окристаллизовались.

Внешний вид бокситов представляет собой глиноподобную или каменистую породу. Имеют достаточно разнообразную структуру. Они могут быть плотные, имеющие землистый излом, или же наоборот – отличаться своей пористой структурой, для которой характерен грубый ячеистый излом. Зачастую в основной массе бокситов можно обнаружить округлые тельца, которые являются создателями оолитовой структуры руды. Такие тельца образуются окислами железа или, что реже, глиноземом.

Для бокситов также характерен самый разнообразный окрас. В природе можно встретить бокситы самых различных оттенков, начиная от белого до темно-красного. Однако, наиболее часто встречаются бурые бокситы или же имеющие кирпично-красный окрас.

Что же касается минералогического отличия глин и бокситов, то в составе бокситов алюминий представлен в форме гидроокисей, а в глине алюминий присутствует в качестве каолинита.

Добыча бокситов

Основная масса (около 90%) мировых запасов бокситов находится на те6рритории восемнадцати стран мира. Это связано с тем, что самые богатые и качественные месторождения бокситов приурочены к латеритным корам, формирование которых происходит путем выветривания алюмосиликатных пород при жарком и влажном климате на протяжении достаточно долгого времени. Латеритные месторождения содержат порядка 9/10 всех мировых бокситов. Наиболее крупные бокситные запасы сосредоточены на территории Гвинеи – около 20 млрд т, Австралии – 7 млрд т, Бразилии – 6 млрд т, Вьетнама – 3 млрд т, индии – 2,5 млрд т, Индонезии – 2 млрд т. Недра указанных стран содержат около 2/3 запасов бокситов всего мира. 65% мировых подтвержденных запасов бокситов находятся на территории Гвинеи – 39% мировых запасов, Бразилии – 26% мировых запасов, Австралии – 24% мировых запасов, Ямайки – 14% мировых запасов, Камеруна – 9% мировых запасов, Мали – 7% мировых запасов.

На территории Российской Федерации находится сравнительно небольшие бокситные запасы, в связи с чем большая часть сырья импортируется. Бокситы наивысшего качества на территории страны расположены в Северо-Уральском бокситоносном районе.

Ленинградская область также на своей территории содержит бокситовое месторождение. Однако, самым перспективным бокситным источником выступает Средне-Тиманская группа месторождений, расположенная на северо-западе Республики Коми, в 150 км от Ухты.

На данном месторождении запасы расположены на глубине до 200 м и составляют свыше 200 млн т. Запасы, которые уже являются разведанными на территории Среднего Тимана, сосредоточены на Вежаю-Ворыквинском (150 млн т), Верхнещугорском (66 млн т), Восточном (48 млн т) месторождениях. Данные месторождения располагаются на территории необжитого района, и были открыты еще в конце 60-х годов, а их детальная разведка состоялась спустя двадцать лет – в 80-х годах. Руды данных месторождений отличаются своим средним качеством. Первую партию тиманских бокситов в количестве 12 тыс. т Уральский алюминиевый завод в Каменске-Уральском получил в 1997 году по автозимнику через Ухту. Были проведены промышленные испытания, в результате которых был сделан вывод о том, что данное сырье возможно использовать на уральских заводах.

Виды бокситов

Бокситы классифицируются по нескольким критериям.

По агрегатному состоянию выделяют следующие виды бокситов:

• плотные (каменистые);
• пористые;
• землистые;
• рыхлые;
• глиноподобные.

По структурным признакам бокситы бывают:

• обломочные (пелитовые, песчаниковые, гравелитовые, конгломератовые);
• конкреционные (оолитовые, пизолитовые, бобовые).

По доминирующему минеральному составу бокситы бывают:

• многодироокисные;
• сложенные диаспорой, бемитом;
• тригидроокисные;
• смешанного состава (диаспор-бемитовые, бемит-гиббситовые).

По минеральному составу бокситы бывают:

• шамозит-бемитовые;
• шамозит-гиббситовые;
• гиббсит-каолинитовые;
• гетит-шамозит-бемитовые;
• каолинит-бемитовые и др.

Согласно условиям образования бокситы подразделяются на латеритные и переотложенные.

Источник: mining-prom.ru

Что такое бокситы? Месторождения, применение

Иногда в новостях можно услышать такой термин, как «бокситы». Что такое бокситы, для чего они необходимы? О том, в каких целях они используются, где добываются и какие имеют особенности, и будет рассказано в статье.

Общее понятие

На сегодняшний день добыча бокситов является важнейшим источником поучения алюминиевой руды. Именно на этом базируется почти вся мировая металлургическая промышленность с незначительными исключениями.

Состав

Рассматривая более подробно, что такое бокситы, можно отметить, что это горная порода, которая имеет достаточно сложный состав. В нее входят такие вещества, как гидроксид алюминия, силикаты и оксиды железа, а также кремний в виде опала, кварца и каолинита.

