КРАТКИЕ ИСТОРИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ. Около 1900 лет назад Плиний Старший впервые назвал квасцы, применявшиеся для протравки при окраске тканей «алумен». Спустя 1500 лет швейцарский натуралист Парацельс установил, что в состав квасцов входит оксид алюминия.
Впервые чистый алюминий был извлечен из боксита датским ученым Г. Эрстедом в 1825 г. В 1865 г. русский химик Н. Бекетов получил алюминий путем вытеснения его магнием из расплавленного криолита (Na3AlF6). Этот способ нашел промышленное применение в Германии и Франции в конце XIX в. В середине XIX в. алюминий причислялся к редким и даже драгоценным металлам. В настоящее время по объему мирового производства алюминий уступает только железу.
ГЕОХИМИЯ. Алюминий относится к числу элементов, наиболее распространенных в земной коре. Его кларк равен 8,05 %. В природных условиях он представлен только одним изотопом 27 Al.
В эндогенных условиях алюминий концентрируется преимущественно в щелочных нефелин- и лейцитсодержащих породах, а также в некоторых разновидностях основных пород (анортозитах и др.). Значительные массы алюминия накапливаются в связи с процессами алунитизации, связанными с гидротермальной переработкой кислых вулканогенных образований. Наибольшие скопления алюминия наблюдаются в остаточных и переотложенных корах выветривания кислых, щелочных и основных пород.
-1100 метров Моя работа!!!!!! Шахта !!!! Алюминиевая руда!!!
В осадочном процессе глинозем растворяется и переносится только в кислых (pH < 4) или сильно щелочных (pH >9,5) растворах. Осаждение гидрооксидов алюминия начинается при pH = 4,1. В присутствии SiO2 растворимость Al2O3 возрастает, а при наличии CO2 снижается. Коллоидный Al2O3 по сравнению с коллоидным SiO2 менее устойчив и быстрее коагулирует.
Поэтому в процессе их совместной миграции происходит разделение этих элементов. В связи с различной геохимической подвижностью соединений алюминия, железа и марганца происходит их дифференциация в прибрежной зоне седиментационных бассейнов. Ближе к берегу накапливаются бокситы, в верхней части шельфа – железные руды, а внизу шельфа – марганцевые руды. Гидрооксиды алюминия обладают значительной адсорбционной способностью. В минералах, слагающих бокситы, постоянно в переменных количествах присутствуют Fe, V, Cr, Zn, Mn, Cu, Sn, Ti, B, Mg, Zr, P и др.
МИНЕРАЛОГИЯ. Алюминий входит в состав около 250 минералов. Однако промышленное значение имеют лишь некоторые из них: диаспор и бёмит, гиббсит (гидраргиллит), нефелин, лейцит, алунит, андалузит, кианит, силлиманит и др.
Бёмит AlOOH – полиморфная модификация диаспора (по фамилии Бём), кристаллы пластинчатые, агрегаты скрытокристаллические, бобообразные, цвет белый, твердость 3,5–4, удельная масса ~ 3 г/см 3 . Образуется при гидротермальном изменении нефелина.
Гиббсит (гидраргиллит) Al(OH)3 (Al2O3 64,7 %) кристаллизуется в моноклинальной, реже в триклинной сингонии, кристаллы псевдогексагональные, пластинчатые и столбчатые, агрегаты фарфоровидные, землистые, натечные, червеобразные, сфероидальные конкреции, твердость 2,5–3, удельная масса 2,4 г/см 3 .
Уртит (алюминиевая руда). Сибирский Федеральный Университет
Нефелин Na[AlSiO4] (Al2O3 34 %) кристаллизуется в гексагональной сингонии, кристаллы призматические, короткостолбчатые, толстотаблитчатые, бесцветный, серый, мясо-красный, блеск от стеклянного до жирного, твердость 5,5–6, удельная масса 2,6 г/см 3 .
Лейцит K[AlSi2O6] (Al2O3 23,5 %) – каркасный силикат, изоструктурный с анальцимом; кристаллы – тетрагонтриоктаэдры, додекаэдры. Цвет минерала белый, серый, твердость 5,5–6, удельная масса 2,5 г/см 3 .
Алунит KAl3(OH)6[SO4]2 (Al2O3 37 %) кристаллизуется в тригональной сингонии, кристаллы таблитчатые, ромбоэдрические или чечевицеобразные, агрегаты плотные и зернистые. Цвет минерала белый, сероватый, желтоватый, бурый, блеск стеклянный до перламутрового, твердость 3,5–4, удельная масса 2,9 г/см 3 . Встречается в коре выветривания, где обильна H2SO4.
Андалузит Al2O[SiO4] (по провинции Андалузия, Испания) – одна из трех полиморфных модификаций силиката алюминия (андалузит, кианит и силлиманит), образующаяся при наименьших давлении и температуре. Алюминий незначительно замещается Fe и Mn. Кристаллизуется в ромбической сингонии, кристаллы столбчатые, волокнистые, агрегаты зернистые и лучисто-шестоватые, цвет розовый, блеск стеклянный, твердость 6,5–7, удельная масса 3,1 г/см 3 .
