Βωξίτης: , βοημίτης, υδρογοαιθίτης, υδροαιματίτης, αλουμινογεθίτης, αλουμινοαιματίτης, . Με εμφάνισηοι βωξίτες είναι πολύ διαφορετικοί. Το χρώμα τους είναι συνήθως κόκκινο, καφέ-καφέ, λιγότερο συχνά γκρι, λευκό, κίτρινο, μαύρο. Με κατάσταση συνάθροισηςΔιακρίνει τους βωξίτες που είναι πυκνοί (πετρώδεις), πορώδεις, γήινοι, εύθρυπτοι και όμοιοι με πηλό. σύμφωνα με τα δομικά χαρακτηριστικά - κλαστικό (πελίτης, ψαμμίτης, χαλίκι, συγκρότημα) και σκυρόδεμα (οολίτης, πισολίτης, οσπριώδης). κατά υφή - κολόμορφο (ομογενές, πολυεπίπεδο κ.λπ.). Λόγω διαφορετικού πορώδους, η πυκνότητα του βωξίτη κυμαίνεται από 1800 (χαλαρός βωξίτης) έως 3200 kg/m 3 (πετρώδης βωξίτης).
Σύμφωνα με την κυρίαρχη σύνθεση ορυκτών, οι βωξίτες διακρίνονται: μονοϋδροξείδιο, που αποτελείται από διασπορά, βοιμίτη, τριυδροξείδιο -. μικτή σύνθεση - διασπορά-βοημίτης, μποημίτης-γκιμπσίτης. Υπάρχουν επίσης λεπτομερέστερες διαιρέσεις των βωξιτών ανάλογα με τη σύσταση του ορυκτού: χαμοσίτης-βοημίτης, χαμοσίτης-γιβσίτης, γιβψίτης-καολινίτης, γαιθίτης-χαμοσίτης-βοιμίτης, καολινίτης-βοεμίτης κ.λπ. Σύμφωνα με τις συνθήκες σχηματισμού, οι βωξίτες χωρίζονται κυρίως σε λατερίτης (υπολειμματικός) και επανααπόθεσης (ιζηματογενής). Οι βωξίτες σχηματίστηκαν είτε ως αποτέλεσμα βαθιάς χημικής επεξεργασίας (πλευρικοποίηση) αργιλοπυριτικών πετρωμάτων σε υγρό τροπικό κλίμα (λατεριτικοί βωξίτες) είτε ως αποτέλεσμα της μεταφοράς λατεριτικών προϊόντων καιρικών συνθηκών και της επανααπόθεσής τους (ιζηματογενείς βωξίτες). Ανάλογα με την τεκτονική θέση, διακρίνονται οι βωξίτες της πλατφόρμας και οι γεωσύγκλινες περιοχές, καθώς και οι βωξίτες των ωκεάνιων νησιών. Οι βωξίτες σχηματίζουν φυλλοειδή και φακόμορφα σώματα μεταβλητού πάχους και ως προς τις εναποθέσεις είναι γραμμικά, ισομετρικά και ακανόνιστου σχήματος. Συχνά οι εναποθέσεις αποτελούνται από αρκετούς (σε κάθετη τομή) φακούς. Η ποιότητα των λατεριτικών βωξιτών είναι συνήθως υψηλή, ενώ οι ιζηματογενείς βωξίτες μπορεί να κυμαίνονται από υψηλής ποιότητας (για παράδειγμα, τα κοιτάσματα του Βορείου Ουραλίου) έως υποβαθμισμένα (κοίτασμα Boksonskoye στη Buryatia).
Ο βωξίτης είναι το κύριο μετάλλευμα για την εξόρυξη αλουμίνας (AL 2 O 3) και αλουμινίου. που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία λειαντικών (ηλεκτροκορούνδιο), στη σιδηρούχα μεταλλουργία (ροή κατά την τήξη χάλυβα ανοιχτής εστίας), βωξίτες χαμηλής περιεκτικότητας σε σίδηρο χρησιμοποιούνται για την παραγωγή πυρίμαχων πολυμερών υψηλής αλουμίνας, αργιλικών τσιμέντων ταχείας σκλήρυνσης, κ.λπ. Οι βωξίτες είναι μια σύνθετη πρώτη ύλη ; περιέχουν Ga, καθώς και στοιχεία Fe, Ti, Cr, Zr, Nb και σπάνιες γαίες. Οι απαιτήσεις ποιότητας για τον εξορυσσόμενο (εμπορικό) βωξίτη καθορίζονται από την GOST, καθώς και τους συμβατικούς όρους μεταξύ προμηθευτών και καταναλωτών. Σύμφωνα με την ταξινόμηση του τρέχοντος GOST 972-74, ο βωξίτης χωρίζεται σε 8 ποιότητες ανάλογα με την αναλογία βάρους των περιεχομένων αλουμίνας και πυριτίου (η λεγόμενη μονάδα πυριτίου). Για τη χαμηλότερη ποιότητα (B-6, βαθμός II), η μονάδα πυριτίου πρέπει να είναι τουλάχιστον 2 με περιεκτικότητα σε αλουμίνα τουλάχιστον 37% για βωξίτες υψηλής ποιότητας (B-0, B-00). περισσότερα από 10 με περιεκτικότητα σε αλουμίνα 50% και άνω. Οι επιλεγμένες ποικιλίες και ποιότητες βωξίτη έχουν τους δικούς τους τομείς βιομηχανικής χρήσης.
Ο βωξίτης εξορύσσεται με ανοιχτές ή, σπανιότερα, υπόγειες μεθόδους. Η επιλογή του τεχνολογικού σχήματος για την επεξεργασία βωξίτη εξαρτάται από τη σύνθεσή του. Η παραγωγή αλουμινίου από βωξίτη πραγματοποιείται σε 2 στάδια: στο πρώτο, η αλουμίνα λαμβάνεται με χημικές μεθόδους, στο δεύτερο, το καθαρό μέταλλο απομονώνεται από την αλουμίνα με ηλεκτρόλυση σε τήγμα αλάτων φθοριούχου αλουμινίου. Κατά την παραγωγή αλουμίνας χρησιμοποιούν κυρίως την υδροχημική μέθοδο Bayer, τη μέθοδο πυροσυσσωμάτωσης, καθώς και τη μέθοδο συνδυασμένης πυροσυσσωμάτωσης Bayer (παράλληλες και διαδοχικές επιλογές). Η αρχή της διαδικασίας Bayer συνίσταται στην επεξεργασία (έκπλυση) λεπτοαλεσμένου βωξίτη με συμπυκνωμένο διάλυμα καυστικής σόδας, ως αποτέλεσμα της οποίας η αλουμίνα μεταφέρεται σε διάλυμα με τη μορφή αργιλικού νατρίου (NaAl 3 O 2). Το υδροξείδιο του αργιλίου (αλουμίνα) καθιζάνει από ένα διάλυμα αργιλικού που καθαρίζεται από κόκκινη λάσπη. Ο χαμηλής ποιότητας βωξίτης επεξεργάζεται περισσότερο με περίπλοκο τρόπο— η μέθοδος πυροσυσσωμάτωσης, κατά την οποία ένα φορτίο τριών συστατικών (ένα μείγμα θρυμματισμένου βωξίτη με ασβεστόλιθο και σόδα) συντήκεται στους 1250°C σε περιστροφικούς κλιβάνους. Το προκύπτον κέικ πυροσυσσωματώθηκε με ένα κυκλοφορούν αλκαλικό διάλυμα ασθενής συγκεντρώσεων. Το καταβυθισμένο υδροξείδιο διαχωρίζεται και διηθείται. Το σύστημα παράλληλης συνδυασμένης πυροσυσσωμάτωσης Bayer προβλέπει την ταυτόχρονη επεξεργασία βωξίτη υψηλής ποιότητας και χαμηλής ποιότητας (υψηλού πυριτίου) σε μία μονάδα. Το διαδοχικό συνδυασμένο σχήμα αυτής της μεθόδου περιλαμβάνει την επεξεργασία του βωξίτη σε αλουμίνα, πρώτα με τη μέθοδο Bayer και στη συνέχεια την πρόσθετη εξαγωγή αλουμίνας από κόκκινα κράνη με πυροσυσσωμάτωση με ασβεστόλιθο και σόδα. Οι κύριες περιοχές που φέρουν βωξίτη (βλ. χάρτη) βρίσκονται στο ευρωπαϊκό τμήμα της ΕΣΣΔ, στα Ουράλια και στο Καζακστάν.
Στο ευρωπαϊκό τμήμα, είναι γνωστά στην περιοχή του Αρχάγγελσκ (Iksinskoye, κ.λπ.), στη Μέση (Vezhayu-Vorykvinskoye, κ.λπ.) και στο νότιο Timan (Timsherskoye, Puzlinskoye, κ.λπ.), στην περιοχή του Λένινγκραντ (Tikhvinskoye) και Περιφέρεια Belgorod (Vislovskoye, κ.λπ.) περιοχές της RSFSR. Στα Ουράλια, τα κοιτάσματα βωξίτη αναπτύσσονται στις περιοχές Sverdlovsk (περιοχή βωξίτη στο Βόρειο Ουράλιο) και Chelyabinsk (κοιτάσματα Νότια Ουράλια) της RSFSR. Στο Βόρειο Καζακστάν, τα κοιτάσματα βωξίτη συγκεντρώνονται στις περιοχές Kustanay (κοίτασμα Krasnooktyabrskoye, Belinskoye, Ayatskoye, East Ayatskoye και άλλα κοιτάσματα) και Turgay (ομάδα κοιτασμάτων East Turgay) της Καζακικής SSR. ΣΕ ανατολική Σιβηρίαβωξίτες βρίσκονται στην περιοχή της ανύψωσης Chadobetsky της περιοχής Angara και στην ανατολική (Boksonsky) περιοχή.
Οι αρχαιότεροι βωξίτες στην ΕΣΣΔ είναι γνωστοί από το κοίτασμα Bokson (Precambrian, Vendian). Οι βωξίτες της ομάδας των Βορείων Ουραλίων συνδέονται με κοιτάσματα Μέσης Δεβόνιου, ενώ οι βωξίτες του Μέσου Τιμάν συνδέονται με κοιτάσματα Μέσης και Άνω Δεβόν. Οι βωξίτες των κοιτασμάτων Iksinsky και Vislovsky εμφανίζονται στα κοιτάσματα του Κάτω Καρβονοφόρου.
Διαθέτει μεγάλα αποθέματα βωξίτη (κοιτάσματα στις επαρχίες Shandong, Henan, Gansu, Yunnan, Liaoning, Shaanxi κ.λπ.), (κοιτάσματα Halimba, Nyirad, Iskaszentgyorgy, Gant κ.λπ.), (κοιτάσματα Vlasenica, Drniš, Οροπέδιο Lika, Bijela Lipa , Obrovac, Niksic, Bijela Polana), κοιτάσματα βωξίτη είναι επίσης γνωστά στη ΛΔΚ.
Στις βιομηχανοποιημένες καπιταλιστικές και αναπτυσσόμενες χώρες, τα αποθέματα βωξίτη στις αρχές του 1982 ανέρχονταν σε περίπου 22 δισεκατομμύρια τόνους, συμπεριλαμβανομένων. αποδεδειγμένα 13,5 δισεκατομμύρια τόνοι Τα κύρια αποθέματα βωξίτη βρίσκονται στις αναπτυσσόμενες χώρες - περίπου το 75% (16,7 δισεκατομμύρια τόνοι). αποδεδειγμένα περίπου 75% (10,1 δισεκατομμύρια τόνοι). ΣΕ προηγμένες χώρεςΤα κοιτάσματα βωξίτη υψηλής ποιότητας είναι γνωστά με τη μορφή καλυμμάτων λατερίτη στην Αυστραλία. Το μερίδιό τους στα συνολικά αποθεματικά είναι περίπου 20%. Το μεγαλύτερο μέρος των κοιτασμάτων βωξίτη βρίσκεται σε ελάχιστα εξερευνημένες περιοχές τροπικών χωρών, επομένως αναμένεται ότι η τάση των αποθεμάτων να αυξάνονται ταχύτερα από την παραγωγή θα συνεχιστεί.
Το 1974 δημιουργήθηκε η Διεθνής Ένωση Χωρών Εξόρυξης Βωξίτη. Αρχικά περιλάμβανε:
Δείτε επίσης Βιομηχανία αλουμινίου.
BOXITES [καλείται περιοχή Les Baux στη νότια Γαλλία, όπου ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά κοιτάσματα βωξίτη], βωξίτης, αποτελούμενο κυρίως από υδροξείδια αλουμινίου (γέλη αλουμινίου, γιβσίτης, βοεμίτης, διασπορές κ.λπ.), οξείδια και υδροξείδια σιδήρου και ορυκτών αργίλου. Το χρώμα είναι κόκκινο σε διάφορες αποχρώσεις, καφέ-καφέ, λιγότερο συχνά λευκό, κίτρινο, γκρι (προς μαύρο). Βρίσκονται με τη μορφή πυκνών (βραχωδών) ή πορωδών σχηματισμών, καθώς και με τη μορφή χαλαρών γήινων και αργιλωδών μαζών. Ανάλογα με τη δομή τους, ταξινομούνται σε κλαστικές (πελίτης, ψαμμίτης, χαλίκι, συσσωματώματα) και σκυροδέματα (οολιθικά, πισολιθικά, ψυχανθή). κατά υφή - ομοιογενείς, στρώσεις και άλλοι βωξίτες. Η πυκνότητα ποικίλλει από 1800 kg/m 3 (χαλαρό) έως 3200 kg/m 3 (βραχώδης). Σύμφωνα με την κυρίαρχη σύσταση των ορυκτών, οι βωξίτες διακρίνονται: μονοϋδροξείδιο (διασπορία, βοιμίτης), τριυδροξείδιο (γιμπσίτης) και μικτή σύσταση (διασπορά-βοεμίτης, μποεμίτης-γιβσίτης, χαμοσίτης-βοεμίτης, χαμοσίτης-γιβσίτης, γιβψίτης-καολινίτης, γαιθίτης-χαμοσίτης. μποημίτης, κλπ.).
Οι βωξίτες σχηματίζονται κατά τη διάρκεια βαθιών χημικών μετασχηματισμών (λατεριτοποίησης) αργιλιοπυριτικών πετρωμάτων σε υγρό τροπικό κλίμα (λατεριτικοί ή υπολειπόμενοι βωξίτες) ή κατά τη μεταφορά λατεριτικών προϊόντων καιρικών συνθηκών και την επανααπόθεσή τους (ιζηματογενείς βωξίτες). Ως αποτέλεσμα της υπέρθεσης αυτών των διεργασιών, σχηματίζονται βωξίτες μικτού (πολυγονικού) τύπου. Οι εναποθέσεις είναι σε σχήμα φύλλου, σε σχήμα φακού ή ακανόνιστου σχήματος (καρστικές τσέπες). Η ποιότητα των λατεριτικών βωξιτών είναι συνήθως υψηλή (50% $\ce(Al_2O_3)$ και υψηλότερη), οι ιζηματογενείς βωξίτες μπορεί να κυμαίνεται από υψηλής ποιότητας (55–75% $\ce(Al_2O_3)$) έως υποτυπώδεις (λιγότερο από 37% $\ce (Al_2O_3)$ ). Στη Ρωσία, οι απαιτήσεις ποιότητας για τον εξορυσσόμενο (εμπορικό) βωξίτη καθορίζονται από την GOST, καθώς και τους συμβατικούς όρους μεταξύ προμηθευτών και καταναλωτών. Ανάλογα με την αναλογία (κατά βάρος) περιεκτικότητας σε αλουμίνα και πυρίτιο (το λεγόμενο στοιχείο πυριτίου), ο βωξίτης χωρίζεται σε 8 ποιότητες. Για τη χαμηλότερη ποιότητα (B-6, 2η τάξη), η μονάδα πυριτίου πρέπει να είναι πάνω από 2 με περιεκτικότητα σε αλουμίνα τουλάχιστον 37% για βωξίτες υψηλής ποιότητας (B-0, B-00). 10 με περιεκτικότητα σε αλουμίνα 50% και άνω. Στις ξένες ταξινομήσεις, ο βωξίτης με συντελεστή πυριτίου άνω του 7 ταξινομείται ως υψηλής ποιότητας.