Кроме того, в составе встречается титан в виде оксидного минерала (рутила и иных соединений), карбонат магния, кальция, натриевые, циркониевые, хромовые, фосфорные, калиевые, галлиевые, ванадиевые соединения и другие элементы. Иногда в глиноземах боксита встречаются примеси пирита.

Ценность

Химическая составляющая минерала колеблется довольно в широких пределах. В первую очередь на разницу показателей влияет минералогическая форма гидроксида алюминия, а также количество различных примесей. Месторождение бокситов считается ценным, если в добываемой руде содержится достаточное количество кремнезема и глинозема. Также важную роль играет так называемая вскрываемость бокситов. Другими словами, это легкость и простота его извлечения.

Бокситы имеют разнообразные физические свойства. У них достаточно непостоянный внешний вид, в связи с чем определить их качество по визуальным признакам трудно. Именно этим обусловлены большие затруднения при поиске минерала. Поэтому пробы породы изучают под микроскопом, прежде чем принять решение о начале добычи.

Внешний вид

Продолжая рассматривать, что такое бокситы, следует обратить внимание на их внешний вид. Они представляют собой глиноподобную, а зачастую и каменистую породу. Встречаются бокситы достаточно плотные, пористые, с землистым или ячеистым изломом. Довольно часто в основной массе можно встретить включение округлых тел, которые создают оолитовую (осадочную) структуру руды.

Добыча

Более 90 % запасов бокситов в мире сосредотачивается в 18 странах. Внушительные залежи обнаружены в регионах с жарким климатом. Российская Федерация обладает небольшими месторождениями бокситов и в основном импортирует сырье. Самые большие залежи находятся в следующих странах:

• Гвинея – около 20 млрд тонн;
• Австралия – более 7 млрд тонн;
• Бразилия – около 6 млрд тонн;
• Вьетнам – 3 млрд тонн;
• Индия и Индонезия – около 2,5 млрд тонн.

В России бокситы наиболее высокого качества добывают в Северо-Уральском районе. Месторождения есть также в Ленинградской области, в Бокситогорском районе. Самым перспективным источником сырья считаются Средне-Тиманские месторождения, которые расположены в Республике Коми. Разведанные запасов предположительно оцениваются более чем в 250 млн тонн.

Применение бокситов

Породы, содержащие бокситы и нефелин, применяются как сырье для изготовления алюминия. Минерал используют при изготовлении различных красок. При обработке породы в печах особым образом из нее получают электрокорунд.

После плавления породы также получают глиноземный цемент. Как видно, спектр применения бокситов достаточно широк, что делает их особенно ценным сырьем.

Виды

Один из редких видов бокситов – это алунит, который разрабатывается только на территории Азербайджана, в месторождении Заглик. По разведанным подтвержденные его запасы составляют более 200 тысяч тонн.

Однако на территории Узбекистана предположительно тоже имеются запасы алунитовых руд. Произведена разведка их залежей в Гушсайском месторождении. Возможно, там находится примерно 130 млн тонн. Однако разработка и добыча этих руд в настоящее время не ведется, что позволяет Азербайджану быть единственной страной, где происходит добыча алунитов.

Особенности добычи и переработки

Добыча бокситов ведется в основном открытым способом, но в некоторых случаях и подземным. Способ разработки месторождения зависит от того, каким образом залегают породы минерала. Технологическая схема переработки применяется различная, на нее влияет состав породы. Производство алюминия проводится в две стадии. Первая – это получение при помощи различных химических методов глинозема, а вторая – выделение чистого металла посредством электролиза фтористых алюминиевых солей.

Для получения глинозема применяют гидрохимический способ Байера (спекание), а также комбинирование: последовательный и параллельный методы. Главная особенность метода Байера заключается в том, что при выщелачивании (обработке) боксита получают концентрированный натрий, после чего глиноземы переходят в форму раствора алюмината натрия. Затем раствор очищают от красного шлама и осаждают глинозем (гидроокись алюминия). После чего производится выщелачивание, и получают алюминий.

Низкокачественные бокситы перерабатываются наиболее сложным способом. Это метод спекания смеси измельченных бокситов с содой и известняком (трехкомпонентная шихта) при температуре 1250 градусов по Цельсию в специальных печах, которые во время производственного процесса вращаются. После чего полученный материал (спек) выщелачивается слабоконцентрированным раствором. Затем осажденную гидроокись отфильтровывают.

Вышеописанные способы получения алюминия представляют собой весьма сложные процессы, однако они позволяют получить максимальное количество металла из породы.

Бокситы – это наиболее важный источник получения алюминия, а сам металл очень ценен, так как используется в автомобильной, самолетной и корабельной отраслях. Также его широко применяют в военно-промышленном комплексе, что делает этот металл стратегически важным.

Источник: www.syl.ru