Важнейшими рудами алюминия являются бокситы – горная порода, состоящая из гидрооксидов алюминия, оксидов и гидрооксидов железа и марганца, кварца, опала, алюмосиликатов и др. По минеральному составу различают бокситы диаспоровые, бёмитовые, гиббситовые, а также комплексные, состоящие из двух или трех перечисленных минералов. Аморфный глинозем, входящий в состав промышленных минералов алюминия, со временем испытывает старение, в результате чего он преобразуется в бёмит, а последний переходит в гиббсит.
ПРИМЕНЕНИЕ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ. Алюминий благодаря своей легкости (плотность 2,7 г/см 3 ), высокой электропроводности, большой коррозионной устойчивости и достаточной механической прочности (особенно в сплавах с Cu, Mg, Si, Mn, Ni, Zn и др.) нашел широкое использование в различных отраслях промышленности. Основными областями применения алюминия и его сплавов являются: автомобиле-, судо-, самолето- и машиностроение; строительство (несущие конструкции); производство упаковочных материалов (контейнеры, фольга); электротехника (провода, кабель); производство предметов быта; оборонная промышленность.
РЕСУРСЫ И ЗАПАСЫ. Основным сырьем мировой алюминиевой промышленности являются бокситы. К собственно бокситам относятся глиноземистые породы, содержащие не менее 28 % Al2O3. Алюминий получают также из нефелиновых и алунитовых руд.
Разработан электротехнический способ получения алюминия из силлиманитовых, андалузитовых, кианитовых кристаллических сланцев и гнейсов и других небокситовых источников глинозема. Бокситы, как правило, образуют площадные залежи, выходящие на поверхность либо лишь незначительно перекрытые, вследствие чего их обнаружение и установление промышленных характеристик месторождений представляет собой сравнительно несложную задачу.
Мировые ресурсы бокситов оцениваются в 55–75 млрд т. Около 33 % их сосредоточено в Южной и Центральной Америке, 27 % – в Африке, 17 % – в Азии, 13 % – в Австралии и Океании и лишь 10 % – в Европе и Северной Америке.
Общие запасы бокситов в мире составляют 62,2 млрд т, а запасы подтвержденные – 31,4 млрд т. В первую шестерку стран, обладающих наибольшими запасами, входят Гвинея, Австралия, Бразилия, Ямайка, Индия и Индонезия (табл. 8). Эти страны являются основными поставщиками гиббситовых бокситов на мировой рынок. Другие бокситодобывающие страны, как, например, Китай и Греция, используют бёмит-диаспоровые бокситы. Россия не обладает достаточными для внутреннего потребления запасами бокситов, а ее доля в мировом балансе этого сырья составляет менее 1 %.
К уникальным относятся месторождения с запасами бокситов более 500 млн т, к крупным – 500–50 млн т, средним – 50–15 млн т и мелким – менее 15 млн т.
ДОБЫЧА И ПРОИЗВОДСТВО. Мировая добыча бокситов в 1995–2000 гг. составляла 110–120 млн т. Главными продуцентами бокситов были Австралия, Гвинея, Ямайка, Бразилия и Китай. Объем добычи этого вида минерального сырья в России составлял около 4–5 млн т, в то время как в Австралии 43 млн т. В Австралии крупнейшей горнорудной компанией является «Alcan Aluminium».
В России разработку и добычу бокситов ведут на месторождениях Урала ОАО «Севуралбокситруда» (СУБР) и ОАО «Южно-Уральские бокситовые рудники» (ЮБР), где разведанные запасы могут обеспечить работу рудников на протяжении 25–40 лет. Добыча бокситов осуществляется шахтным методом с больших глубин.
Производство глинозема в мире из различных источников минерального сырья в 1995–2000 гг. составило 43–45 млн т. В Австралии, являющейся несомненным мировым лидером, основные производители глинозема – компании «Alcoa», «Reynolds Metals» и «Comalco».
МЕТАЛЛОГЕНИЯ И ЭПОХИ РУДООБРАЗОВАНИЯ. Наиболее благоприятные условия для образования бокситовых месторождений возникали на ранней стадии геосинклинального этапа, когда формировались геосинклинальные месторождения глиноземного минерального сырья, а также на платформенном этапе, когда появились латеритные и осадочные месторождения.
Источник: studfile.net
Бокситы — главная руда на алюминий
Алюминий входит в тройку самых распространённых элементов в земной коре. После кислорода и кремния у него почётное третье место. А среди металлов алюминий самый распространённый на Земле. Его в 2 раза больше, чем железа, в 5 раз больше, чем свинца и примерно в 20 млн. раз больше золота.