Τα κοιτάσματα βωξίτη ανάλογα με τα αποθέματα χωρίζονται σε μεγάλα (πάνω από 50 εκατομμύρια τόνους), μεσαία (5–50 εκατομμύρια τόνους) και μικρά (έως 5 εκατομμύρια τόνους). Τα αποθέματα του μεγαλύτερου κοιτάσματος στον κόσμο, του Boke (Γουινέα), υπολογίζονται σε 2,5 δισεκατομμύρια τόνους, το 83,7% των αποθεμάτων συγκεντρώνεται σε λατεριτικά κοιτάσματα, το 9,5% σε πολυγονιδιακά κοιτάσματα και το 6,8% σε ιζηματογενή κοιτάσματα.
Τα κοιτάσματα βωξίτη έχουν διερευνηθεί σε περισσότερες από 50 χώρες σε όλο τον κόσμο. Τα συνολικά αποθέματα βωξίτη υπολογίζονται σε 29,3 δισεκατομμύρια τόνους, τα επιβεβαιωμένα αποθέματα σε 18,5 δισεκατομμύρια τόνους (2ο μισό της δεκαετίας του 2000). Τα μεγαλύτερα επιβεβαιωμένα αποθέματα είναι: Γουινέα (7,4 δισεκατομμύρια τόνοι, πάνω από το 40% των παγκόσμιων αποθεμάτων), Τζαμάικα (2 δισεκατομμύρια τόνοι, 10,8%), Βραζιλία (1,9 δισεκατομμύρια τόνοι, 10,3%), Αυστραλία (1,8 δισεκατομμύρια τόνοι, 9,7%) , Ινδία (0,77 δισεκατομμύρια τόνοι· 4,2%), Γουιάνα (0,7 δισεκατομμύρια τόνοι· 3,8%), Ελλάδα (0,6 δισεκατομμύρια τόνοι· 3,2%), Σουρινάμ (0,58 δισεκατομμύρια τόνοι· 3,1%), Κίνα (0,53 δισεκατομμύρια τόνοι· 2,8 %). Η μεγαλύτερη επαρχία βωξίτη στον κόσμο είναι η επαρχία βωξίτη της Δυτικής Αφρικής (ή Γουινέα).
Στη Ρωσία, τα συνολικά αποθέματα βωξίτη είναι πάνω από 1,4 δισεκατομμύρια τόνοι, τα αποδεδειγμένα αποθέματα είναι πάνω από 1,1 δισεκατομμύρια τόνοι (αρχές 2013). Υπάρχουν 57 κοιτάσματα (συμπεριλαμβανομένων 4 μεγάλων και 7 μεσαίων). Τα κύρια αποθέματα βωξίτη συγκεντρώνονται στην περιοχή Sverdlovsk (περίπου το 1/3 των αποθεμάτων της Ρωσικής Ομοσπονδίας· ιζηματογενή κοιτάσματα της περιοχής βωξίτη του Βορείου Ουραλίου - μεγάλο Cheremukhovskoye, μεσαίο - Krasnaya Shapochka, Kalinskoye, Novokalinskoye), το Komi Δημοκρατία (26% των αποθεμάτων της Ρωσικής Ομοσπονδίας, πολυγονιδιακά κοιτάσματα της ομάδας Vorykvinsky των ζωνών βωξίτη Timan - μεγάλα Vezhayu-Vorykvinskoye, μεσαία - Verkhneshugorskoye, Vostochnoye), περιοχή Arkhangelsk (18% των αποθεμάτων της Ρωσικής Ομοσπονδίας). μεγάλο ιζηματογενές κοίτασμα Iksinsky), περιοχή Belgorod (περίπου 16% των αποθεμάτων της Ρωσικής Ομοσπονδίας· μεγάλο κοίτασμα λατερίτη Vislovskoye, μεσαίο - Melikhovo-Shebekinskoye). Αποθέματα βωξίτη έχουν επίσης εντοπιστεί στα εδάφη Krasnoyarsk και Altai, στην περιοχή Kemerovo, στη Δημοκρατία του Bashkortostan, Περιφέρεια Λένινγκραντ. Τα μεταλλεύματα από ρωσικά κοιτάσματα, σε σύγκριση με τα ξένα ανάλογα, είναι χαμηλότερης ποιότητας και πιο δύσκολες συνθήκες ανάπτυξης. Τα πλουσιότερα μεταλλεύματα ($\ce(Al_2O_3)$ 56%) στα κοιτάσματα Βόρεια Ουράλια; Το μεγαλύτερο (περίπου 18% των ρωσικών αποθεμάτων) κοίτασμα Iksinsky αποτελείται από βωξίτες χαμηλής ποιότητας.
Η παγκόσμια παραγωγή βωξίτη ξεπέρασε τους 196 εκατομμύρια τόνους/έτος (2ο μισό της δεκαετίας του 2000). Κύριες χώρες παραγωγής: Αυστραλία (62,6 εκατομμύρια τόνοι/έτος), Κίνα (27 εκατομμύρια τόνοι/έτος), Βραζιλία (22,8 εκατομμύρια τόνοι/έτος), Γουινέα (18,2 εκατομμύρια τόνοι/έτος), Τζαμάικα (14,9 εκατομμύρια τόνοι/έτος), Ινδία (13,9 εκατ. τόνοι/έτος). Στη Ρωσία, η εξόρυξη βωξίτη από το υπέδαφος το 2012 ανήλθε σε 5,14 εκατομμύρια τόνους. Αναπτύχθηκαν 9 κοιτάσματα, 6 από αυτά στην περιοχή Sverdlovsk.
Η αλουμίνα και το αλουμίνιο εξάγονται από βωξίτη. Ο βωξίτης χρησιμοποιείται επίσης στην παραγωγή χρωμάτων, τεχνητών λειαντικών (ηλεκτροκορούνδιο), ως ροές στη σιδηρούχα μεταλλουργία και ροφητές για τον καθαρισμό των προϊόντων πετρελαίου από διάφορες ακαθαρσίες. βωξίτες χαμηλής περιεκτικότητας σε σίδηρο - για την παραγωγή πυρίμαχων υλικών υψηλής αλουμίνας, τσιμέντων ταχείας σκλήρυνσης κ.λπ. Οι βωξίτες είναι σύνθετες πρώτες ύλες. εκτός από αλουμίνιο και σίδηρο, περιέχουν γάλλιο, καθώς και τιτάνιο, χρώμιο, ζιρκόνιο, νιόβιο και στοιχεία σπάνιων γαιών.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ο βωξίτης περιέχει διάφορους συνδυασμούςέως και 100 στοιχεία του περιοδικού πίνακα. Ο αριθμός των ορυκτών είναι επίσης κοντά στα 100. Από τεχνολογική άποψη, όλα τα ορυκτά βωξίτη μπορούν να χωριστούν σε τρεις ομάδες. Το πρώτο περιλαμβάνει ορυκτά που περιέχουν αλουμίνιο - gibbsite, boehmite, diaspore. Το δεύτερο περιλαμβάνει ορυκτά που περιπλέκουν ή διαταράσσουν την τεχνολογία παραγωγής αλουμίνας. Πρόκειται για ορυκτά που περιέχουν πυρίτιο, διάφορα πυριτικά και αργιλοπυριτικά, ανθρακικά, σουλφίδια και οργανικές ουσίες. Η τρίτη ομάδα είναι οι ενώσεις έρματος, οι οποίες δεν υφίστανται αλλαγές κατά την τεχνολογική επεξεργασία και απομακρύνονται από τον τεχνολογικό κύκλο με τη μορφή λάσπης. Αυτά περιλαμβάνουν οξείδια σιδήρου και ενώσεις που περιέχουν τιτάνιο. Πρέπει να σημειωθεί ότι αυτή η διαίρεση είναι αυθαίρετη, καθώς δεν λαμβάνει υπόψη όλες τις ιδιότητες των ορυκτών, καθώς και το γεγονός ότι υπό διαφορετικές συνθήκες παραγωγής η συμπεριφορά των ορυκτών μπορεί να είναι ακριβώς η αντίθετη. Για παράδειγμα, ο ορυκτός ασβεστίτης (CaCO3), που είναι μια επιβλαβής πρόσμειξη στη διαδικασία Bayer, μετατρέπεται σε χρήσιμο συστατικό στη μέθοδο πυροσυσσωμάτωσης κ.λπ.
Ορυκτά βωξίτη που περιέχουν πυρίτιο και η συμπεριφορά έκπλυσης τους.Η περιεκτικότητα σε πυρίτιο (SiO2) στον βωξίτη ποικίλλει ευρέως (2-20%) και χαρακτηρίζεται από τη μονάδα πυριτίου. Το πυρίτιο στον βωξίτη βρίσκεται σε ελεύθερη και δεσμευμένη μορφή. Ορυκτά βωξίτη που περιέχουν πυρίτιο περιλαμβάνουν οπάλιο SiO2*H2O, χαλκηδόνιο SiO2, α-χαλαζία SiO2, καθώς και διάφορα αργιλοπυριτικά και πυριτικά άλατα (καολινίτης Al2O3*2SiO2*2H2O, χαμοσίτης (Mg, Al, Fe)12 [(Si, Al)8O ](ΟΗ)16 και άλλα ορυκτά). Σύμφωνα με την αντιδραστικότητα της διάλυσης σε διαλύματα αλκαλικού αργιλικού, τα ορυκτά που περιέχουν πυρίτιο μπορούν να διαταχθούν ως εξής: υδρογέλη πυριτίου - ορυκτό οπάλιο - ορυκτά καολίνη - χαλαζίας.
Καολινίτης- το κύριο ορυκτό του βωξίτη που περιέχει πυρίτιο. Η ομάδα του περιλαμβάνει επίσης το dikkit και το nacrite.
Οι καμπύλες θέρμανσης αυτού του ορυκτού έχουν 2 ενδόθερμες επιδράσεις στην περιοχή από 400 έως 600 °C και μία εξώθερμη επίδραση στους 900 °C. Σε ορυκτά με διαταραγμένη δομή, μια άλλη ενδόθερμη επίδραση εμφανίζεται στους 100-200 °C.
Όταν θερμαίνεται, συμβαίνουν οι ακόλουθοι μετασχηματισμοί:
Όταν θερμαίνεται, ο καολινίτης μετατρέπεται σε μετακαολινίτη, στη συνέχεια σε σπινέλιο πυριτίου και το τελικό προϊόν είναι μουλλίτης με κρυσταλλική πέτρα.
Ο καολινίτης και τα ορυκτά της ομάδας του αλληλεπιδρούν με διαλύματα αλκαλίου-αλουμινίου για να σχηματίσουν πυριτικό νάτριο υδροαλουμίνας (βλ. τύπο (4.9)). Η ένταση της διάλυσής του εξαρτάται από τη συγκέντρωση του διαλύματος αλκαλίου-αργιλικού και τη θερμοκρασία του. Έτσι, όταν η περιεκτικότητα σε Na2O αυξάνεται από 120 σε 220 g/l σε θερμοκρασία διεργασίας 105 °C, ο καολινίτης διαλύεται πλήρως. Η μείωση της θερμοκρασίας του διαλύματος αργιλικού στους 70 °C, σε σύγκριση με τους 105 °C, οδηγεί σε απότομη μείωση της διαλυτότητας του ορυκτού. Υπό τις συνθήκες της υδροχημικής μεθόδου Bayer, τα ορυκτά καολίνη αποσυντίθενται πρώτα.
Χαλαζίαςσυνήθως περιλαμβάνεται στον βωξίτη με τη μορφή α-τροποποίησης: α-SiO2. Η περιεκτικότητά του σε βωξίτη είναι μεταβλητή και κυμαίνεται από 3 έως 11%. Υπάρχουν αντικρουόμενες πληροφορίες σχετικά με τη συμπεριφορά του χαλαζία σε αλκαλικά διαλύματα. Ειδικότερα, οι συγγραφείς F.F. Wolf και O.I. Ο Pudovkin πιστεύει ότι το α-SiO2 δεν διαλύεται σε ισχυρά αλκαλο-αργιλικά διαλύματα με συγκέντρωση Na2O 300 g/l και καυστικό μέτρο του διαλύματος 4-7 μονάδες. Σύμφωνα με άλλους ερευνητές, με επαρκώς λεπτή άλεση, η διαλυτότητα του χαλαζία δεν είναι κατώτερη από τη διαλυτότητα της γέλης πυριτικού οξέος. Στη συνέχεια, χρησιμοποιώντας ηλεκτρονικό μικροσκόπιο, οι συγγραφείς S.I. Kuznetsov και άλλοι έδειξαν ότι μεμονωμένοι κρύσταλλοι α-SiO2 διαλύονται σε αλκαλικά διαλύματα ήδη στους 100 °C. Έτσι, ο χαλαζίας υπό τις συνθήκες της υδροχημικής μεθόδου Bayer είναι ένα ενεργό συστατικό. Σε υψηλές θερμοκρασίες (220-230 °C) κατά την έκπλυση του βωξίτη σε αυτόκλειστο, ο χαλαζίας διαλύεται πλήρως.
Χαμοσίτης(Fe2+, Mg)23 * (Fe3+, Al)0,7 * (Si1,4*Al0,6)O5 * (OH)4 - αυτό το ορυκτό ανήκει στην ομάδα των στρωματοποιημένων αργιλοπυριτικών. Συχνά ο όρος «χαμοσίτης» αναφέρεται σε χλωρίτη σιδήρου. Στις πρώτες ύλες που περιέχουν αλουμίνα, ο βωξίτης είναι επίσης το κύριο ορυκτό που περιέχει πυρίτιο. Συναντάται συχνότερα στα κοιτάσματα βωξίτη των SUBR, Timan και YuUBR. Η χημική σύσταση των χαμοσιτών είναι πολύ μεταβλητή. Υπάρχουν χαμοσίτες με επικράτηση δισθενούς και τρισθενούς σιδήρου.
Η περιεκτικότητα των κύριων συστατικών σε αυτά ποικίλλει εντός των εξής ορίων: SiO2 = 18-33%, Al2O3 = 20-30%, Fe2O3 = 1-18%, FeO = 2-39%, MgO = 0,6-6,5%, H2O = 7-11%.
Διαπιστώθηκε πειραματικά ότι σε διαλύματα αργιλικού στη διεργασία Bayer, η διαλυτότητα του χαμοσίτη εξαρτάται από τη χημική και ορυκτολογική του σύσταση. Συγκεκριμένα, βαθιά οξειδωμένος χαμοσίτης που περιέχει FeO ≤ 1% διαλύεται κατά 96% σε 4 ώρες ήδη στους 95 °C. Ο χαμοσίτης χαμηλής οξείδωσης με περιεκτικότητα σε FeO περίπου 11,5% στις ίδιες συνθήκες διαλύεται κατά 25-35%.
Η αλληλεπίδραση του χαμοσίτη με το NaOH μπορεί να περιγραφεί από την ακόλουθη αντίδραση:
Αυτή η αντίδραση μπορεί να είναι ένας από τους λόγους για την αύξηση της πίεσης στα αυτόκλειστα και την εμφάνιση δισθενούς σιδήρου στα διαλύματα. Διαπιστώθηκε ότι κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας ενός νέου τύπου πρώτης ύλης - του βωξίτη Timan στα μεταλλουργεία αλουμινίου Ural, ο αριθμός των φυσαλίδων σε μπαταρίες αυτόκλειστου αυξήθηκε απότομα, γεγονός που επιβεβαιώνει επίσης την εκδοχή της αποσύνθεσης χαμοσιτών και χλωριτών κατά την έκπλυση.
Πρέπει να σημειωθεί ότι η απελευθέρωση υδρογόνου κατά τη διάρκεια αυτής της αντίδρασης μπορεί να είναι επικίνδυνη.
Η διαδικασία μετατροπής του πυριτίου βωξίτη σε GASN λαμβάνει χώρα σε 2 στάδια (Εικ. 4.12):
1) διάλυση πυριτίου σε διάλυμα αλκαλικού αργιλικού (βλ. τύπο (4.6)).
2) κρυστάλλωση GASN από διάλυμα (βλέπε τύπους (4.7), (4.8)). Η διαλυτότητα του GASN μειώνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας για το λόγο αυτό, τα αργιλοπυριτικά διαλύματα είναι καλύτερα και βαθύτερα αποπυριτοποιημένα όταν η διαδικασία πραγματοποιείται σε θερμοκρασίες 150-170 °C.
