Бокситы: руды на алюминий¶
Бокситы — осадочные или выветривательные горные породы, основной промышленный источник алюминия. Представляют собой природные образования, сложенные в основном гидроксидами алюминия (бёмит, гиббсит) с примесью оксидов и гидроксидов железа, глинистых минералов, кварца и других компонентов. Содержание алюминия в бокситах колеблется обычно от 40 до 60 % по массе Al₂O₃. Термин «боксит» происходит от названия французского города Ле-Бо (Baux), где эти руды были впервые описаны в 1821 году французским геологом Пьером Бертье.
¶Происхождение и образование
Бокситы формируются в условиях интенсивного химического выветривания алюминийсодержащих пород — прежде всего полевых шпатов, гнейсов, сланцев и некоторых осадочных пород — в жарком влажном климате. При выщелачивании кремнёвых и щелочных компонентов относительно нерастворимые гидроксиды алюминия и железа накапливаются в зоне выветривания, образуя латеритные продукты, среди которых бокситы занимают особое место.
По происхождению различают три основных типа бокситовых месторождений:
- Латеритные — образуются непосредственно на месте выветривания алюминийсодержащих пород (наиболее распространённый тип);
- Осадочные (элювиальные и трансгрессивные) — сформированы переносом и переотложением выветрительных продуктов;
- Карстовые — приурочены к известняковым плато, где бокситы залегают в карстовых котловинах и впадинах (типичны для Китая, Вьетнама, Индии).
¶Состав и свойства
Основные минералы бокситов — гиббсит Al(OH)₃ и бёмит AlO(OH). Помимо них в состав входят гематит и гётит (придающие руде красновато-бурый цвет), каолин, рутил, ильменит, апатит и другие минералы. По цвету бокситы бывают красными, бурыми, серыми, желтоватыми — в зависимости от содержания оксидов железа.
Плотность бокситов составляет 2,3–2,5 г/см³, твёрдость по шкале Мооса — 2,5–3,5. Руды обладают невысокой механической прочностью, что облегчает их добычу и измельчение.
¶Мировые запасы и добыча
Мировые разведанные запасы бокситов оцениваются в примерно 30 млрд тонн. Крупнейшими странами по запасам являются Гвинея, Австралия, Бразилия, Ямайка, Индия, Индонезия и Китай. Гвинея обладает наиболее высококачественными рудами (содержание Al₂O₃ до 60 % при низком содержании кремнезёма).
По объёму добычи лидируют Австралия, Китай, Гвинея, Индия, Индонезия и Бразилия. Совокупная мировая добыча превышает 350 млн тонн в год.
¶Месторождения в России
Россия обладает сравнительно ограниченными запасами бокситов. Основные месторождения расположены в:
- Северо-Западе — Тимано-Печорский район (Северное, Южное, Вежа-Чут и другие месторождения в Республике Коми);
- Среднем Поволжье — Бокситогорское месторождение (Ленинградская область), Туганское (Свердловская область);
- Южном Урале — Таштимирское, Кусинское и другие;
- Сибири — Ашинское месторождение (Челябинская область), Саянское (Иркутская область).
Бокситогорское месторождение, открытое в 1930-х годах, стало основой для создания одноимённого алюминиевого завода. Общие российские запасы бокситов оцениваются в сотни миллионов тонн, однако значительная их часть имеет повышенное содержание кремнезёма, что усложняет переработку.
¶Добыча и переработка
Добыча бокситов ведётся преимущественно открытым способом, поскольку месторождения обычно залегают близко к поверхности. Руду подвергают дроблению, измельчению и обогащению, после чего она направляется на производство глинозёма (Al₂O₃) по технологии Байера — щелочному автоклавному выщелачиванию с последующим осаждением гидроксида алюминия и его кальцинацией.
Полученный глинозём затем перерабатывают электролитическим способом (по Холлу — Эру) в первичный алюминий. На одну тонну алюминия требуется примерно 4–5 тонн бокситов.
¶Применение
Помимо производства алюминия, бокситы находят применение в следующих отраслях:
- Производство высокоглинозёмистых цементов (бокситовый цемент), устойчивых к сульфатам и агрессивным водам;
- Изготовление абразивных материалов (наждак);
- Производство химических реагентов, сульфата алюминия, хлорида алюминия;
- Флюсы в металлургии;
- Производство огнеупорных изделий.
¶Экологические аспекты
Добыча бокситов сопряжена с образованием значительных объёмов отходов — так называемого красного шлама, который содержит щёлочь, оксиды железа и тяжёлые металлы. Проблема утилизации красного шлама остаётся одной из актуальных экологических задач алюминиевой промышленности: известны случаи разрушения хранилищ шлама (например, авария в Венгрии в 2010 году).
¶История
Первое научное описание бокситов дал Пьер Бертье в 1821 году. Промышленная добыча началась во Франции в конце XIX века. В 1888 году Карл Йозеф Байер запатентовал технологию получения глинозёма из бокситов, что положило начало массовому алюминиевому производству. В России первые разведочные работы на бокситы проводились в 1920-х годах, а промышленная добыча началась в 1930-е годы в Северо-Западе и на Урале.
Источники: Большая российская энциклопедия; Горная энциклопедия; USGS Mineral Commodity Summaries; Минерально-сырьевая база России.