Бокситы
БОКСИТЫ (от назв. местности Ле-Бо, Lex Baux, на юге Франции, где впервые обнаружены их залежи * а. bauxite; н. Bauxite; ф. bauxites; и. bauxitas) — алюминиевая руда, состоящая в основном из гидроокислов алюминия, окислов и гидроокислов железа и глинистых минералов.
Главные рудообразующие минералы бокситов: диаспор, бёмит, гиббсит, гётит, гидрогётит, гидрогематит, каолинит, шамозит, хлориты, рутил, анатаз, ильменит, алюмогётит, алюмогематит, сидерит, кальцит, слюды. По внешнему виду бокситы весьма разнообразны. Цвет их обычно красный, буровато-коричневый, реже серый, белый, жёлтый, чёрный. По агрегатному состоянию выделяют бокситы плотные (каменистые), пористые, землистые, рыхлые и глиноподобные; по структурным признакам — обломочные (пелитовые, песчаниковые, гравелитовые, конгломератовые) и конкреционные (оолитовые, пизолитовые, бобовые); по текстуре — колломорфные (однородные, слоистые и т.д.). В связи с разной пористостью плотность бокситов изменяется от 1800 (рыхлые бокситы) до 3200 кг/м 3 (каменистые бокситы).
По преобладающему минеральному составу выделяют бокситы: моногидроокисные, сложенные диаспорой, бёмитом, тригидроокисные — гиббситом; смешанного состава — диаспор-бёмитовые, бёмит-гиббситовые. Имеются и более дробные разделения бокситов в зависимости от минерального состава: шамозит-бёмитовые, шамозит- гиббситовые, гиббсит-каолинитовые, гётит-шамозит-бёмитовые, каолинит-бёмитовые и др. По условиям образования бокситы делятся в основном на латеритные (остаточные) и переотложенные (осадочные). Бокситы образовались или в результате глубокой химической переработки (латеритизации) алюмосиликатных пород в условиях влажного тропического климата (латеритные бокситы) или в результате переноса продуктов латеритного выветривания и их переотложения (осадочные бокситы). В зависимости от тектонического положения выделяют бокситы платформенных и геосинклинальных областей, а также бокситы океанических островов. Бокситы образуют пластообразные и линзообразные тела изменчивой мощности, а в плане залежи линейной, изометрической и неправильной формы. Нередко залежи состоят из нескольких (в вертикальном разрезе) линз. Качество латеритных бокситов обычно высокое, в то время как осадочные бокситы могут быть от высокосортных (например, Северо-Уральские месторождения) до некондиционных (Боксонское месторождение в Бурятии).
Реклама
Бокситы — главная руда для извлечения глинозёма (AL2О3) и алюминия; используется в абразивной промышленности (электрокорунд), в чёрной металлургии (флюс при выплавке мартеновской стали), маложелезистые бокситы — для получения высокоглинозёмистых муллитизированных огнеупоров, быстротвердеющих глинозёмистых цементов и др. Бокситы — комплексное сырьё; они содержат Ga, а также Fe, Ti, Cr, Zr, Nb, редкоземельные элементы. В СССР требования по качеству добываемых (товарных) бокситов определяются ГОСТом, а также договорными условиями между поставщиками и потребителями. По классификации действующего ГОСТа 972-74 бокситы разделяются на 8 марок в зависимости от весового отношения содержаний глинозёма и кремнезёма (т.н. кремнёвого модуля). Для самой низкой марки (Б-6, II сорт) кремнёвый модуль должен быть не ниже 2 при содержании глинозёма не менее 37%, у высокосортных бокситов (Б-0, Б-00) кремнёвый модуль более 10 при содержании глинозёма 50% и выше. Выделенные сорта и марки бокситы имеют свои области использования в промышленности.
Бокситы добывают открытым, реже подземным способами. Выбор технологической схемы переработки бокситов зависит от их состава. Производство алюминия из бокситов осуществляется в 2 стадии: на первой — химическими методами получают глинозём, на второй — из глинозёма путём электролиза в расплаве фтористых солей алюминия выделяют чистый металл. При получении глинозёма используют главным образом гидрохимический метод Байера, метод спекания, а также комбинированный метод Байер-спекание (параллельный и последовательный варианты). Принципиальная схема процесса Байера заключается в обработке (выщелачивании) тонкоизмельчённого боксита концентрированным раствором едкого натра, в результате чего глинозём переходит в раствор в форме алюмината натрия (NaAl3О2). Из алюминатного раствора, очищенного от красного шлама, осаждают гидроокись алюминия (глинозём). Низкокачественные бокситы перерабатывают более сложным способом — методом спекания, при котором трёхкомпонентную шихту (смесь измельчённого боксита с известняком и содой) спекают при t 1250°С во вращающихся печах. Полученный спек выщелачивают оборотным щелочным раствором слабых концентраций. Осаждённую гидроокись отделяют и фильтруют. Параллельная комбинированная схема Байер — спекание предусматривает одновременную переработку на одном заводе высококачественных и низкосортных (высококремнистых) бокситов. Последовательная комбинированная схема этого метода включает переработку бокситов на глинозём вначале методом Байера и затем доизвлечение глинозёма из красных шлемов способом их спекания с известняком и содой. Основные бокситоносные районы (см. карту) находятся в Европейской части СССР, на Урале, в Казахстане.