Οι περισσότεροι ερευνητές πιστεύουν ότι χημική σύνθεσηΤο HASN που απελευθερώνεται δεν είναι σταθερό, εξαρτάται από τη θερμοκρασία, τη σύσταση και τη συγκέντρωση του διαλύματος αργιλικού και αντιστοιχεί στον συμβατικό τύπο nNа2O*Al2O3*(1,4-2)SiO2*xH2O. Αυτό το αργιλοπυριτικό, στη σύνθεση και τη μορφή του, ανήκει σε ένα φυσικό ορυκτό που ονομάζεται «σοδαλίτης»: 7(Na2O*Al2O3*SiO2)*2NaAlO2*nH2O.
Ο σχηματισμός αδιάλυτων ενώσεων με πυρίτιο προκαλεί τις κύριες απώλειες οξειδίου του αργιλίου και αλκαλίων με κόκκινη λάσπη με τη μορφή HASN (βλ. τύπο (3.4) - απώλειες Na2O και Al2O3 με τη μορφή nNa2O*Al2O3*(1.4-2)SiO2* xH2O).
Το πυρίτιο (SiO2) είναι μια από τις πιο επιβλαβείς ακαθαρσίες κατά την επεξεργασία του βωξίτη με τη μέθοδο Bayer. Εξ ου και ο περιορισμός στη χρήση βωξίτη με μονάδα χαμηλού πυριτίου, μικρότερη από 7-8 μονάδες.
Παρουσία ασβέστη, μέρος του πυριτίου βωξίτη συνδέεται σε μια νέα ένωση που ονομάζεται «υδρογαρνάτης αλουμινίου» (3CaO*Al2O3*0.55SiO2*5.5H2O), η οποία οδηγεί σε μείωση των απωλειών αλκαλίων με την κόκκινη λάσπη. Σε αυτή την περίπτωση, εμφανίζεται η ακόλουθη χημική αντίδραση:
Για παράδειγμα, κατά την έκπλυση βωξίτη του Βορείου Ουραλίου χωρίς προσθήκη ασβέστη, σχηματίζεται κόκκινη λάσπη με περιεκτικότητα σε Na2O 6 έως 8%. Κατά την προσθήκη 3 wt.% CaO σε αυτόν τον πολτό βωξίτη, η περιεκτικότητα σε αλκάλια στην κόκκινη λάσπη μειώνεται στο 3-4%.
Ο ρυθμός και η πληρότητα της διάλυσης του ελεύθερου χαλαζία εξαρτάται από το μέγεθος των σωματιδίων, τη συγκέντρωση του διαλύματος αργιλικού και τη θερμοκρασία της διεργασίας (βλ. Εικ. 4.13, 4.14). Το άμορφο πυρίτιο και η γέλη του διαλύονται πιο γρήγορα σε καυστικά αλκάλια από τον χαλαζία. Ο χονδρόκοκκος χαλαζίας διαλύεται πιο αργά από τον πολύ διασκορπισμένο χαλαζία.
Η διάλυση ορυκτών πυριτίου και η απελευθέρωση αδιάλυτων ενώσεων GASN από διαλύματα αργιλικού κατά τη διαδικασία έκπλυσης οδηγεί σε υπερανάπτυξη του εξοπλισμού ανταλλαγής θερμότητας κατά τη θέρμανση βωξίτη με ένα κυκλοφορούν διάλυμα σε εναλλάκτες θερμότητας, καθώς και σε απώλειες χρήσιμων συστατικών. Επομένως, για να αποδυναμωθεί αυτή η επιβλαβής επίδραση, συνιστάται η διατήρηση του πολτού βωξίτη σε υγρούς αναμικτήρες σε θερμοκρασία 100 ° C για 4-6 ώρες πριν από τη θέρμανση. Αυτό οδηγεί στη δημιουργία συνθηκών για τη μεταφορά του διαλυτού μέρους του πυριτίου βωξίτη σε υδροαργιλοπυριτικό νάτριο ακόμη και πριν από την έκπλυση των κύριων ορυκτών βωξίτη που περιέχουν αλουμίνιο.
Ενδιαφέρουσες καμπύλες λήφθηκαν από τον I.S. Ο Lileev όταν μελέτησε τη συμπεριφορά του διαλυμένου πυριτίου σε διαλύματα αργιλικού χαμηλού συντελεστή με αk = 1,7 στους t = 70 °C. Τρεις περιοχές της κατάστασης του πυριτίου προσδιορίστηκαν σαφώς (βλ. Εικ. 4.15). Η περιοχή I είναι η περιοχή της κατάστασης ισορροπίας του διαλύματος. Η περιοχή II, που οριοθετείται στο διάγραμμα κατάστασης από τη γραμμή ισορροπίας (OS), είναι η περιοχή της κατάστασης ισορροπίας του πυριτίου και η οριακή γραμμή υπερκορεσμού (OA), που ονομάζεται μετασταθερή περιοχή. Ένα διάλυμα στη μετασταθερή περιοχή μπορεί να παραμείνει σε κατάσταση ασταθούς ισορροπίας για οποιοδήποτε χρονικό διάστημα, διατηρώντας το πυρίτιο. Η περιοχή III ανήκει στην ασταθή περιοχή και είναι απολύτως ασταθής. Η ύπαρξη σε αυτήν την περιοχή οδηγεί σε αυθόρμητη (αυθόρμητη) κρυστάλλωση του GASN. Στη συνέχεια, η συμπεριφορά του πυριτίου μελετήθηκε υπό τις ίδιες συνθήκες, αλλά μόνο στην περιοχή των αυξημένων συγκεντρώσεων αλουμίνας στο διάλυμα. Χάρη στον μέσο όρο και την προσέγγιση των ληφθέντων πειραματικών δεδομένων, κατέστη δυνατή η εξαγωγή εξισώσεων για τον περιορισμό αυτών των περιοχών.
Με παρέκταση πειραματικών δεδομένων σχετικά με τη συμπεριφορά του πυριτίου σε πυκνά διαλύματα αργιλικού, λήφθηκαν μαθηματικά επεξεργασμένα αποτελέσματα της συμπεριφοράς του πυριτίου σε διάλυμα και προσδιορίστηκε σαφώς η περιοχή της μετασταθερής κατάστασης του πυριτίου.
Το πρότυπο κατακράτησης πυριτίου στη μετασταθερή περιοχή επιβεβαιώθηκε επίσης σε διαλύματα με υψηλές συγκεντρώσεις αλουμίνας. Αποδείχθηκε επίσης ότι η αραίωση αυτών των συμπυκνωμένων διαλυμάτων σε γενικά αποδεκτές συγκεντρώσεις επιτρέπει στο πυρίτιο να παραμείνει στη μετασταθερή περιοχή (καμπύλη RH), η οποία επιτρέπει τον επακόλουθο διαχωρισμό της κόκκινης λάσπης από το αργιλοπυριτικό διάλυμα.
Περιοχή I: περιοχή της κατάστασης ισορροπίας του πυριτίου.
Περιοχή II: περιοχή της μετασταθερής κατάστασης του πυριτίου.
Περιοχή III: η περιοχή της ασταθούς κατάστασης του πυριτίου, στην οποία το πυρίτιο πρακτικά δεν συγκρατείται σε διάλυμα και απελευθερώνεται εντατικά από αυτό με τη μορφή HASN.
Οι εξαιρετικά υψηλές συγκεντρώσεις πυριτίου σε διαλύματα αργιλικού πρέπει να αντιμετωπίζονται κατά την έκπλυση μεταλλεύματος και κέικ. Η αποπυριτοποίηση διαλυμάτων αργιλικού μέσω GASN είναι δυνατή λόγω της εξαιρετικά χαμηλής περιεκτικότητας σε πυρίτιο (καμπύλη OS) στην περιοχή κατάστασης ισορροπίας. Η περιοχή πάνω από την καμπύλη ΟΑ είναι η περιοχή της ασταθούς κατάστασης του πυριτίου, όπου πρακτικά δεν μπορεί να συγκρατηθεί από το διάλυμα και απελευθερώνεται από αυτό.
Ορυκτά βωξίτη που περιέχουν σίδηρο και η συμπεριφορά έκπλυσης τους.Μόνιμοι σύντροφοι των κύριων ορυκτών που σχηματίζουν πετρώματα του βωξίτη - το οξείδιο του αργιλίου και το υδροξείδιο και ο καολινίτης - είναι ενώσεις σιδήρου. Τα ορυκτά βωξίτη που περιέχουν σίδηρο αντιπροσωπεύονται από τέσσερις κατηγορίες ενώσεων: οξείδια, σουλφίδια και θειικά, ανθρακικά και πυριτικά. Από την πρώτη, πιο κοινή κατηγορία ορυκτών, θα πρέπει να διακρίνονται ο αιματίτης και ο υδροαιματίτης, ο γαιθίτης και ο υδρογοηθίτης, ο λιμονίτης και η αιματογέλη, καθώς και ο μαγνητίτης και ο μαγκεμίτης. Έχει διαπιστωθεί ότι οι βωξίτες της διασπορίας είναι πλουσιότεροι σε σουλφίδια σε σύγκριση με τους βωξίτες βοημίτη-γιβσίτης και γιββσίτης. Τα ανθρακικά άλατα του σιδήρου είναι παρόντα κυρίως στους βωξίτες γιββσίτης.
Γκάιτε(α-FeOOH) είναι σταθερός σύντροφος του βωξίτη και είναι το κύριο ορυκτό του βωξίτη gibbsite στις τροπικές χώρες και τα κοιτάσματα της Μεσογείου. Το κρυσταλλικό πλέγμα του γαιθίτη είναι παρόμοιο με τη διασπορά, και το γ-FeOOH στη δομή του αντιστοιχεί στον βοημίτη.
Υπό τις συνθήκες της διαδικασίας Bayer, ο γαιθίτης σε αλκαλικά διαλύματα, αφυδατωμένος, μετατρέπεται σε αιματίτη α-Fe2O3. Χωρίς να επηρεάζει τη χημεία της διαδικασίας Bayer, ο γαιθίτης μπορεί να διαταράξει τη διαδικασία πήξης της κόκκινης λάσπης. Αυτό οφείλεται στην ικανότητά του να αφυδρογονώνει και να υδρογονώνει αναστρέψιμα. Εάν ο βωξίτης πυροδοτηθεί έως ότου ο ορυκτός γαιθίτης αφυδατωθεί πλήρως, η διαδικασία πήξης συμβαίνει χωρίς επιπλοκές.
Λεπιδοκροσίτης(γ-FeOOH) είναι ένα σπάνιο ορυκτό στους βωξίτες. Αυτό το ορυκτό είναι μια ασταθής ένωση και σε διαλύματα αλκαλικού αργιλικού άλατος ανακρυσταλλώνεται σε μαγκεμίτη - γ-, α-Fe2O3, Fe2O3. Αυτή η σύνδεση είναι μαγνητική.
Αιματίτης(α-Fe2O3) είναι το κύριο ορυκτό που περιέχει σίδηρο του βωξίτη SUBR. Η ποσότητα αιματίτη από τη συνολική περιεκτικότητα σε Fe2O3 στον βωξίτη είναι συχνά 80-90%. Ο αιματίτης είναι μέρος των φασολιών και της μάζας τσιμέντου. Συχνά διασπείρεται λεπτώς και βρίσκεται σε στενή σχέση με άλλα ορυκτά. Στον βωξίτη, ο αιματίτης είναι τόσο λεπτά διασκορπισμένος που μπορεί να διαχωριστεί καθαρή μορφήαποτυγχάνει. Ο τεχνητός αιματίτης μπορεί να ληφθεί με αφυδάτωση του γαιθίτη με θέρμανση ή επεξεργασία με αλκαλικό διάλυμα. Ο αιματίτης είναι πρακτικά αδιάλυτος σε διαλύματα αλκαλικού αργιλικού και αποτελεί πρόσμειξη έρματος στη διαδικασία Bayer. Ο αιματίτης είναι ασθενώς μαγνητικός και αυτό εξηγείται από την παρουσία σε αυτόν μικρής ποσότητας μαγνητίτη Fe3O4 και μαγεμίτη γ-Fe2O3.
Μαγκεμίτης(γ-Fe2O3) - εξαιρετικά μαγνητικό. ΣΕ φυσικές συνθήκεςβρίσκεται σε ιζηματογενή πετρώματα πλούσια σε οργανική ουσία. Μπορεί επίσης να ληφθεί με αφυδάτωση λεπιδοκροκίτη ή γαιθίτη. Όταν θερμαίνεται, μετατρέπεται μη αναστρέψιμα σε αιματίτη.
ΜαγνητίτηςΤο ((FeIIFeIII2)O4) είναι αδρανές συστατικό του βωξίτη και δεν αλληλεπιδρά με διαλύματα αλκαλίου-αλουμινίου.
Ανθρακικά άλατα σιδήρου.Το πιο κοινό ορυκτό είναι ο σιδερίτης FeСO3.
Βρίσκεται στους μονοένυδρους και βωξίτες γιββσίτης. Η ποσότητα του σε αυτούς τους βωξίτες είναι μεταβλητή. Η μέση περιεκτικότητα σε βωξίτες του κόκκινου Οκτωβρίου είναι 6%. Σε ορισμένες παρτίδες - έως και 30%. Ο σιδερίτης είναι σπάνια καθαρό ορυκτό. Περιέχει μαγγάνιο και μαγνήσιο σε αξιοσημείωτες ποσότητες (από 5 έως 30%). Η αντικατάσταση του σιδήρου με ασβέστιο γίνεται σε πιο περιορισμένες ποσότητες (έως 10%). Αυτό το ορυκτό είναι μια πολύ επιβλαβής ακαθαρσία, επειδή αλληλεπιδρά εντατικά και μη αναστρέψιμα με αλκαλικά διαλύματα, γεγονός που οδηγεί στην αποκαυστικοποίησή τους.
Ειδικότερα: FeCO3+ 2NaOH + H2O = NaCO3+ Fe(OH)3 + 1/2 H2.
Ο σχηματισμός υδρογόνου μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη πίεση στα αυτόκλειστα. Το Fe(OH)3 είναι ένα λεπτώς διασκορπισμένο κολλοειδές συστατικό της κόκκινης λάσπης, η παρουσία του στην κόκκινη λάσπη αυξάνει την κατανάλωση αλεύρου σίκαλης κατά τη διάρκεια της πήξης. Επιπλέον, τα αλκαλικά διαλύματα μολύνονται με δισθενή σίδηρο, η περιεκτικότητα του οποίου κυμαίνεται από 0,008 έως 0,725 g/l. Κατά την αποσύνθεση, ο σίδηρος απελευθερώνεται μαζί με το υδροξείδιο του αργιλίου και μειώνει την ποιότητα του προϊόντος που προκύπτει.
Ορυκτά θειούχου σιδήρου.Σχεδόν όλο το θείο (92-95%) στον βωξίτη αντιπροσωπεύεται από ορυκτά θειούχου σιδήρου: πυρίτης, μελνικοβίτης-πυρίτης, πυρροτίτης, μαρκασίτης, χαλκοπυρίτης.
Σύμφωνα με την αντιδραστικότητα της διάλυσης σε αλκαλικά διαλύματα, διατάσσονται στις ακόλουθες σειρές: μελνικοβίτης-πυρίτης → πυρροτίτης → μαρκασίτης → πυρίτης → χαλκοπυρίτης. Το πιο κοινό ορυκτό είναι ο πυρίτης (FeS2), ένας τυπικός εκπρόσωπος του θειούχου σιδήρου στον βωξίτη. Υπάρχει μια κολλοειδής ποικιλία: ο μελνικοβίτης. Σε διαλύματα αλκαλικού αργιλικού με τη μέθοδο Bayer, ο πυρίτης διαλύεται κατά 10-20%, και ο μελνικοβίτης κατά 100%. Είναι δυνατές ισομορφικές υποκαταστάσεις σιδήρου με νικέλιο και κοβάλτιο έως και 14-20%. Τα ορυκτά θειούχου σιδήρου έχουν αρνητική επίδραση στις διεργασίες Bayer και πυροσυσσωμάτωσης. Επομένως, υπάρχουν περιορισμοί στην περιεκτικότητα σε θείο στις πρώτες ύλες βωξίτη. Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι είναι οικονομικά αποδοτική η επεξεργασία βωξίτη με τη μέθοδο Bayer και τη μέθοδο πυροσυσσωμάτωσης με περιεκτικότητα σε θείο που δεν υπερβαίνει το 1%. Η παρουσία σουλφιδίων οδηγεί σε μη αναστρέψιμες απώλειες αλκαλίων με τη μορφή σουλφιδίων, πολυσουλφιδίων και θειικών νατρίου. Επί του παρόντος, έχουν αναπτυχθεί μέθοδοι για τον καθαρισμό διαλυμάτων αλκαλίου-αργιλικού από ακαθαρσίες θείου και σιδήρου με την προσθήκη οξειδίου του χαλκού ή του ψευδαργύρου στα διαλύματα.
