Бокситы — алюминиевые руды¶
Бокситы — горные породы, представляющие собой основное алюминиевое сырьё; сложены преимущественно гидроокислами алюминия (бёмит, гиббсит) и гидроокислами железа с примесью глинистых минералов, кварца и других компонентов. Содержание оксида алюминия (Al₂O₃) в промышленно пригодных рудах составляет обычно 40–60 %. Бокситы относятся к корам выветривания и формируются в условиях влажного тёплого климата.
¶Этимология и история открытия
Термин «боксит» происходит от названия французского месторождения Ле-Бо (фр. Les Baux) в Провансе, где руда была обнаружена в 1821 году геологом Пьером Бертье. Название закрепилось за породой по месту первых находок. Промышленная разработка бокситов началась во Франции в 1870-х годах, после разработки электролитического способа получения алюминия (технология Холла — Эру, 1886 год), который резко повысил спрос на сырьё.
В России первые сведения о бокситах появились в конце XIX века. В 1860-е годы в районе Тихвина были обнаружены «алюминистые сланцы», позднее идентифицированные как бокситы. Промышленная добыча в СССР началась в 1930-е годы с разработки Тихвинского и Тиманского (Северодвинского) месторождений.
¶Образование и состав
Бокситы формируются в результате химического выветривания алюминийсодержащих пород — преимущественно полевых шпатов, гнейсов и сланцев — в условиях тёплого влажного климата. При выветривании кремнёвые кислоты вымываются, а алюминий и железо концентрируются в остатке. Процесс требует устойчивого рельефа, отсутствия интенсивного сноса продуктов выветривания и достаточного количества осадков.
Основные минералы бокситов:
- Гиббсит — Al(OH)₃, основной алюминийсодержащий минерал;
- Бёмит — AlO(OH);
- Диаспор — AlO(OH), характерен для месторождений, переживших метаморфизм;
- Гематит и гётит — оксиды и гидроокислы железа, придающие руде красно-бурый цвет.
Типичная руда содержит 40–60 % Al₂O₃, 15–30 % Fe₂O₃, 1–10 % SiO₂ и 1–3 % TiO₂. Примеси титана связаны с рутилом и ильменитом. Содержание кремнезёма — ключевой показатель качества, поскольку кремний усложняет переработку.
¶Классификация
По генетическим признакам различают три основных типа бокситовых месторождений:
- Латеритные — образуются в тропиках при интенсивном выветривании, наиболее распространены (месторождения Гвинеи, Австралии, Бразилии).
- Карстовые — заполняют полости и впадины в известняках, характерны для Средиземноморья и Урала.
- Сопутствующие — привязаны к другим рудоносным формациям, например к железорудным (Курская магнитная аномалия).
По минеральному составу выделяют гиббситовые, бёмитовые и диаспоровые бокситы. Гиббситовые наиболее предпочтительны для переработки, поскольку легче растворяются в щёлочи.
¶Мировые запасы и добыча
Крупнейшие производители бокситов (данные USGS, оценка за 2022–2023 гг.):
| Страна | Добыча, млн т/год |
|---|---|
| Австралия | ~110 |
| Гвинея | ~80 |
| Китай | ~60 |
| Индия | ~20 |
| Индонезия | ~18 |
| Бразилия | ~15 |
| Россия | ~6 |
Мировые подтверждённые запасы оцениваются в более чем 30 млрд тонн. Около 70 % запасов сосредоточено в Гвинее, где расположено крупнейшее в мире месторождение Симанду (Simandou) с запасами более 8 млрд тонн высококачественной руды.
¶Бокситы в России
Россия располагает сравнительно ограниченными промышленными запасами бокситов. Основные месторождения:
- Тихвинское (Ленинградская область) — одно из первых в стране, разрабатывается с 1930-х годов;
- Ачинско-Ильинское (Красноярский край) — крупнейшее по запасам, связано с Братским и Ачинским глинозёмными заводами;
- Тиманское (Республика Коми) — карстовый тип;
- Бокситогорское (Ленинградская область);
- Дежнёвское (Чукотский автономный округ) — одно из крупнейших неразработанных месторождений.
Добыча бокситов в России в 2020-х годах составляет около 6 млн тонн в год. Основные компании — «Русал» и «Уралхимпром». Запасы покрывают лишь частично потребности российской алюминиевой промышленности, значительная часть сырья импортируется, прежде всего из Гвинеи.
¶Получение алюминия из бокситов
Промышленная переработка бокситов осуществляется по двум основным технологиям:
- Байеровский процесс (1887, Карл Байер) — выщелачивание измельчённой руды горячим раствором NaOH под давлением. Алюминий переходит в раствор в виде алюмината натрия, который при охлаждении и гашении известью даёт осадок гидроксида алюминия. При прокаливании при 1200 °C получается глинозём (Al₂O₃). Байеровский процесс применяется для гиббситовых и бёмитовых бокситов.
- Спекание с содой и известью — используется для диаспоровых и кремнистых руд, непригодных для байеровского процесса. Руду спекают с Na₂CO₃ и CaO, после чего продукт выщелачивают водой.
Полученный глинозём затем восстанавливают электролизом по методу Холла — Эру.
¶Применение
Основной потребитель бокситов — производство алюминия (около 95 % объёма). Помимо этого:
- Глинозём (промежуточный продукт) используется как абразив, огнеупор, сырьё для производства фторида алюминия;
- Химическая промышленность — производство сульфата алюминия, хлорида алюминия, цеолитов;
- Строительство — латеритные бокситы («красная глина») применяются как заполнитель и сырьё для цемента;
- Огнеупорная промышленность — производство высокоглинозёмистых изделий;
- Медицина и косметика — гидроксид алюминия как вспомогательное вещество и адсорбент.
¶Экологические аспекты
Добыча бокситов сопряжена с образованием значительного объёма отходов. На каждую тонну глинозёма приходится 1–3 тонны красного шлама — щелочного продукта байеровского процесса, содержащего оксиды железа, кремния и титана. Утилизация красного шлама остаётся серьёзной экологической проблемой: в 2010 году в Венгрии произошёл прорыв плотины хвостохранилища, приведший к гибели 10 человек и масштабному загрязнению территории.
Источники:
- Государственный геологический справочник РФ. Полезные ископаемые
- USGS Mineral Commodity Summaries: Bauxite and Alumina
- Смирнов В. И. «Рудные месторождения»
- Попов В. А. «Геология и разведка месторождений полезных ископаемых»
- Минерально-сырьевая база России: состояние и перспективы