В Европейской части они известны в Архангельской области РСФСР (Иксинское и др.), на Среднем (Вежаю-Ворыквинское и др.) и Южном Тимане (Тимшерское, Пузлинское и др.), в Ленинградской (Тихвинское) и Белгородской (Висловское и др.) областях РСФСР. На Урале месторождения бокситов разрабатываются в Свердловской (Североуральский бокситоносный район) и Челябинской (Южно-Уральские месторождения) областях РСФСР. В пределах Северного Казахстана залежи бокситов сосредоточены в Кустанайской (Краснооктябрьское месторождение, Белинское, Аятское, Восточно-Аятское и другие месторождения) и Тургайской (Восточно-Тургайская группа месторождений) областей Казахской ССР. В восточной Сибири бокситы имеются в районе Чадобецкого поднятия Приангарья и в восточной Саяне (Боксонское).
Наиболее древние бокситы в СССР известны на Боксонском месторождении (докембрий, венд). Бокситы Северо-Уральской группы связаны с отложениями среднего девона, Среднетиманские — с отложениями среднего и верхнего девона. Бокситы Иксинского и Висловского месторождений залегают в отложениях нижнего карбона, месторождения Северного Казахстана сформировались в меловое и палеогеновое время и являются наиболее молодыми.
Крупными запасами бокситов обладает КНР (месторождения в провинция Шаньдун, Хэнань, Ганьсу, Юньнань, Ляонин, Шэньси и др.), ВНР (месторождения Халимба, Ньирад, Искасентдьёрдь, Гант и др.), СФРЮ (месторождения Власеница, Дрниш, плато Лика, Биела-Липа, Обровац, Никшич, Биела-Поляна), месторождения бокситов известны также в СРР, СРВ, КНДР.
В промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах запасы бокситов на начало 1982 составляли около 22 млрд. т, в т.ч. доказанные 13,5 млрд. т. Основные запасы бокситов приходятся на территории развивающихся стран — около 75% (16,7 млрд. т), в т.ч. доказанные около 75% (10,1 млрд. т). В развитых странах месторождения высококачественных бокситов известны в виде латеритных покровов на территории Австралии; удельный вес их в общих запасах примерно 20%. Основная часть бокситовых месторождений расположена на малоисследованных территориях стран тропического пояса, поэтому предполагается, что тенденция более быстрого роста запасов по сравнению с добычей будет сохраняться.
В 1974 создана Международная ассоциация бокситодобывающих стран (International Bauxite Association). В её состав вначале вошли Австралия, Гвинея, Ямайка, Гайана, Суринам и СФРЮ, затем Гана, Гаити и Доминиканская Республика. Значительными запасами бокситов обладают также Бразилия, Греция, Индия, Турция, США, Франция.
Добыча бокситов в промышленно развитых капиталистических и развивающихся странах в 1981 составила 73,0 млн. т, в т.ч. в развивающихся странах 40,9, в промышленно развитых 32,12. 1-е место по добыче бокситов занимает Австралия, затем Гвинея, Ямайка, Суринам, Бразилия, Гайана. В перспективе наибольшее увеличение мощностей по добыче бокситы предполагается в Австралии, Гвинее и Бразилии. По прогнозам (80-90-е гг.) абсолютное большинство глинозёмных заводов будет строиться в бокситодобывающих странах, и объём внешней торговли бокситов, составлявший в начале 80-х годов около 35 млн. т, будет возрастать относительно медленными темпами.
Источник
Бокситы
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% F203 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 SiO2 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 Курнакову и Г. Уразову)
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 шапочка» (по Малдаванцеву)
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):
| рН ниже 4 | рН = 4—7 | рН =7-11 | рН = 13—14 |
| Алюминий растворяется (Алюминий, как катион) | Алюминий осаждается | Алюминий остается в осадке | Алюминий растворяется (Алюминий, как анион) |
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% Н20. 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% Н20.
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% Н20.
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 (3Н20*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 %):
| Диаспор и бемит AlOOH | 62,4 |
| Гематит Fe2O3 | 20,7 |
| Шамуазит 3Н20*3FeO*3Al2O3*2SiO2 | 10,4 |
| Каолинит Al2O3*2SiO2*2Н20 | 0,8 |
| Карбонаты кальция и магния | 1,7 |
| Остальное (пирит, титановый минрал, фосфорит и др.) | 4,0 |
| 100 |
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% Н20.
Минералогический состав соколовских бокситов (по Н. А. Архангельскому) может быть охарактеризован, примерно таким образом (в %):
| Гидраргиллит Al(OH)3 | 51,9 |
| Гематит Fe2O3 | 29,9 |
| Каолинит Al2O3*2SiO2*2Н20 | 7,1 |
| Опал SiO2 (гель) | 0,6 |
| Кварц SiO2 (кристаллический) | 5,1 |
| Остальное (пирит, рутил, фосфорит и другие) | 5,7 |
| 100 |
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 А1203 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:
В верхнем слое пласта иногда встречаются разновидности белого боксита с содержанием А120з до 78 % и SiO2 всего лишь 0,4%.
Южноуральские бокситовые месторождения должны быть отнесены к первосортной сырьевой базе нашей алюминиевой промышленности.
Источник