Η χημική αντίδραση της αποσύνθεσης πυρίτη σε διαλύματα αλκαλικού αργιλικού παρουσιάζεται παρακάτω:
Η εξαγωγή του θείου σε διάλυμα εξαρτάται από την ορυκτολογική μορφή και τη δομή του θειούχου. Το Melnikovite έχει τη μεγαλύτερη αντιδραστικότητα. Η αποσύνθεση των θειούχων ορυκτών συμβαίνει κυρίως σε θερμοκρασίες πάνω από 180 °C και αυξάνεται με τη θέρμανση. Παρόμοιο αποτέλεσμα έχει και η αύξηση της συγκέντρωσης του αλκαλίου στο διάλυμα. Αυτό το πρόβλημαεμφανίζεται έντονα όταν παραλαμβάνεται για επεξεργασία βωξίτης με περιεκτικότητα σε θείο μεγαλύτερη από 1%. Με μια τέτοια περιεκτικότητα σε θείο, η μόλυνση των διαλυμάτων με σίδηρο αυξάνεται απότομα και η ποιότητα της προκύπτουσας αλουμίνας μειώνεται. Ο σίδηρος διοχετεύεται σε διάλυμα με τη μορφή της ένωσης Na2*2H2O - υδροξοθειοφερικό νάτριο. Επιπλέον, παρατηρήθηκε ότι η διάβρωση του εξοπλισμού αυξάνεται (η διάρκεια ζωής του εξοπλισμού ανταλλαγής θερμότητας που χρησιμοποιεί εξάτμιση μειώνεται από 4,5 χρόνια σε 9 μήνες). Οι αγωγοί καταστρέφονται επίσης γρήγορα.
V.V. Ο Grachev καθιέρωσε μια άμεση εξάρτηση της μόλυνσης των διαλυμάτων με σίδηρο από την περιεκτικότητα σε θειούχο θείο στο διάλυμα (βλ. Πίνακα 4.2).
Έτσι, αποδείχθηκε ότι όσο μεγαλύτερη περιεκτικότητα σε θειούχο θείο στο διάλυμα, τόσο περισσότερο διαλυμένο σίδηρο περιέχει. Στη συνέχεια, διαπιστώθηκε η παρουσία τεσσάρων μορφών θείου σε διαλύματα αλκαλικού αργιλικού: S2- - θειούχο, S2O3b2- - θειοθειικό, SO3b2- - θειικό, SO4b2- - θειικό.
Κατά την οξείδωση κατά τη διαδικασία έκπλυσης, συμβαίνουν οι ακόλουθες αλλαγές στις μεταβατικές μορφές του θείου:
S2- → S2О3в2- → SO3в2- → SO4в2-
Η συμπεριφορά αυτών των μορφών οξείδωσης του θείου κατά την έκπλυση θειούχων ορυκτών παρουσιάζεται στο Σχ. 4.16.
Η ενέργεια ενεργοποίησης για τη μετάβαση του θειούχου θείου σε διάφορες μορφές έχει υπολογιστεί και έχει παρακάτω τιμές: I. Еа = 2100 kJ/mol έως S2О3в2-; II. Еа = 4396 kJ/mol προς SO3в2-; III. Еа = 6007 kJ/mol προς SO4в2-.
Από τα δεδομένα που παρουσιάζονται είναι σαφές ότι το πρώτο στάδιο είναι το λιγότερο ενεργοβόρο και εμφανίζεται σε θερμοκρασίες κάτω των 100 °C. Έχει αποδειχθεί πειραματικά ότι η πλήρης οξείδωση του θειούχου θείου σε θειικό θείο απαιτεί ορισμένο χρόνο (βλ. Πίνακα 4.3).
Ο ρυθμός αλληλεπίδρασης εξαρτάται από την επιφάνεια επαφής και τη διαλυτότητα του οξυγόνου στο διάλυμα αργιλικού, δηλαδή, πρέπει να παρέχεται οξυγόνο πολύ υψηλής διασποράς.
Ο σίδηρος είναι αναπόσπαστος σύντροφος του θείου, βρίσκεται επίσης σε διαλύματα αργιλίου σε διάφορες μορφές και υφίσταται τις ακόλουθες αλλαγές κατά την οξείδωση του θείου:
2- - υδροξυθειικός σίδηρος (κόκκινο);
3- - δίνει τη λύση πράσινοςστους 25 °C.
Σύμπλεγμα 3-n - hydroxoaqua.
Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αποσύνθεσης, αυτό το σύμπλοκο υδροξοάκου σιδήρου κατακρημνίζεται με το υδροξείδιο του αργιλίου, εισάγοντας τον εαυτό του στο κρυσταλλικό πλέγμα του και μολύνει το προκύπτον υδροξείδιο με ακαθαρσίες σιδήρου, μειώνοντας περαιτέρω την ποιότητα της αλουμίνας που προκύπτει.
Τρόποι για την καταπολέμηση των θειούχων ορυκτών:
1) το ψήσιμο πάνω από 600 °C σας επιτρέπει να καταστρέψετε θειούχα ορυκτά και να αφαιρέσετε το μεγαλύτερο μέρος του θείου με τη μορφή αερίων, αλλά δεν μπορεί να επιτευχθεί πλήρης αφαίρεση του θείου.
2) επίπλευση πυρίτη πρώτων υλών βωξίτη (η επίπλευση πυρίτη με νερό και η επίπλευσή του σε διαλύματα αλκαλίου-αλουμινίου δοκιμάστηκαν πειραματικά στο Τμήμα Μεταλλουργίας ελαφρών μετάλλων UPI από τους F.F. Fedyaev, V.S. Shemyakin, V.V. Saltanov, κ.λπ.). Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκαν βιομηχανικές δοκιμές αυτής της τεχνολογίας στο εργοστάσιο συγκέντρωσης στην πόλη V. Pyshma και στο χυτήριο αλουμινίου Bogoslovsky. Ωστόσο, αυτή η τεχνολογία δεν έχει λάβει βιομηχανική εφαρμογή.
3) Ο ραδιομετρικός και φωτομετρικός εμπλουτισμός κατά την προετοιμασία του μεταλλεύματος των πρώτων υλών βωξίτη είναι σήμερα οι πιο υποσχόμενοι τομείς.
4) προσθήκη ZnO σε διαλύματα αργιλικού. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ZnS, το οποίο αφαιρεί το θειούχο θείο με την κόκκινη λάσπη. Η περιεκτικότητα σε σιδηρούχο σίδηρο στο διάλυμα μειώνεται απότομα. Για πρώτη φορά αυτή η τεχνολογία, που αναπτύχθηκε στο Τμήμα Μεταλλουργίας Ελαφρών Μετάλλων UPI V.V. Grachev, T.A. Uncoated και άλλα, χρησιμοποιήθηκε με επιτυχία στο Ural Aluminium Smelter στα μέσα της δεκαετίας του '70-80. τον περασμένο αιώνα.
Ορυκτά βωξίτη που περιέχουν τιτάνιο και η συμπεριφορά έκπλυσης τους.Το οξείδιο του τιτανίου TiO2 περιέχεται σε όλους τους βωξίτες, τόσο σε ελεύθερη μορφή όσο και σε διάφορες χημικές ενώσεις. Η συνολική ποσότητα TiO2 στον βωξίτη είναι μεταβλητή και κυμαίνεται από 1 έως 10%. Συγκεκριμένα, σε βωξίτες του κοιτάσματος Altai - 2-4% TiO2, Krasnooktyabrsky - 1,5-2,5% TiO2, Tatar - 2-10% TiO2, Gayansky - 1-2% TiO2.
Τα κύρια ορυκτά τιτανίου: ανατάση, ρουτίλιο, περιστασιακά μπρουκίτης, ιλμενίτης. σπανιότερα σφαίρα, τιτανομαγνητίτης, περοβσκίτης.
Ρουτίλιο(TiO2) είναι ένα κοινό ορυκτό στον βωξίτη. Σε ορισμένες περιπτώσεις, υπάρχουν έως και 8-10% Fe(II) και Fe(III). Το ρουτίλιο είναι ο φορέας του ουρανίου και του θορίου στον βωξίτη. Σε αλκαλικά διαλύματα, το ρουτίλιο μπορεί να σχηματίσει μια σειρά από ενώσεις όπως τιτανικό νάτριο και πυριτικά άλατα. Παρουσία ασβέστη, σχηματίζεται μια ένωση περοβσκίτη - CaO*TiO2. Χημικά, το ρουτίλιο είναι λιγότερο δραστικό από την ανατάση.
Ανατάζ(TiO2) είναι το πιο κοινό ορυκτό τιτανίου στον βωξίτη. Περιέχει έως και 1% σίδηρο και κασσίτερο. Η δομή της ανατάσης είναι παρόμοια με το ρουτίλιο και οι διαφορές έγκεινται στη διαφορετική διάταξη των οκτάεδρων [TiO6]. Στις τεχνολογικές διαδικασίες παραγωγής αλουμίνας, χρησιμεύει ως πηγή απωλειών αλκαλίων λόγω του σχηματισμού τιτανικού νατρίου. Παρουσία οξειδίου του ασβεστίου, ο περοβσκίτης κρυσταλλώνεται. Με την αύξηση της θερμοκρασίας, η δραστηριότητα της ανατάσης αυξάνεται απότομα.
Ιλμενίτης(FeO*TiO2) - είναι μέρος της μάζας του βωξίτη με τσιμέντο. Ο ιλμενίτης είναι αδρανής στη διαδικασία της Bayer.
Σφαίνη(CaO*TiO2*SiO2) - στους βωξίτες, το SUBR υπάρχει με τη μορφή μεγάλων μεμονωμένων κόκκων ή συσσωρεύσεων μικρών κόκκων με μη ανεπτυγμένες άκρες. Το χρώμα είναι κιτρινοπράσινο ή καφέ-γκρι. Η σφαίνη βρίσκεται επίσης στην τσιμεντική μάζα του βωξίτη, σπανιότερα στα φασόλια. Στην τεχνολογική διαδικασία, η σφαίρα είναι επίσης αδρανής.
Τιτανομαγνητίτης(TiO2*Fe3O4) - συναντάται συχνότερα σε βωξίτες διασπορίου-βοημίτη με τη μορφή εγκλεισμάτων σε μεγάλους μαύρους κρυστάλλους με μεταλλική λάμψη. Το ορυκτό είναι αδρανές στην τεχνολογική διαδικασία.
Η συμπεριφορά των ορυκτών τιτανίου κατά την έκπλυση βωξίτη μελετήθηκε για πρώτη φορά στο VAMI. Τα δεδομένα που ελήφθησαν έδειξαν ότι όταν το τεχνητά λαμβανόμενο ρουτίλιο υποβλήθηκε σε επεξεργασία με αλκαλικό ή αργιλικό διάλυμα, η περιεκτικότητα σε TiO2 στο διάλυμα αποδείχθηκε ασήμαντη - από 12 έως 100 mg/l (βλ. Εικ. 4.17).
Με την παρουσία πρόσθετου ασβέστη, η περιεκτικότητα σε TiO2 στο διάλυμα δεν ανιχνεύεται.
Αργότερα διαπιστώθηκε ότι η προσθήκη TiO2 κατά την έκπλυση του βωξίτη του Βορείου Ουραλίου, καθώς και της καθαρής διασποράς και του μποημίτη, μειώνει την εξαγωγή αλουμίνας στο διάλυμα (Εικ. 4.17, 4.18). Παρουσία ασβέστη, που εισάγεται με βάση την αναλογία CaO:TiO2≥1, η προσθήκη TiO2 δεν μειώνει την απόδοση της αλουμίνας στο διάλυμα. Ο ρόλος του ασβέστη σε αυτή την περίπτωση μειώνεται στο σχηματισμό τιτανικού ασβεστίου: 2CaO*TiO2*nH2O.
Κατά τη διάρκεια του πειράματος, παρατηρήθηκε ότι όταν η διασπορά διαλύεται σε διάλυμα αλκαλικού αργιλικού άλατος παρουσία TiO2, τα τοιχώματα των αυτόκλειστων καλύπτονται με μια στερεά λευκή επικάλυψη, η οποία δεν ξεπλένεται με νερό. Η χημική ανάλυση και η ανάλυση ακτίνων Χ αυτής της πλάκας έδειξε ότι είναι αδιάλυτο μετατιτανικό νάτριο - NaНТiO3.
TiO2 + NaOH = NaНТiO3
TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3 + H2O
Na2ТiO3 + Н2О = NaНТiO3 + NaOH
Με βάση αυτό, υποτέθηκε ότι το ίδιο φιλμ θα μπορούσε να καλύψει κρυστάλλους διασποράς ή βοημίτη. Το πάχος του καθορίστηκε ότι είναι 18 angstroms. Αιχμηρός αρνητικό αντίκτυποτο τιτάνιο στη διάλυση της διασποράς φαίνεται στο Σχ. 4.19.
Έτσι, φαίνεται η αρνητική επίδραση του οξειδίου του τιτανίου στη διάλυση της διασποράς και του βοημίτη. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι μια προστατευτική μεμβράνη μετατιτανικού νατρίου έχει χρόνο να σχηματιστεί στον κρύσταλλο ήδη κατά τη θέρμανση του πολτού σε χαμηλότερη θερμοκρασία από τη θερμοκρασία έκπλυσης του βωξίτη διασπορίου, δηλαδή πριν από την αξιοσημείωτη διάλυση του ορυκτού της διασποράς και του βοημίτη. . Με παρατεταμένη ανάδευση, τα σωματίδια που συνθέτουν το φιλμ συσσωματώνονται σε μεγαλύτερες νιφάδες, το φιλμ καταστρέφεται και ο ρυθμός διάλυσης της διασποράς και του βοημίτη αυξάνεται. Δύο μορφές τιτανικού νατρίου έχουν καθιερωθεί:
1) Na2O*3TiO2*2.5H2O - βελονοειδείς κρύσταλλοι που λαμβάνονται σε διαλύματα με συγκεντρώσεις Na20R έως 400 g/l.
2) 3Na2O*5TiO2*3H2O - μικροί ισοαξονικοί κρύσταλλοι που λαμβάνονται σε διαλύματα με συγκέντρωση Na2O μεγαλύτερη από 400 g/l.
Αργότερα, οι ενώσεις τιτανίου 5Fe2O3*TiO2*Al2O3 και 8Fe2O3*6Al2O3*TiO2*SiO2 ανακαλύφθηκαν στην κόκκινη λάσπη των ουγγρικών εργοστασίων, τα οποία ονομάζονταν «Dorr sands».
Ακολουθεί μια σειρά από δραστηριότητες διάλυσης των κύριων ορυκτών τιτανίου σε διαλύματα αλκαλικού αργιλικού:
Γέλη TiO2 → ανατάση → ρουτίλιο
Προς το παρόν, ο βωξίτης με την ακόλουθη περιεκτικότητα σε οξείδιο του τιτανίου στην πρώτη ύλη παρέχεται στα μεταλλουργεία αλουμινίου Ural: SUBR - 1,5-2% TiO2, Middle Timan βωξίτης - 3-4% TiO2. Επιπλέον, στον βωξίτη Subrovsky, το ορυκτό τιτανίου παρουσιάζεται με τη μορφή ανατάσης και στον βωξίτη Μέσο Τιμάν - με τη μορφή ρουτιλίου.
Ορυκτά βωξίτη που περιέχουν ανθρακικά και η συμπεριφορά έκπλυσης τους.Μεταξύ των ορυκτών που περιέχουν ανθρακικό ασβέστιο, βρίσκονται τα ακόλουθα ορυκτά: ασβεστίτης CaCO3, δολομίτης MgCO3*CaCO3, υδρομαγνησίτης 4MgCO3*Mg(OH)2*4H2O και σιδερίτης FeCO3. Όλα αυτά τα ορυκτά αποσυντίθενται εύκολα υπό συνθήκες έκπλυσης σε αυτόκλειστο:
MeCO3 + 2NaOH = Na2CO3 + Me (OH)2
Τα ανθρακικά είναι πολύ επιβλαβείς ακαθαρσίες στις πρώτες ύλες, επειδή μετατρέπουν το ακριβό καυστικό αλκάλιο NaOH σε ανθρακικό Na2CO3.