Алюминий — третий по распространённости элемент в земной коре.
Это очень активный элемент. Он легко соединяется с кислородом, т.е. окисляется. А так же образует много соединений с кислородом и кремнием. Оксид алюминия — глинозём его называют — входит в состав глин. Алюминий содержится в больших количествах в полевых шпатах, слюде, нефелине, дистене, алуните.
Но в этих минералах он прочно связан с кремнием в кристаллической решётке и разделение этих элементов — сложный и дорогостоящий процесс. Тем не менее, в СССР впервые в мире выплавляли алюминий из нефелина, который был отходом обогащения Хибинских апатитовых руд.
Значительные скопления нефелин может образовывать в нефелиновых сиенитах. На фото нефелиновый сиенит из Мурманской области.
А еще получали сплавы алюминия из дистеновых сланцев Кольского полуострова. Существуют технологии получения алюминия из каолиновых глин. Но такие процессы требуют больших затрат электроэнергии и в большинстве своём экономически не оправданы.
Наиболее удобным и относительно дешёвым способом получается добывать алюминий только из бокситов.
Бокситы из моей коллекции
Знакомьтесь: бокситы — главная руда на алюминий. Вообще, боксит это не минерал, а горная порода, состоящая из нескольких минералов, в основном гидроксидов алюминия: диаспора, бемита и гиббсита (гидраргиллита). В качестве примесей присутствуют оксиды и гидроксиды железа, которые обуславливают такой характерный красновато-бурый оттенок, а так же глинистые минералы и кварц. Реже встречаются белые, серые, черные и даже зелёные бокситы — в них примесей железа почти нет.
В зависимости от химического состава, их подразделяются на десять промышленных марок, наиболее высокая из которых обозначается Б-В и содержит не менее 52% Аl2О3 (в пересчете на сухое вещество). Наиболее низкая промышленная марка Б-8 содержит Аl2О3 не менее 28%.
Боксит может быть плотным, пористым или рыхлым, глиноподобным. Часто внешне эта порода сильно напоминает глину. Но глина растворяется в воде, а бокситная руда — не растворятся и не даёт пластичной массы.
Источник: dzen.ru
Алюминиевые руды
АЛЮМИНИЕВЫЕ РУДЫ (а. aluminium ores; н. Aluminiumerze, Aluerze; ф. minerais d’aluminium; и. minerales de aluminio) — природные минеральные образования, содержащие алюминий в таких соединениях и концентрациях, при которых их промышленное использование технически возможно и экономически целесообразно.
Известно большое количество минералов и горных пород, содержащих алюминий, однако лишь немногие могут быть использованы для промышленного получения металла. Наибольшее распространение в качестве алюминиевого сырья получили бокситы; кроме того, в качестве алюминиевых руд рассматриваются (а в ряде стран, включая CCCP, используются) также алунитовые руды и нефелин-апатитовые руды. Последние одновременно служат источником для получения фосфатов. Потенциальное сырьё для извлечения алюминия — высокоглинозёмистые кианитовые (дистеновые), силлиманитовые и андалузитовые сланцы, высокоглинозёмистые каолинитовые глины и аргиллиты, а также лейциты (псевдолейциты — псевдоморфозы ортоклаза и нефелина по лейциту), анортозиты, лабрадориты, давсониты, алюмофосфаты, золы углей.
Алюминиевые руды — комплексное сырьё: из бокситов, кроме алюминия, извлекают галлий, ванадий и скандий; технологически возможно также извлечение железа, титана и других компонентов. Наиболее распространённые генетические типы бокситовых руд — латеритные и осадочные; латеритные бокситы, как правило, имеют более высокое качество. Среди небокситовых видов алюминиевых руд выделяются генетические типы: магматические — нефелиновые (уртитовые), нефелин-апатитовые, лейцитовые и др.; гидро-термально-метасоматические — алунитовые руды; осадочные — каолиновые глины, аргиллиты; метаморфические — кианитовые и другие высокоглинозёмистые сланцы.
За рубежом в связи с ограниченностью запасов и ростом цен на бокситы проводятся поиски новых технологических схем переработки небокситовых видов алюминиевых руд. Запасы таких руд весьма велики; например, только в США они оцениваются в 160 млрд. т. Глинозём, получаемый из всех видов алюминиевого сырья, во всех странах перерабатывается на металлический алюминий только электротермическим способом.
Наиболее крупными запасами бокситов обладают Гвинея, Австралия, Бразилия, Ямайка, Индия и Камерун. В промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах сосредоточены также крупные запасы и небокситовых видов алюминиевого сырья: нефелинов (Норвегия), алунитов (США, Иран, Испания), фонолитов-лейцитов (Италия), анортозитов (США, Норвегия, Канада), каолиновых глин (США, ФРГ) и др. О производстве и потреблении алюминия см. также ст. Алюминиевая промышленность.
Источник: www.mining-enc.ru