Алунит — минерал и алюминиевая руда¶

Алунит — минерал класса сульфатов, водный сульфат алюминия и калия с химической формулой KAl₃(SO₄)₂(OH)₆. Относится к группе алунита, в которую также входят натроалунит (натриевая разновидность) и jarosite (железистый аналог). Впервые минерал был описан в 1824 году французским минералогом Франсуа Бёданом, однако использовался человеком задолго до этого — с древних времён он известен как камень для получения квасцов, от латинского названия которых (alumen) и происходит его имя.

¶Физические и химические свойства

Алунит кристаллизуется в тригональной сингонии, образуя ромбоэдрические или таблитчатые кристаллы, но чаще встречается в виде плотных, зернистых, землистых или волокнистых агрегатов. Цвет минерала варьируется от белого и серого до желтоватого, красноватого или зеленоватого оттенков в зависимости от примесей. Твёрдость по шкале Мооса составляет 3,5–4, плотность — 2,6–2,9 г/см³. Блеск стеклянный до перламутрового, в плотных агрегатах — матовый.

Химический состав алунита непостоянен: калий может частично замещаться натрием (образуя натроалунит) или гидроксонием, а алюминий — железом. При нагревании до 500–700 °C минерал теряет воду и гидроксильные группы, переходя в безводный сульфат, а при дальнейшем прокаливании разлагается с образованием глинозёма и сернистого газа. В кислотах растворяется медленно, в щелочах — легче, что используется в технологиях переработки.

¶Генезис и месторождения

Алунит имеет гидротермальное и гипергенное происхождение. Основные генетические типы месторождений:

Вулканогенно-осадочный — образуется при воздействии вулканических газов и горячих кислых растворов на алюмосиликатные породы (риолиты, трахиты, андезиты). Так возникли крупнейшие месторождения в зонах сольфатарной деятельности.
Гипергенный — формируется при выветривании сульфидных руд в зонах окисления, где серная кислота взаимодействует с вмещающими алюмосиликатами.
Осадочный — встречается реже, связан с накоплением алунита в озёрных и лагунных условиях при участии сероводородных источников.

Крупные промышленные месторождения алунита расположены в Китае (провинции Чжэцзян и Аньхой), Иране, Турции, Мексике, Австралии, США (штаты Юта, Колорадо, Невада). В России значительные запасы сосредоточены на Дальнем Востоке — Завитинское месторождение в Амурской области, а также в Казахстане (месторождение Алайгыр) и Азербайджане (Загликское месторождение). Общемировые запасы алунитовых руд оцениваются в сотни миллионов тонн.

¶Применение

¶Производство алюминия

Главное промышленное значение алунита — сырьё для получения алюминия. В отличие от бокситов, алунитовые руды содержат не только глинозём (до 30–37 %), но и серу, калий и натрий, что позволяет комплексно использовать минерал. Технология переработки включает обжиг руды при 550–600 °C с последующим выщелачиванием: из раствора выделяют глинозём (Al₂O₃), который затем направляют на электролиз для получения металлического алюминия. Побочными продуктами являются сульфат калия (ценное калийное удобрение), серная кислота и глинозём для производства глинозёмистого цемента.

¶Получение квасцов

Исторически алунит служил основным сырьём для производства алюмокалиевых квасцов — двойной соли KAl(SO₄)₂·12H₂O. Квасцы применялись для очистки воды, дубления кожи, в медицине как кровоостанавливающее и прижигающее средство, а также как протрава при крашении тканей. В Средние века разработка месторождений алунита (например, в Тоскане и на островах Эгейского моря) имела стратегическое значение для текстильной промышленности Европы. Папское государство долгое время сохраняло монополию на добычу алунита в Тольфе, что приносило значительные доходы.

¶Другие сферы использования

Цементная промышленность — алунитовые руды с высоким содержанием кремнезёма применяются как добавка при производстве сульфатостойких и расширяющихся цементов.
Химическая отрасль — из алунита получают сульфат алюминия, используемый для очистки питьевой воды и сточных вод (коагулянт).
Удобрения — калий, извлекаемый из алунита, используется в производстве калийных удобрений, что особенно актуально при дефиците традиционного сырья (сильвинита).
Ювелирное дело — плотные разновидности алунита с красивой окраской (белые, розовые, голубые) изредка используются как поделочный камень, однако из-за невысокой твёрдости широкого распространения не получили.
Металлургия — в небольших объёмах алунит применяется как флюс при плавке цветных металлов.

¶История изучения и добычи

Систематическое изучение алунита началось в XVIII–XIX веках. В 1758 году шведский химик Аксель Кронстедт установил его состав, а в 1824 году Франсуа Бёдан дал минералогическое описание и название. В Российской империи алунитовые месторождения были известны в Закавказье и Средней Азии, но промышленное освоение началось лишь в советский период, когда в 1930-х годах были разработаны технологии комплексной переработки алунитовых руд Загликского месторождения. В 1960-х годах в СССР введены в строй предприятия по переработке алунита в Кировабаде (ныне Гянджа, Азербайджан) и на Завитинском месторождении.

Интерес к алуниту периодически возрастал в связи с поиском альтернатив бокситам — традиционному сырью для алюминиевой промышленности. Алунитовые руды уступают бокситам по содержанию глинозёма, но выигрывают за счёт комплексного извлечения попутных компонентов. Однако высокая энергоёмкость переработки и необходимость утилизации больших объёмов сульфатных растворов ограничивают широкое применение технологии.

¶Разновидности

В зависимости от химического состава выделяют:

Калиевый алунит — собственно алунит, KAl₃(SO₄)₂(OH)₆.
Натроалунит — натриевая разновидность, NaAl₃(SO₄)₂(OH)₆, встречается реже калиевой.
Алунит гидроксониевый — с частичным замещением калия на H₃O⁺, образуется в зонах интенсивного выветривания.
Железистый алунит — содержит примесь железа, замещающего алюминий, отличается желтовато-бурой окраской.

¶Экологические аспекты

Добыча и переработка алунитовых руд сопряжены с образованием значительных количеств отходов — огарков (остатков после обжига) и сульфатных растворов. При неправильном хранении они могут вызывать закисление почв и загрязнение грунтовых вод сульфатами и тяжёлыми металлами. Современные технологии предусматривают нейтрализацию стоков и использование огарков в производстве строительных материалов, что снижает экологическую нагрузку.