Ασβεστίτης(CaCO3) είναι το πιο κοινό ανθρακικό στον βωξίτη. Η καμπύλη θέρμανσης έχει ένα ενδο-φαινόμενο στην περιοχή των 800-950 °C, το οποίο εξηγείται από την αντίδραση διάστασης: CaCO3 → CaO + CO2. Ο ασβεστίτης αποσυντίθεται ενεργά από τα αλκάλια και όσο πιο έντονα, τόσο υψηλότερη είναι η θερμοκρασία του διαλύματος και η συγκέντρωση του αλκαλίου σε αυτό. Αυτό το ορυκτό είναι μία από τις επιβλαβείς ακαθαρσίες του βωξίτη λόγω της αποκαυστικοποίησης του ενεργού αλκαλίου σε διάλυμα σύμφωνα με την αντίδραση CaCO3 + 2NaOH = Na2CO3 + Ca(OH)2.
Τα περισσότερα υψηλή περιεκτικότηταΗ περιεκτικότητα σε ασβεστίτη σημειώθηκε στους βωξίτες του Βορείου Ουραλίου - έως και 7% CO2, επομένως η SUBR χρησιμοποιεί επί του παρόντος διάφορες μηχανικές μεθόδους για τον εμπλουτισμό του βωξίτη. Στους βωξίτες του Βόρειου Ουραλίου, ο ασβεστίτης διασπείρεται σε φασόλια και τσιμεντωτική μάζα. Γεμίζει επίσης ρωγμές και κενά, σχηματίζοντας βούρτσες και χονδρόκρυσταλλα μεταλλεύματα σε αυτά. Κατά την υγρή άλεση και έκπλυση του βωξίτη, το ανθρακικό ασβέστιο αντιδρά με το αλκάλιο, μετατρέποντάς το σε σόδα. Η σταθερά ισορροπίας αυτής της αντίδρασης σε θερμοκρασία 25 °C υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο:
όπου αCO3в2-, α(ОН)- - δραστηριότητα ιόντων; LpCaCO3, LpCa(OH)2 - το προϊόν της διαλυτότητας των CaCO3 και Ca(OH)2.
Με τη θέρμανση, η σταθερά ισορροπίας της αντίδρασης αυξάνεται, καθώς το προϊόν διαλυτότητας του ασβεστίτη αυξάνεται και το προϊόν διαλυτότητας του ασβέστη μειώνεται στους 200 °C. Διαπιστώθηκε ότι σε ένα ασθενώς θερμαινόμενο διάλυμα αργιλοπυριτικού, συγκεκριμένα κατά την υγρή άλεση του βωξίτη (t = 95 ° C), ο ασβεστίτης αποσυντίθεται για να σχηματίσει σόδα και 3-αλουμινικό ασβέστιο, το οποίο υπό αυτές τις συνθήκες είναι λιγότερο διαλυτό από τον ασβέστη. Προπαντός:
3CaCO3 + 2NaAl(OH)4 + 4NaOH = 3CaO*Al2O3*6H2O + 3Na2CO3.
Στο Σχ. Το Σχήμα 4.20 δείχνει τις ισόθερμες διαλυτότητας των στερεών φάσεων που σχηματίζονται στο σύστημα Na2O-CaO-Al2O3-CO2-H2O σε διάφορες θερμοκρασίες, που λαμβάνονται από το M.G. Leitezen και T.A. Ποτάποβα. Αυτό το διάγραμμα δείχνει τις περιοχές σταθερότητας του 3CaO*Al2O3*6H2O.
Όλα τα διαλύματα αργιλικού με σύνθεση πάνω από την καμπύλη I είναι εμπλουτισμένα σε σόδα και δεν αλληλεπιδρούν με τον ασβεστίτη. Τα διαλύματα που βρίσκονται κάτω από την καμπύλη I αποσυνθέτουν τον ασβεστίτη με το σχηματισμό 3-αλουμινικού ασβεστίου και η περιοχή σταθερότητάς του αυξάνεται με την αύξηση της συγκέντρωσης καυστικού αλκαλίου στο διάλυμα. Αργότερα βρέθηκε ότι σε υψηλές θερμοκρασίες, το 3-υδροαργιλικό ασβέστιο γίνεται ασταθές και αποσυντίθεται με το αλκάλιο σύμφωνα με την αντίδραση
3CaO * Al2O3 * 6H2O + 2NaOH = 2NaAl(OH)4 + Ca(OH)2
Έτσι, τα δεδομένα που παρουσιάζονται δείχνουν ότι κατά την υγρή άλεση βωξιτών διασπορίας που περιέχουν ακαθαρσίες ασβεστίτη, αυτό το ορυκτό αποσυντίθεται πλήρως με το σχηματισμό 3-υδροαργιλικού ασβεστίου και σόδας, και αυτό το υδροαργιλικό άλας, όταν εκπλύνεται, αποσυντίθεται περαιτέρω σε ασβέστη και αργιλικό νάτριο. Έχει διαπιστωθεί ότι τα ανθρακικά άλατα ασβεστίου επιταχύνουν την έκπλυση των βωξιτών της διασποράς, αλλά θα πρέπει να θεωρούνται επιβλαβείς ακαθαρσίες, καθώς κατά την αποσύνθεση των ανθρακικών γίνεται αποκαυστικοποίηση του αλκαλίου και συσσώρευση σόδας σε διαλύματα αργιλικού. Στη συνέχεια, κατά την εξάτμιση, το ανθρακικό νάτριο απελευθερώνεται από το διάλυμα με τη μορφή «κόκκινης σόδας» και αποστέλλεται στο στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης για την καυστικοποίησή του. Επιπλέον, δημιουργούνται μεγάλες δυσκολίες κατά την εξάτμιση διαλυμάτων αλκαλικού αργιλικού, καθώς οι σωλήνες θέρμανσης των εξατμιστών γεμίζουν γρήγορα με σόδα, προκαλώντας απότομη μείωση της παραγωγικότητας των συσκευών. Για αυτούς τους λόγους, ο βωξίτης διασπορίας που περιέχει περισσότερο από 3-4% CO2 δεν συνιστάται για επεξεργασία σε αλουμίνα με τη μέθοδο Bayer. Η αύξηση της περιεκτικότητας σε CO2 πάνω από το συνιστώμενο πρότυπο οδηγεί στην ανάγκη αύξησης της ισχύος του σταδίου πυροσυσσωμάτωσης.
Φώσφορος και μικρά ίχνη βωξίτη.Η περιεκτικότητα σε φώσφορο στον βωξίτη με τη μορφή P2O5 κυμαίνεται από ίχνη έως 8,0% και κατά μέσο όρο κυμαίνεται από 0,4-0,6%.
Οι συγκεντρώσεις φωσφόρου δεν καθορίζονται από τον ορυκτό ή γενετικό τύπο του βωξίτη, ούτε από την ηλικία των κοιτασμάτων.
Η περιεκτικότητα σε φώσφορο (P2O5) σε βωξίτες από διάφορα κοιτάσματα είναι η εξής: στους βωξίτες SUBR - 0,67%; σε βωξίτες του YuUBR - 0,20%. σε βωξίτη STBR - 0,27%.
Τα πιο πιθανά ορυκτά φωσφόρου στον βωξίτη είναι ο απατίτης 3 [Ca3PO4] * [Ca F, Cl)2]. βιβιανίτης Fe3(PO4)2 * 8H2O; φρανκολίτης Ca10(PO4)6 * [A], AF2, (OH)2, CO3, O; εβανσίτης Al3(PO4)2 * 3Al(OH)3 * 12H2O.
Η μέγιστη περιεκτικότητα σε P2O5 στον βωξίτη SUBR είναι 0,8%. Ο φώσφορος θεωρείται πολύ επιβλαβής πρόσμειξη. Κατά την επεξεργασία του βωξίτη με τη μέθοδο Bayer, ο φώσφορος μεταφέρεται σχεδόν πλήρως σε ένα διάλυμα αλκαλικού αργιλικού, σχηματίζοντας την ένωση Na3FO4. Στη συνέχεια, με μια ελαφρά μείωση της θερμοκρασίας του διαλύματος, το φωσφορικό νάτριο κρυσταλλώνεται, επικαλύπτοντας τους σωλήνες θερμότητας, τις επιφάνειες θέρμανσης των εναλλάκτη θερμότητας και των εξατμιστών, μειώνοντας τη διάρκεια της λειτουργίας τους. Η παρουσία του φωσφόρου επηρεάζει το μέγεθος των κόκκων του υδροξειδίου του αλουμινίου (το συνθλίβει), αυτό προκαλεί μείωση της ποιότητας του εμπορικού προϊόντος.
Το πρότυπο κατανομής μικρών προσμίξεων σε βωξίτες διαφόρων γεωλογικών ή λιθολογικο-ορυκτολογικών τύπων έχει μελετηθεί ελάχιστα. Ωστόσο, στοιχεία όπως το ζιρκόνιο, το βανάδιο, το χρώμιο, το νικέλιο και το κοβάλτιο υπάρχουν σε όλους τους βωξίτες. Επί του παρόντος, 43 χημικά στοιχεία έχουν εντοπιστεί στον βωξίτη, 27 από τα οποία ταξινομούνται ως δευτερεύουσες προσμίξεις (η περιεκτικότητά τους σε βωξίτη είναι μικρότερη από 0,1%). Οι ορυκτολογικές μορφές των δευτερευουσών προσμίξεων στους βωξίτες δεν έχουν μελετηθεί επαρκώς. Οι περισσότερες ακαθαρσίες, όπως το γάλλιο και το σκάνδιο, δεν σχηματίζουν ανεξάρτητα ορυκτά, αλλά λόγω της εγγύτητας των ακτίνων των ιόντων τους με τις ακτίνες των ιόντων αλουμινίου, εισέρχονται στα πλέγματα των ορυκτών της διασποράς, του βοημίτη και του γιββσίτη. Κατά την επεξεργασία του βωξίτη με τη μέθοδο Bayer, το σκάνδιο και άλλα στοιχεία σπανίων γαιών μετατρέπονται πλήρως σε κόκκινη λάσπη, στην οποία η περιεκτικότητά τους αυξάνεται κατά 1,5-2 φορές από την αρχική περιεκτικότητα σε βωξίτη. Η κόκκινη λάσπη ανήκει σήμερα στα ανθρωπογενή απόβλητα και αποτελεί βάση πρώτης ύλης για την παραγωγή αυτών των στοιχείων.
Η περιεκτικότητα σε μικρές ακαθαρσίες στον βωξίτη παρουσιάζεται στον πίνακα. 6.5. Μεγαλύτερο ενδιαφέρον παρουσιάζουν εκείνες οι ακαθαρσίες που τείνουν να συσσωρεύονται σε διαλύματα κατά την κυκλική παραγωγή - V, Ga, Cr.
Το βανάδιο και η συμπεριφορά του κατά την έκπλυση.Το βανάδιο μπορεί να σχετίζεται με το οξείδιο του σιδήρου. Έχει παρατηρηθεί μια σχέση μεταξύ της περιεκτικότητάς του και της ποσότητας οξειδίου του σιδήρου στον βωξίτη.
Η εξάρτηση εκφράζεται με τον ακόλουθο τύπο, %: V2O5 = 4,8*Fe2O3 *10v-3, όπου Fe2O3 είναι η εκατοστιαία περιεκτικότητα σε βωξίτη. Επιπλέον, παρατηρήθηκε σύνδεση μεταξύ ορυκτών βαναδίου και αλουμινίου λόγω της εγγύτητας των ιοντικών ακτίνων τους. Υπάρχει μια αύξηση στην περιεκτικότητα σε V2O5 με αύξηση της μονάδας πυριτίου του βωξίτη, η οποία μπορεί να είναι συνέπεια της συμπερίληψης του βαναδίου στα ορυκτά υδροξειδίου του αργιλίου. Η υψηλότερη περιεκτικότητα σε βανάδιο παρατηρείται σε τέτοιες πρώτες ύλες αλουμίνας όπως οι σκωρίες υψικαμίνου υψηλής περιεκτικότητας σε σίδηρο. Στην υδροχημική επεξεργασία της παραγωγής αλουμίνας, το βανάδιο κατανέμεται περίπου εξίσου μεταξύ του διαλύματος αλκαλίου-αργιλικού και της στερεάς φάσης (κόκκινη λάσπη).
Συσσωρεύοντας στο διάλυμα αργιλικού κατά την αποσύνθεση, πέφτει έξω από το διάλυμα μαζί με το υδροξείδιο του αργιλίου, μειώνοντας την ποιότητά του. Η περιεκτικότητα σε V2O5 στα διαλύματα που κυκλοφορούν στο εργοστάσιο κυμαίνεται από 1,1 έως 1,5 g/l, επομένως αυτά τα διαλύματα μπορούν να χρησιμεύσουν ως πηγή για τη λήψη βαναδίου από αυτά. Η κύρια μέθοδος για την απομόνωση του βαναδίου από αλκαλικά διαλύματα αργιλικού είναι η μέθοδος κρυστάλλωσης, που βασίζεται στη μείωση της διαλυτότητας των ενώσεων του βαναδίου ανάλογα με τη συγκέντρωση του διαλύματος και τη μείωση της θερμοκρασίας. Επί του παρόντος, αυτό το προϊόν εξάγεται μόνο στο χυτήριο αλουμινίου Pavlodar.
Το γάλλιο και η συμπεριφορά του κατά την έκπλυση.Γάλλιο: τήξη = 30 °C, t = 2000 °C; έχει υψηλή θερμοχωρητικότητα. Αυτό το στοιχείο δεν σχηματίζει ανεξάρτητα ορυκτά, αλλά μπορεί να αντικαταστήσει ισομορφικά το αλουμίνιο στα υδροξείδια του. Έχει σημειωθεί ότι υπάρχει περισσότερο από αυτό στους βωξίτες της διασποράς, καθώς το κρυσταλλικό GaOOH είναι ισόμορφο με τη διασπορά AlOOH και μπορεί να ενσωματωθεί στο κρυσταλλικό πλέγμα του. Στα τεχνολογικά στάδια της παραγωγής αλουμίνας, το οξείδιο του γαλλίου αλληλεπιδρά με το αλκάλιο και μεταφέρεται σε διάλυμα με τη μορφή διαλυμένου γαλλικού νατρίου:
Μερικά φύλλα γαλλίου τεχνολογική διαδικασίαμε κόκκινη λάσπη ως αποτέλεσμα της συνκαθίζησης και της χημικής αλληλεπίδρασης του γαλλικού ανιόντος με τα κατιόντα μετάλλων. Η περιεκτικότητα σε γάλλιο στα κύρια προϊόντα που λαμβάνονται με τη διαδικασία Bayer δίνεται στον πίνακα. 4.4.
Μια σημαντική ποσότητα εμπορικού γαλλίου που εισέρχεται στην παγκόσμια αγορά παράγεται από τη βιομηχανία αλουμινίου ως υποπροϊόν της επεξεργασίας βωξίτη. Η έρευνα και η βιομηχανική πρακτική έχουν δείξει ότι περίπου τα 2/3 του οξειδίου του γαλλίου από τον βωξίτη πηγαίνουν σε διάλυμα και το 1/3 παραμένει σε κόκκινη λάσπη. Με πυροσυσσωμάτωση κόκκινης λάσπης με ασβεστόλιθο και σόδα, και στη συνέχεια επεξεργασία με διάλυμα αλκαλικού αργιλικού, το υπόλοιπο γάλλιο μπορεί να εξαχθεί από βωξίτη. Με τον ίδιο τρόπο, το γάλλιο μπορεί να εξαχθεί από βωξίτη που έχει υποστεί επεξεργασία χρησιμοποιώντας τη μέθοδο πυροσυσσωμάτωσης. Η πηγή του γαλλίου στην παραγωγή αλουμίνας είναι διαλύματα αργιλικού, που προηγουμένως είχαν καθαριστεί από ακαθαρσίες. Σε ξένα διυλιστήρια αλουμίνας, το γάλλιο εξάγεται από διαλύματα διεργασίας Bayer με ηλεκτρόλυση σε άνοδο υδραργύρου. Έχουμε αναπτύξει μεθόδους για ηλεκτροχημική εναπόθεση σε κάθοδο γαλλίου, καθώς και τσιμεντοποίηση γαλλίου από διαλύματα με γαλλαμίδιο αλουμινίου. Πραγματοποιήθηκε μεγάλος όγκος εργασίας στο Ινστιτούτο Χημικής Τεχνολογίας του Παραρτήματος Ural της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών υπό την ηγεσία του S.P. Yatsenko για την απόκτηση εξαιρετικά καθαρού μετάλλου που αντιστοιχεί στον βαθμό TU 48-4-350-84. Έδειξαν επίσης ότι η βέλτιστη κλίμακα παραγωγής γαλλίου σε εργοστάσιο αλουμίνας με μέση παραγωγικότητα 0,5-1,0 εκατομμύρια τόνους αλουμίνας είναι ένα εργαστήριο παραγωγής 5-10 τόνων γαλλίου ετησίως. Σε αυτή την περίπτωση, η συγκέντρωση γαλλίου που καθορίζεται στα κυκλοφορούντα διαλύματα εξαρτάται ελάχιστα από την κλίμακα παραγωγής γαλλίου.
Το γάλλιο έχει μια σειρά από πολύτιμες ιδιότητες και χρησιμοποιείται σε LED, λέιζερ και ηλιακές μπαταρίες. Έχει βρει ευρεία εφαρμογή ως συστατικό κραμάτων χαμηλής τήξης, συγκολλήσεων, ενώσεων σκλήρυνσης διάχυσης, καθώς και σε οδοντιατρικά υλικά.
Το χρώμιο και η συμπεριφορά του κατά την έκπλυση.Οι ενώσεις του χρωμίου βρίσκονται συνήθως στους βωξίτες σε μικρές ποσότητες (0,02-0,04%), αλλά ορισμένοι βωξίτες περιέχουν έως και 3,0% Cr2O3. Εκτός από την υποτιθέμενη σύνδεσή του με το υδροξείδιο του σιδήρου, το χρώμιο συνδέεται στον βωξίτη με τον μποιμίτη. Το τρισθενές χρώμιο είναι διαλυτό σε αλκαλικά διαλύματα για να σχηματίσει εξαϋδροοξοχρωμικό νάτριο. Εάν υπάρχει περίσσεια αλκαλίου, αυτές οι ενώσεις μπορούν να συσσωρευτούν σε διαλύματα αργιλικού, μετατρέποντάς τα πρασινωπά. Εάν το χρώμιο και ο βωξίτης εισέλθουν στο στάδιο της πυροσυσσωμάτωσης, τότε μετά την οξείδωση του με οξυγόνο κατά τη διαδικασία πυροσυσσωμάτωσης, σχηματίζονται χρωμικά άλατα νατρίου, τα οποία είναι πολύ διαλυτά στο νερό και αλκαλικά διαλύματα σε αυτά, το χρώμιο είναι σε 6σθενή μορφή. Σε αυτές τις αντιδράσεις αυτή η ένωση είναι πολύ τοξική. Το χρώμα του 6σθενούς χρωμίου σε αλκαλικά διαλύματα είναι κόκκινο. Για να αφαιρέσετε το 6-σθενές χρώμιο, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε διάφορους αναγωγικούς παράγοντες, ιδίως Ns2S, FeSO4*10H2O. Το χρώμιο περνά στην τρισθενή κατάσταση και απελευθερώνεται από τα αλκαλικά διαλύματα με τη μορφή Cr(OH)3 και μια ορισμένη ποσότητα αλουμινίου συν-καταβυθίζεται μαζί του, δηλαδή η απώλεια αλουμινίου με την κόκκινη λάσπη αυξάνεται ελαφρά.
Οργανικές ουσίες στο βωξίτη και η συμπεριφορά τους σε διαλύματα αλκαλίου-αλουμινίου.Τα κοιτάσματα βωξίτη όλων των τύπων περιέχουν οργανικές ουσίες διαφορετικής προέλευσης. Αυτά είναι κυρίως προϊόντα αποσύνθεσης φυτικών υπολειμμάτων που έχουν μεταναστεύσει σε αποθέματα ανοργανοποιημένα φυτικά υπολείμματα παρατηρούνται λιγότερο συχνά. Η μέση περιεκτικότητα σε οργανικές ουσίες σε βωξίτη έχει ως εξής: με τη μορφή πίσσας - έως 0,052%, χουμίνες - έως 0,036%.
Οι χουμικές ενώσεις περιλαμβάνουν ενώσεις υψηλού μοριακού βάρους. Σύμφωνα με την αποδεκτή ταξινόμηση, οι χουμικές ουσίες χωρίζονται σε 3 ομάδες:
1) υδατοδιαλυτά - φουλβικά οξέα.
2) διαλυτό σε αλκοόλη - αιματομιλανικά οξέα και τα παράγωγά τους.
3) αδιάλυτο είτε στο νερό είτε στο οινόπνευμα - χουμικά οξέα.
Η επιτρεπόμενη οργανική περιεκτικότητα σε διαλύματα παραγωγής αλουμίνας πρέπει να είναι μικρότερη από 3% οξυγόνο. Η οργανική ύλη είναι πολύ επιβλαβής για την τεχνολογική διαδικασία, καθώς η παρουσία της επηρεάζει την ταχύτητα και την πληρότητα της έκπλυσης βωξίτη. Τα χουμίνια επιβραδύνουν την αποσύνθεση των διαλυμάτων αργιλίου, μειώνουν την επιφανειακή τάση των διαλυμάτων, η οποία οδηγεί σε αφρισμό, καθώς και επιβραδύνει την πάχυνση της κόκκινης λάσπης. Το ψήσιμο και σε ορισμένες περιπτώσεις το πλύσιμο του βωξίτη μπορεί να μειώσει τη μέγιστη συγκέντρωση οργανικών ουσιών σε διαλύματα αργιλικού. Προς το παρόν, η καταπολέμηση των οργανικών ουσιών σε διαλύματα αλκαλικού αργιλικού καταλήγει στη χρήση αντιαφριστικών παραγόντων με τη μορφή διαφόρων οργανικών επιφανειοδραστικών που τους επιτρέπουν να σβήνουν τον αφρό, καθώς και στην οξείδωση των οργανικών με οξυγόνο ή όζον. Το ισοζύγιο υλικού της κατανομής των οργανικών ουσιών παρουσιάζεται στον Πίνακα. 4.5.
Ο αριθμητής του κλάσματος είναι το ποσοστό της συνολικής ποσότητας των οργανικών ουσιών και ο παρονομαστής είναι το ποσοστό της ποσότητας των διαλυμένων οργανικών ουσιών.
Έτσι, από αυτό το ισοζύγιο υλικού είναι σαφές ότι ο κύριος όγκος της οργανικής ύλης - 83% - απελευθερώθηκε από τον κύκλο με την απόβλητη κόκκινη λάσπη. Οι οργανικές ουσίες απομακρύνονται από το διάλυμα κυρίως με σόδα (συν-καταβυθισμένη με κόκκινη σόδα) και Al(OH)3. Το υδροξείδιο του αργιλίου που λαμβάνεται με αποσύνθεση στον κλάδο Bayer χρωματίζεται από οργανικές ουσίες ροζσε αντίθεση με το λευκό υδροξείδιο που λαμβάνεται με πυροσυσσωμάτωση. Όσο περισσότερες οργανικές ουσίες υπάρχουν, τόσο περισσότερες εξέρχονται από τον κύκλο με αυτούς τους τρόπους. Έχει διαπιστωθεί ότι οι οργανικές ουσίες είναι ικανές να συσσωρεύονται σε διαλύματα αργιλικού άλατος σε ένα ορισμένο όριο, όταν υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ της πρόσληψης και της απομάκρυνσής τους από το διάλυμα. Σε αυτή την ισορροπία, η περιεκτικότητα σε αυτές τις ουσίες πρέπει να παραμείνει κάτω από το όριο, διαφορετικά απαιτούνται πρόσθετα μέτρα για τον καθαρισμό των διαλυμάτων.
Μελέτες έχουν δείξει ότι οι χουμικές ουσίες εκπλένονται σχεδόν πλήρως από τον βωξίτη με τη μορφή εξαιρετικά διαλυτών αλκαλικών χουμικών. Η άσφαλτος αποπλύνεται όχι περισσότερο από 10%, και όταν ο πολτός που έχει αποστειρωθεί σε αυτόκλειστο αραιωθεί και πήξει, κατακρημνίζονται πλήρως. Οι χουμίνες οξειδώνονται κατά την έκπλυση και εν μέρει σε άλλα στάδια για να σχηματίσουν οξαλικό νάτριο και ρητινώδεις ουσίες. Αυτές οι ρητινώδεις ουσίες, που αποτελούνται κυρίως από καρβοξυλικά οξέα, χρωματίζουν διαλύματα αργιλικού καστανόςκαι σε υψηλή περιεκτικότητα τα διαλύματά τους μαυρίζουν.
Μελετώντας την επίδραση των οργανικών ουσιών στη διαδικασία έκπλυσης, ο Μ.Ν. Ο Smirnov έδειξε ότι οργανικές ουσίες που περιέχουν ομάδες αλκοόλης επιταχύνουν την έκπλυση των βωξιτών της διασπορίας. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι αυξάνουν τη δραστηριότητα του ασβέστη, αυξάνοντας τη διαλυτότητά του σε διαλύματα αργιλικού. Οι ρητινώδεις ουσίες (οξαλικό νάτριο και οξικό νάτριο) δεν επηρεάζουν την εξαγωγή αλουμίνας από βωξίτη διασπορίας. Οι οργανικές ουσίες που αντιπροσωπεύουν την άσφαλτο μειώνουν τον ρυθμό διάλυσης των διασπορών στον βωξίτη. Σύμφωνα με τον Μ.Ν. Smirnov, τέτοιες ουσίες, όταν εκπλύνονται, περιβάλλουν σωματίδια ορυκτών αλουμινίου σε βωξίτη και δυσκολεύουν την πρόσβαση του διαλύματος αλουμινίου σε αυτά. Οι οργανικές ουσίες επιβραδύνουν την αποσύνθεση των αλουμινικών διαλυμάτων, την κρυστάλλωση της ανακυκλωμένης σόδας και την πάχυνση της κόκκινης λάσπης και επίσης περιπλέκουν την εξάτμιση του μητρικού υγρού. Οι ρητινώδεις οργανικές ουσίες μειώνουν την επιφανειακή τάση των διαλυμάτων αργιλικού και έτσι συμβάλλουν στον αφρισμό τους κατά τη μεταφορά και την ανάμειξη. Ιδιαίτερα δυνατός αφρισμός παρατηρείται σε αναμικτήρες μετά την άλεση βωξίτη, σε κόκκινες λασπωτήρες, καθώς και σε αποσυνθετικά.
Από βωξίτη, από 3,8 έως 11,9% των οργανικών προσμίξεων, που είναι διάφορα σχήματαοργανικά (βλ. Εικ. 4.21). Κατά τη μακροχρόνια κυκλοφορία στον κύκλο Bayer, η περιεκτικότητα σε οργανική ύλη στο κυκλοφορούν διάλυμα είναι σχεδόν 30 φορές μεγαλύτερη από την παροχή του με βωξίτη. Οι κύριοι φορείς αυτής της ακαθαρσίας είναι το κυκλοφορούν διάλυμα, το πρώτο βιομηχανικό νερό και το υδροξείδιο των σπόρων. Οι οργανικές ουσίες περιπλέκουν τη διαδικασία πύκνωσης της κόκκινης λάσπης, αποσύνθεσης διαλυμάτων αργιλικού, κρυστάλλωσης βαναδίου και τσιμεντοποίησης του γαλλίου. Υπάρχουν τρεις κύριες ομάδες οργανικών ουσιών σε διαλύματα αλκαλικού αργιλικού: χουμίνες και πρωτογενή προϊόντα της διάσπασής τους με μοριακό βάρος μεγαλύτερο από 500, ενδιάμεσα (φαινολικά οξέα και ανθρακικά βενζόλια) και προϊόντα χαμηλού μοριακού βάρους. Οι αλκοόλες, οι φαινόλες, οι κετόνες και τα αλειφατικά καρβοξυλικά οξέα έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν αφρό (Πίνακας 4.6).
Το συνδυασμένο σύστημα πυροσυσσωμάτωσης Bayer εξασφαλίζει τη διατήρηση της βέλτιστης ποσότητας οργανικών ουσιών στα κυκλοφορούντα διαλύματα αφαιρώντας τα με κόκκινη λάσπη, υδροξείδιο αλουμινίου και, ιδιαίτερα, κυκλοφορούσα σόδα. Κατά την επεξεργασία του βωξίτη μόνο με τη μέθοδο Bayer, είναι απαραίτητος ο ειδικός διαχωρισμός των οργανικών ακαθαρσιών από τα διαλύματα προκειμένου να μειωθεί η περιεκτικότητά τους στα ανακυκλωμένα υλικά.
Στην ιστορία της ανάπτυξης της βιομηχανίας αλουμινίου, υπάρχει ένα γνωστό παράδειγμα όταν ένα νεόδμητο εργοστάσιο αλουμίνας, που λειτουργεί σύμφωνα με τη μέθοδο Bayer, έπρεπε να κλείσει μετά από αρκετούς μήνες λειτουργίας λόγω σοβαρής μόλυνσης των διαλυμάτων που κυκλοφορούσαν με οργανικές ουσίες.
Τι είναι ο βωξίτης;
Βωξίτηςείναι μια φυσική πέτρα που προέρχεται από τη Γαλλία. Ήταν στα νότια αυτής της χώρας που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά αυτό το μετάλλευμα αλουμινίου. Το όνομα "βωξίτης" προέρχεται επίσης από Γαλλική λέξη"βωξίτης".
Το όνομα συνδέεται με μια περιοχή που ονομάζεται Lebo, όπου ανακαλύφθηκε αυτή η πέτρα. Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε τόσο τα φυσικά όσο και τα χημικά ιδιότητες του βωξίτη, αλλά πρώτα, ας δούμε τη σύνθεση και ας προσδιορίσουμε ποια συστατικά περιλαμβάνονται σε αυτήν.
Περιγραφή και ιδιότητες του βωξίτη
Τι είναι λοιπόν αυτή η ράτσα; Βωξίτης είναι το όνομα που δίνεται στο μετάλλευμα αλουμινίου. Περιέχει υδροξείδιο του αργιλίου, καθώς και οξείδια αυτού του είδους χημικάόπως το πυρίτιο και ο σίδηρος.
Εκτός από αυτά τα συστατικά, ο βωξίτης περιέχει αλουμίνα. Το ποσοστό του μπορεί να κυμαίνεται από σαράντα έως εξήντα τοις εκατό και ακόμη υψηλότερο. Ο βωξίτης θεωρείται μια πραγματικά μοναδική και εκπληκτική φυσική πέτρα.
Ας στραφούμε στην ιστορία. Για πρώτη φορά για καταπληκτικό ιδιότητες του βωξίτηειπώθηκε στα χίλια οκτακόσια πενήντα πέντε σε μια έκθεση στη γαλλική πρωτεύουσα του Παρισιού. Εκεί υπήρχε μια ενδιαφέρουσα πέτρα. Έμοιαζε με ένα όμορφο ασημί χρώμα.
Το βάρος του ήταν πολύ μικρό, αλλά ήταν αρκετά ισχυρό από χημική άποψη. Αυτό το μέταλλο ονομάστηκε "πηλό ασήμι" στην έκθεση. Αυτή η περιγραφή περιγράφει τις ιδιότητες και τον τύπο του αλουμινίου. Αλλά η πρώτη ύλη από την οποία λαμβάνεται αυτό το ενδιαφέρον μέταλλο ονομάζεται βωξίτης.
Αξίζει να σημειωθεί ότι το αλουμίνιο λαμβάνεται μόνο από εκείνους τους βωξίτες στους οποίους το ποσοστό αλουμίνας αλουμινίου είναι τουλάχιστον σαράντα τοις εκατό. Πολύ μεγάλη αξίαέχουν βωξίτες, από τους οποίους δεν είναι δύσκολο να ληφθεί αλουμίνα.
Σύμφωνα με την εμφάνισή του είδος βωξίτημοιάζει πολύ με τον πηλό, αλλά ως προς τα χαρακτηριστικά δεν έχει τίποτα κοινό μαζί του. Ο βωξίτης, σε αντίθεση με τον άργιλο, είναι εντελώς αδιάλυτος στο νερό.
Η πρώτη θέση κοιτασμάτων βωξίτη στην επικράτεια της χώρας μας, που βρέθηκαν στα Ουράλια, ονομάστηκε «Κοκκινοσκουφίτσα». Ο βωξίτης είναι η πιο σημαντική πέτρα από την οποία λαμβάνεται το αλουμίνιο.
Κοιτάσματα βωξίτη και εξόρυξη
Βωξίτης- Αυτός είναι ένας πολύ περίπλοκος βράχος στη σύνθεσή του. Το κύριο μέρος τους αποτελείται από ένυδρες αλουμίνα. Εκτός όμως από αυτόν, ο βωξίτης περιέχει και άλλα συστατικά. Το πιο επιβλαβές συστατικό είναι το οξείδιο του πυριτίου.
Όσο για άλλες ουσίες, είναι πολύ πιθανό να βρεθούν στον βωξίτη συστατικά όπως το μαγνήσιο, το μαγγάνιο και το οξείδιο του ασβεστίου, το διοξείδιο του τιτανίου και άλλα. Ας ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά φυσικές ιδιότητεςβωξίτης.
Στην εμφάνιση, ο βωξίτης μπορεί να είναι κόκκινος ή άλλες αποχρώσεις. Ο βωξίτης βρίσκεται τόσο σε ροζ όσο και σε σκούρο κόκκινο χρώμα. Η πέτρα μπορεί επίσης να έχει μια γκρι απόχρωση από πιο ανοιχτό έως μαύρο ανθρακί. Αν αξιολογήσουμε σκληρότητα βωξίτη, τότε αυτή η τιμή είναι ίση με 6 στην κλίμακα Mohs.
Η πυκνότητα της πέτρας μπορεί να κυμαίνεται από 2900 έως 3500 κιλά ανά κυβικό μέτρο. Όσον αφορά τη διαφάνεια, ο βωξίτης είναι αδιαφανής. Οι πέτρες μπορούν να σχηματιστούν από διαφορετικά ορυκτά. Με βάση αυτό, η φυλή μπορεί να χωριστεί σε τρεις κύριες ομάδες.
Η πρώτη ομάδα περιλαμβάνει βωξίτης, για το οποίο το ορυκτό σχηματισμού πετρωμάτων είναι η διασπορία ή ο βοημίτης. Τέτοιοι βωξίτες ονομάζονται μονοϋδρικοί. Σε αυτά η αλουμίνα παρουσιάζεται μόνο σε μία μορφή.
Η επόμενη ομάδα περιλαμβάνει εκείνους τους βωξίτες για τους οποίους οι λεγόμενοι gibbsites αποτελούν τη βάση. Τέτοιες πέτρες περιέχουν αλουμίνα σε τριένυδρη μορφή. Και η τελευταία, τρίτη ομάδα περιλαμβάνει εκείνους τους βωξίτες που συνδυάζουν τις μορφές των πρώτων ομάδων.
Κοίτασμα βωξίτηεξαρτάται από το βαθμό διάβρωσης σε μια συγκεκριμένη ζώνη όξινων, αλκαλικών και μερικές φορές βασικών πετρωμάτων. Κοιτάσματα βωξίτη μπορούν επίσης να σχηματιστούν σε περιοχές όπου η αλουμίνα εναποτίθεται σε λιμναίες και θαλάσσιες λεκάνες.
Έτσι, μπορούν να εντοπιστούν δύο κύριοι λόγοι για τη θέση του βωξίτη. Ο πρώτος λόγος ονομάζεται λόγος πλατφόρμας. Συνδέεται με ηπειρωτικά ιζήματα που βρίσκονται οριζόντια. Ο δεύτερος λόγος σχετίζεται με την περιοχή όπου βρίσκονται κοιτάσματα παράκτιου-θαλάσσιου τύπου.
Σχεδόν ολόκληρο το απόθεμα βωξίτη στον κόσμο - το 90% - συγκεντρώνεται κυρίως σε εκείνες τις χώρες όπου το κλίμα είναι τροπικό ή υποτροπικό.
Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι η πέτρα σχηματίζεται κυρίως εκεί όπου συμβαίνει ενεργή διάβρωση των πετρωμάτων αλουμινίου και αυτή η διαδικασία συνεχίζεται για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα. Ο λόγος για τις καιρικές συνθήκες είναι το κλίμα.
Η Γουινέα κατέχει την πρώτη θέση στον κόσμο όσον αφορά τα αποθέματα βωξίτη. Η επικράτειά του περιέχει περίπου είκοσι δισεκατομμύρια τόνους βωξίτη. Η Αυστραλία βρίσκεται στη δεύτερη θέση όσον αφορά την ποσότητα αυτής της πέτρας. Υπάρχουν περίπου επτά δισεκατομμύρια τόνους βωξίτη.
Όσο για τη Ρωσία, τα αποθέματα αυτής της πέτρας στη χώρα μας είναι τόσο μικρά που δεν υπάρχει τέτοια ποσότητα μεταλλεύματος που θα ήταν αρκετή για κατανάλωση εντός του κράτους. Το μερίδιο των παγκόσμιων αποθεμάτων αυτού του τύπου πρώτης ύλης είναι μόνο το ένα τοις εκατό της παγκόσμιας προσφοράς πέτρας.
Τα πιο ποιοτικά κοιτάσματα βωξίτη στη χώρα μας θεωρούνται οι βωξίτες που βρίσκονται στην περιοχή του βωξίτη του Βορείου Ουραλίου. Μια νέα περιοχή αυτής της πρώτης ύλης είναι η ομάδα Middle Timan, η οποία βρίσκεται στη βορειοδυτική περιοχή της Δημοκρατίας της Κόμι. Εδώ πραγματοποιείται εξόρυξη βωξίτη και η περιοχή αυτή θεωρείται πιο υποσχόμενη από αυτήν που αναφέρθηκε στην αρχή.
Η Ρωσία βρίσκεται μόλις στην έβδομη θέση στον κόσμο στην παραγωγή μεταλλευμάτων αλουμινίου. Λόγω του ότι η ίδια η χώρα δεν μπορεί να εφοδιαστεί με το μέταλλο στην απαιτούμενη ποσότητα, πρέπει να αγοράζει βωξίτη από χώρες του εξωτερικού.
Υπάρχουν πενήντα κοιτάσματα αυτού του μεταλλεύματος στο έδαφος της Ρωσικής Ομοσπονδίας. Αυτός ο αριθμός περιλαμβάνει και τις δύο περιοχές στις οποίες εξόρυξη βωξίτηδιεξάγεται ενεργά, καθώς και εκείνα όπου οι καταθέσεις δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί πλήρως.
Το μεγαλύτερο μέρος αποθέματα βωξίτηβρίσκεται στο ευρωπαϊκό τμήμα της Ρωσίας. Αυτό περιλαμβάνει την προαναφερθείσα Δημοκρατία της Κόμι, καθώς και τις περιοχές Αρχάγγελσκ, Σβερντλόφσκ και Μπέλγκοροντ. Όλες αυτές οι περιοχές περιέχουν περίπου το εβδομήντα τοις εκατό όλων των αποθεμάτων βωξίτη στη χώρα μας.
Στους παλιούς κοίτασμα βωξίτηστη Ρωσία μπορεί να ονομαστεί Radynskoye, το οποίο βρίσκεται στο έδαφος της περιοχής του Λένινγκραντ. Η εξόρυξη βωξίτη συνεχίζεται εκεί σήμερα.
Τοποθεσίες κοιτάσματα βωξίτημπορούν να χωριστούν χονδρικά σε τέσσερις ομάδες. Η πρώτη ομάδα ονομάζεται μοναδική κατάθεση. Σε τέτοιες περιοχές, η ποσότητα του μεταλλεύματος ξεπερνά τα πεντακόσια εκατομμύρια τόνους. Η δεύτερη ομάδα είναι τα μεγάλα και μεσαία κοιτάσματα. Εδώ τα κοιτάσματα βωξίτη κυμαίνονται από πενήντα έως πεντακόσιους τόνους.
Η τελευταία ομάδα είναι οι μικρές καταθέσεις. Σε τέτοια εδάφη παρουσία βωξίτησε αριθμούς είναι λιγότερο από πενήντα εκατομμύρια τόνους.
Εφαρμογές βωξίτη
Κύριος χρήση βωξίτηέγκειται στην ικανότητα εξαγωγής αλουμινίου από αυτό. Αλλά αυτή η πέτρα χρησιμοποιείται και σε άλλους τομείς. Στη βιομηχανία σιδηρούχου μεταλλουργίας, η αλουμίνα χρησιμοποιείται επίσης συνήθως ως ροή.
Επιπλέον, ο βωξίτης μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην παραγωγή χρωμάτων. Με την τήξη αυτής της πέτρας μπορεί να παραχθεί και τσιμέντο αλουμίνας. Τι κι αν λιώσει βωξίτησε ηλεκτρικό φούρνο, τότε το τελικό προϊόν μπορεί να είναι ηλεκτροκορούνδιο.
Τιμή βωξίτη
Τιμή βωξίτηεξαρτάται κυρίως από την ποιότητα της πέτρας. Επίσης, το συνολικό κόστος θα εξαρτηθεί από τον όγκο του υλικού που θα παραγγελθεί. Για παράδειγμα, εάν αγοράσετε βωξίτης χονδρικής, τότε η τιμή θα μειωθεί σημαντικά.
ΒΟΞΙΤΕΣ (από το όνομα της περιοχής Les Baux, Lex Baux, στη νότια Γαλλία, όπου ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά τα κοιτάσματά τους * α. βωξίτης, ν. βωξίτης, στ. βωξίτες, δηλ. βωξίτες) - μετάλλευμα αλουμινίου, που αποτελείται κυρίως από υδροξείδια αλουμινίου, οξείδια και υδροξείδια ορυκτών σιδήρου και αργίλου.
Τα κύρια ορυκτά του βωξίτη που σχηματίζουν μεταλλεύματα: διασπορία, βοιμίτης, γιβσίτης, γαιθίτης, υδρογοαιθίτης, υδροαιματίτης, καολινίτης, χαμοσίτης, χλωρίτες, ρουτίλιο, ανατάση, ιλμενίτης, αργιλιογεθίτης, αλουμινοαιματίτης, σιδερίτης, ασβεστίτης, ασβεστίτης. Ο βωξίτης είναι πολύ διαφορετικός στην εμφάνιση. Το χρώμα τους είναι συνήθως κόκκινο, καφέ-καφέ, λιγότερο συχνά γκρι, λευκό, κίτρινο, μαύρο. Σύμφωνα με την κατάσταση συσσώρευσής τους, οι βωξίτες διακρίνονται σε πυκνούς (πετρώδεις), πορώδεις, γήινους, εύθρυπτους και αργιλώδεις. σύμφωνα με τα δομικά χαρακτηριστικά - κλαστικό (πελίτης, ψαμμίτης, χαλίκι, συγκρότημα) και σκυρόδεμα (οολίτης, πισολίτης, οσπριώδης). κατά υφή - κολόμορφο (ομοιόμορφο, πολυεπίπεδο κ.λπ.). Λόγω διαφορετικού πορώδους, η πυκνότητα του βωξίτη κυμαίνεται από 1800 (χαλαρός βωξίτης) έως 3200 kg/m3 (πετρώδης βωξίτης).
Σύμφωνα με την κυρίαρχη σύσταση ορυκτών, οι βωξίτες διακρίνονται: μονοϋδροξείδιο, που αποτελείται από διασπορά, βοημίτη, τριυδροξείδιο - γιβσίτη. μικτή σύνθεση - διασπόροι-βοημίτης, μποημίτης-γκιμπσίτης. Υπάρχουν επίσης λεπτομερέστερες διαιρέσεις των βωξιτών ανάλογα με τη σύσταση του ορυκτού: χαμοσίτης-βοημίτης, χαμοσίτης-γιβσίτης, γιβψίτης-καολινίτης, γαιθίτης-χαμοσίτης-βοιμίτης, καολινίτης-βοεμίτης κ.λπ. Σύμφωνα με τις συνθήκες σχηματισμού, οι βωξίτες χωρίζονται κυρίως σε λατερίτης (υπολειμματικός) και επανααπόθεσης (ιζηματογενής). Οι βωξίτες σχηματίστηκαν είτε ως αποτέλεσμα βαθιάς χημικής επεξεργασίας (πλευρικοποίηση) αργιλοπυριτικών πετρωμάτων σε υγρό τροπικό κλίμα (λατεριτικοί βωξίτες) είτε ως αποτέλεσμα της μεταφοράς λατεριτικών προϊόντων καιρικών συνθηκών και της επανααπόθεσής τους (ιζηματογενείς βωξίτες). Ανάλογα με την τεκτονική θέση, διακρίνονται οι βωξίτες της πλατφόρμας και οι γεωσύγκλινες περιοχές, καθώς και οι βωξίτες των ωκεάνιων νησιών. Οι βωξίτες σχηματίζουν φυλλοειδή και φακόμορφα σώματα μεταβλητού πάχους και ως προς τις εναποθέσεις είναι γραμμικά, ισομετρικά και ακανόνιστου σχήματος. Συχνά οι εναποθέσεις αποτελούνται από αρκετούς (σε κάθετη τομή) φακούς. Η ποιότητα των λατεριτικών βωξιτών είναι συνήθως υψηλή, ενώ οι ιζηματογενείς βωξίτες μπορεί να κυμαίνονται από υψηλής ποιότητας (για παράδειγμα, τα κοιτάσματα του Βορείου Ουραλίου) έως υποβαθμισμένα (κοίτασμα Boksonskoye στη Buryatia).
Ο βωξίτης είναι το κύριο μετάλλευμα για την εξόρυξη αλουμίνας (AL2O3) και αλουμινίου. χρησιμοποιείται στη βιομηχανία λειαντικών (ηλεκτροκορούνδιο), στη σιδηρούχα μεταλλουργία (ροή κατά την τήξη χάλυβα ανοιχτής εστίας), σε βωξίτες χαμηλής περιεκτικότητας σε σίδηρο - για την παραγωγή πυρίμαχων πυρίμαχων υλικών υψηλής αλουμίνας, ταχείας σκλήρυνσης αλουμινίου τσιμέντου κ.λπ. Οι βωξίτες είναι σύνθετες πρώτες ύλες ; περιέχουν Ga, καθώς και στοιχεία Fe, Ti, Cr, Zr, Nb και σπάνιες γαίες. Στην ΕΣΣΔ, οι απαιτήσεις ποιότητας για τον εξορυσσόμενο (εμπορικό) βωξίτη καθορίζονται από την GOST, καθώς και οι συμβατικοί όροι μεταξύ προμηθευτών και καταναλωτών. Σύμφωνα με την ταξινόμηση του τρέχοντος GOST 972-74, ο βωξίτης χωρίζεται σε 8 ποιότητες ανάλογα με την αναλογία βάρους των περιεχομένων αλουμίνας και πυριτίου (η λεγόμενη μονάδα πυριτίου). Για τη χαμηλότερη ποιότητα (B-6, βαθμός II), η μονάδα πυριτίου πρέπει να είναι τουλάχιστον 2 με περιεκτικότητα σε αλουμίνα τουλάχιστον 37% για βωξίτες υψηλής ποιότητας (B-0, B-00). περισσότερα από 10 με περιεκτικότητα σε αλουμίνα 50% και άνω. Οι επιλεγμένες ποικιλίες και ποιότητες βωξίτη έχουν τους δικούς τους τομείς βιομηχανικής χρήσης.
Ο βωξίτης εξορύσσεται με ανοιχτές ή, σπανιότερα, υπόγειες μεθόδους. Η επιλογή του τεχνολογικού σχήματος για την επεξεργασία βωξίτη εξαρτάται από τη σύνθεσή του. Η παραγωγή αλουμινίου από βωξίτη πραγματοποιείται σε 2 στάδια: στο πρώτο, η αλουμίνα λαμβάνεται με χημικές μεθόδους, στο δεύτερο, το καθαρό μέταλλο απομονώνεται από την αλουμίνα με ηλεκτρόλυση σε τήγμα αλάτων φθοριούχου αλουμινίου. Κατά την παραγωγή αλουμίνας χρησιμοποιούν κυρίως την υδροχημική μέθοδο Bayer, τη μέθοδο πυροσυσσωμάτωσης, καθώς και τη μέθοδο συνδυασμένης πυροσυσσωμάτωσης Bayer (παράλληλες και διαδοχικές επιλογές). Η αρχή της διαδικασίας Bayer περιλαμβάνει την επεξεργασία (έκπλυση) λεπτώς αλεσμένου βωξίτη με συμπυκνωμένο διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου, με αποτέλεσμα η αλουμίνα να εισέρχεται σε διάλυμα με τη μορφή αργιλικού νατρίου (NaAl3O2). Το υδροξείδιο του αργιλίου (αλουμίνα) καθιζάνει από ένα διάλυμα αργιλικού που καθαρίζεται από κόκκινη λάσπη. Ο χαμηλής ποιότητας βωξίτης επεξεργάζεται με πιο περίπλοκο τρόπο - τη μέθοδο πυροσυσσωμάτωσης, κατά την οποία ένα γέμισμα τριών συστατικών (ένα μείγμα θρυμματισμένου βωξίτη με ασβεστόλιθο και σόδα) πυροσυσσωματώνεται στους 1250°C σε περιστροφικούς κλιβάνους. Το κέικ που προκύπτει ξεπλένεται με ένα κυκλοφορούν αλκαλικό διάλυμα ασθενών συγκεντρώσεων. Το καταβυθισμένο υδροξείδιο διαχωρίζεται και διηθείται. Το σύστημα παράλληλης συνδυασμένης πυροσυσσωμάτωσης Bayer προβλέπει την ταυτόχρονη επεξεργασία βωξίτη υψηλής ποιότητας και χαμηλής ποιότητας (υψηλού πυριτίου) σε μία μονάδα. Το διαδοχικό συνδυασμένο σχήμα αυτής της μεθόδου περιλαμβάνει την επεξεργασία του βωξίτη σε αλουμίνα, πρώτα με τη μέθοδο Bayer και στη συνέχεια την πρόσθετη εξαγωγή αλουμίνας από κόκκινα κράνη με πυροσυσσωμάτωση με ασβεστόλιθο και σόδα. Οι κύριες περιοχές που φέρουν βωξίτη (βλ. χάρτη) βρίσκονται στο ευρωπαϊκό τμήμα της ΕΣΣΔ, στα Ουράλια και στο Καζακστάν.
Στο ευρωπαϊκό μέρος, είναι γνωστά στην περιοχή του Αρχάγγελσκ της RSFSR (Iksinskoye, κ.λπ.), στη Μέση (Vezhayu-Vorykvinskoye, κ.λπ.) και στο νότιο Timan (Timsherskoye, Puzlinskoye κ.λπ.), στο Λένινγκραντ (Tikhvinskoye). ) και Belgorod (Vislovskoye, κ.λπ.) περιοχές της RSFSR. Στα Ουράλια, τα κοιτάσματα βωξίτη αναπτύσσονται στις περιοχές Sverdlovsk (περιοχή βωξίτη στο Βόρειο Ουράλιο) και Chelyabinsk (κοιτάσματα Νότια Ουράλια) της RSFSR. Στο Βόρειο Καζακστάν, τα κοιτάσματα βωξίτη συγκεντρώνονται στις περιοχές Kustanay (κοίτασμα Krasnooktyabrskoye, Belinskoye, Ayatskoye, East Ayatskoye και άλλα κοιτάσματα) και Turgay (ομάδα κοιτασμάτων East Turgay) της Καζακικής SSR. Στην ανατολική Σιβηρία, βωξίτες βρίσκονται στην περιοχή της ανύψωσης Chadobetsky της περιοχής Angara και στα ανατολικά βουνά Sayan (Boksonskoe).
Οι αρχαιότεροι βωξίτες στην ΕΣΣΔ είναι γνωστοί από το κοίτασμα Bokson (Precambrian, Vendian). Οι βωξίτες της ομάδας του Βόρειου Ουραλίου συνδέονται με κοιτάσματα Μέσης Δεβόνιου και οι βωξίτες του Μέσου Τιμάν συνδέονται με κοιτάσματα Μέσης και Άνω Δεβόν. Οι βωξίτες των κοιτασμάτων Iksinsky και Vislovsky εμφανίζονται στα κοιτάσματα του Κάτω Καρβονοφόρου.
Η Λαϊκή Δημοκρατία της Κίνας (καταθέσεις στις επαρχίες Shandong, Henan, Gansu, Yunnan, Liaoning, Shaanxi, κ.λπ.), η Λαϊκή Δημοκρατία της Κίνας (τα κοιτάσματα Halimba, Nyirád, Iskaszentgyörgy, Gant κ.λπ.), η SFRY (τα κοιτάσματα Vlasenica, Drniš, οροπέδιο Lika, κ.λπ.) έχουν μεγάλα αποθέματα βωξίτη, Bijela Lipa, Obrovac, Niksic, Bijela Polana), τα κοιτάσματα βωξίτη είναι επίσης γνωστά στη Σοσιαλιστική Δημοκρατία του Βιετνάμ, στο Βιετνάμ και στη ΛΔΚ.
Στις βιομηχανοποιημένες καπιταλιστικές και αναπτυσσόμενες χώρες, τα αποθέματα βωξίτη στις αρχές του 1982 ανέρχονταν σε περίπου 22 δισεκατομμύρια τόνους, συμπεριλαμβανομένων. αποδεδειγμένα 13,5 δισεκατομμύρια τόνοι Τα κύρια αποθέματα βωξίτη βρίσκονται στις αναπτυσσόμενες χώρες - περίπου το 75% (16,7 δισεκατομμύρια τόνοι). αποδεδειγμένα περίπου 75% (10,1 δισεκατομμύρια τόνοι). Στις ανεπτυγμένες χώρες, τα κοιτάσματα βωξίτη υψηλής ποιότητας είναι γνωστά με τη μορφή λατεριτικών πάνων στην Αυστραλία. Το μερίδιό τους στα συνολικά αποθεματικά είναι περίπου 20%. Το μεγαλύτερο μέρος των κοιτασμάτων βωξίτη βρίσκεται σε ελάχιστα εξερευνημένες περιοχές τροπικών χωρών, επομένως αναμένεται ότι η τάση των αποθεμάτων να αυξάνονται ταχύτερα από την παραγωγή θα συνεχιστεί.
Το 1974 δημιουργήθηκε η Διεθνής Ένωση Χωρών Εξόρυξης Βωξίτη. Περιλάμβανε αρχικά την Αυστραλία, τη Γουινέα, την Τζαμάικα, τη Γουιάνα, το Σουρινάμ και την ΣΟΔΓ, στη συνέχεια τη Γκάνα, την Αϊτή και τη Δομινικανή Δημοκρατία. Σημαντικά αποθέματα βωξίτη έχουν επίσης η Βραζιλία, η Ελλάδα, η Ινδία, η Τουρκία, οι ΗΠΑ και η Γαλλία.
Η παραγωγή βωξίτη στις βιομηχανοποιημένες καπιταλιστικές και αναπτυσσόμενες χώρες το 1981 ανήλθε σε 73,0 εκατομμύρια τόνους, συμπεριλαμβανομένου. στις αναπτυσσόμενες χώρες 40,9, στις βιομηχανικές χώρες 32,12. Η Αυστραλία κατατάσσεται πρώτη στην παραγωγή βωξίτη, ακολουθούμενη από τη Γουινέα, την Τζαμάικα, το Σουρινάμ, τη Βραζιλία και τη Γουιάνα. Στο μέλλον, η μεγαλύτερη αύξηση της ικανότητας εξόρυξης βωξίτη αναμένεται στην Αυστραλία, τη Γουινέα και τη Βραζιλία. Σύμφωνα με τις προβλέψεις (δεκαετίες 80-90), η συντριπτική πλειονότητα των διυλιστηρίων αλουμίνας θα κατασκευαστεί σε χώρες εξόρυξης βωξίτη και ο όγκος εξωτερικό εμπόριοΗ παραγωγή βωξίτη, η οποία ανερχόταν σε περίπου 35 εκατομμύρια τόνους στις αρχές της δεκαετίας του '80, θα αυξηθεί με σχετικά αργό ρυθμό.
Δείτε επίσης Βιομηχανία αλουμινίου.
Επιστρέψτε στην αρχή της ενότητας Magic
Επιστροφή στην αρχή της ενότητας Η θεραπευτική δύναμη αντικειμένων, εικόνων, ιερών τόπων
Ιδιότητες των λίθων
Το όνομα του λίθου Βωξίτη προέρχεται από το γαλλικό «βωξίτης», από το όνομα της περιοχής Les Baux στη νότια Γαλλία, όπου ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά κοιτάσματα βωξίτη.
Ο βωξίτης είναι ένα μετάλλευμα αλουμινίου που αποτελείται από υδροξείδια αλουμινίου, οξείδια σιδήρου και πυριτίου, μια πρώτη ύλη για την παραγωγή αλουμίνας και πυρίμαχων υλικών που περιέχουν αλουμίνα. Η περιεκτικότητα σε αλουμίνα στον βιομηχανικό βωξίτη κυμαίνεται από 40% έως 60% και άνω. Χρησιμοποιείται επίσης ως ροή στη σιδηρούχα μεταλλουργία.
Σχολική γενετική ταξινόμηση - ιζηματογενής
Χημική ένωση. Ο βωξίτης αποτελείται κυρίως από υδρίτες αλουμίνας, οξείδια σιδήρου με πρόσμιξη άλλων ορυκτών συστατικών.
Το κύριο χημικό συστατικό του βωξίτη είναι η αλουμίνα (Al2O3) (28 - 80%). Το μόνιμο συστατικό είναι το οξείδιο του σιδήρου (FezOz). Η πιο επιβλαβής πρόσμειξη είναι το πυρίτιο (SiO2).
Άλλες ακαθαρσίες περιλαμβάνουν: διοξείδιο του τιτανίου (TiO2), οξείδιο του ασβεστίου (CaO), οξείδιο μαγνησίου (MgO), οξείδιο μαγγανίου (MnO), πεντοξείδιο του φωσφόρου (P2O5) κ.λπ.
Φυσικές ιδιότητες:
α) χρώμα: κόκκινο διαφόρων αποχρώσεων (από ροζ έως σκούρο κόκκινο) και γκρι (από πρασινωπό-γκρι έως σκούρο γκρι, σχεδόν μαύρο),
β) σκληρότητα των πιο πυκνών ποικιλιών σε ορυκτολογική κλίμακα έως 6,
γ) πυκνότητα: ανάλογα με την περιεκτικότητα σε οξείδιο του σιδήρου, κυμαίνεται από 2900-3500 kg/m3,
δ) βαθμός διαφάνειας: αδιαφανής.
Χαρακτηριστικά του σχηματισμού βωξίτη. Τα ορυκτά που σχηματίζουν πέτρες είναι μονοένυδρες ένυδρες αλουμίνα, διασπορίες και βοημίτης, και τριένυδρη ένυδρη αλουμίνα - γιβσίτης (υδραργυλίτης), συνοδευτικά ορυκτά είναι υδροξείδιο του σιδήρου και ορυκτά της ομάδας οξειδίου του σιδήρου (γαιθίτης, υδρογοαιθίτης, υδροαιματίτης, κ.λπ.), καολινίτης, , halloysite κ.λπ.
Ανάλογα με τη φύση του ορυκτού που σχηματίζει βράχο, ο βωξίτης χωρίζεται σε 3 ομάδες:
1. μονοένυδρο, που περιέχει αλουμίνα σε μονοϋδρική μορφή (διασπορά, βοημίτης),
2. τριένυδρο, που περιέχει αλουμίνα σε τριένυδρη μορφή (γιμπσίτης),
3. μικτό, στο οποίο συνδυάζονται και οι δύο μορφές.
Ο σχηματισμός κοιτασμάτων βωξίτη σχετίζεται κυρίως με τις διαδικασίες λατεριτικής διάβρωσης αλκαλικών, όξινων και ενίοτε βασικών πετρωμάτων ή με τις διαδικασίες εναπόθεσης σε θαλάσσιες και λιμναίες λεκάνες σημαντικών ποσοτήτων αλουμίνας που περιέχονται σε μεταφερόμενα μοριακά διαλύματα και λύματα.
Σύμφωνα με τα γενετικά χαρακτηριστικά, τα κοιτάσματα βωξίτη χωρίζονται σε 2 κύριους τύπους:
1. πλατφόρμα, που σχετίζεται με οριζόντιες ηπειρωτικές αποθέσεις,
2. γεωσύγκλινες περιοχές, περιορισμένες σε παράκτιες-θαλάσσιες αποθέσεις.
Πάνω από το 90% των συνολικών αποθεμάτων βωξίτη στον κόσμο συγκεντρώνεται σε 18 χώρες με τροπικό ή υποτροπικό κλίμα. Αυτό δεν είναι τυχαίο, καθώς τα καλύτερα κοιτάσματα βωξίτη περιορίζονται στους λεγόμενους λατεριτικούς φλοιούς, που σχηματίζονται ως αποτέλεσμα της μακροχρόνιας διάβρωσης των αργιλοπυριτικών πετρωμάτων σε ένα ζεστό, υγρό κλίμα. Τα κοιτάσματα λατερίτη περιέχουν περίπου τα 9/10 του συνόλου των βωξιτών του κόσμου. Τα μεγαλύτερα συνολικά αποθέματα βρίσκονται στη Γουινέα (20 δισεκατομμύρια τόνοι), την Αυστραλία (7 δισεκατομμύρια τόνοι), τη Βραζιλία (6 δισεκατομμύρια τόνους), το Βιετνάμ (3 δισεκατομμύρια τόνους), την Ινδία (2,5 δισεκατομμύρια τόνους), την Ινδονησία (2 δισεκατομμύρια τόνους). Σχεδόν τα 2/3 των συνολικών αποθεμάτων βωξίτη βρίσκονται στα βάθη αυτών των έξι χωρών. Τα μεγαλύτερα επιβεβαιωμένα αποθέματα βρίσκονται στη Γουινέα (21% του κόσμου), στη Βραζιλία (15%), στην Αυστραλία (11%), στην Τζαμάικα (7%), στο Καμερούν (6%), στο Μάλι (4,5%). Περιέχουν το 65% των αποδεδειγμένων αποθεμάτων βωξίτη στον κόσμο.
Η Ρωσία δεν διαθέτει επαρκή αποθέματα βωξίτη για εγχώρια κατανάλωση και το μερίδιό της στα παγκόσμια αποθέματα αυτής της πρώτης ύλης δεν αγγίζει καν το 1%.
Στη Ρωσία τα περισσότερα υψηλής ποιότηταςδιαθέτουν βωξίτες της περιοχής που φέρει βωξίτη στο Βόρειο Ουράλιο. Η πιο πολλά υποσχόμενη νέα πηγή αυτής της πρώτης ύλης είναι η ομάδα κοιτασμάτων Sredne-Timan στα βορειοδυτικά της Δημοκρατίας της Κόμι, 150 χλμ. από την πόλη Ukhta (αποθέματα σε βάθος 200 m - περισσότεροι από 200 εκατομμύρια τόνοι). Τα εξερευνημένα αποθέματα του Middle Timan συγκεντρώνονται στα πεδία Vezhayu-Vorykvinskoye (150 εκατομμύρια τόνοι), Verkhneshchugorskoye (66 εκατομμύρια τόνοι) και Vostochny (48 εκατομμύρια τόνοι). Αυτά τα κοιτάσματα βρίσκονται σε μια ακατοίκητη περιοχή, ανακαλύφθηκαν στα τέλη της δεκαετίας του '60 και εξερευνήθηκαν λεπτομερώς στη δεκαετία του '80. Η ποιότητα των μεταλλευμάτων είναι μέτρια. Το 1997, η πρώτη παρτίδα βωξιτών Timan (12 χιλιάδες τόνοι) παραδόθηκε κατά μήκος του χειμερινού δρόμου μέσω της Ukhta στο εργοστάσιο αλουμινίου Ural στο Kamensk-Uralsky. Οι βιομηχανικές δοκιμές έχουν επιβεβαιώσει τη δυνατότητα χρήσης αυτής της πρώτης ύλης στα εργοστάσια Ural.
Τα πετρώματα που περιέχουν νεφελίνη χρησιμοποιούνται ως πρώτες ύλες αλουμινίου μόνο στη Ρωσία. Το πεδίο Kiya-Shaltyrskoye αναπτύσσεται στην περιοχή Kemerovo. και τα κοιτάσματα Kukisvumchorr, Yukspor, Rasvumchorr στη χερσόνησο Κόλα. Τα συνολικά αποθέματα μεταλλευμάτων νεφελίνης στη Ρωσία είναι περίπου 7 δισεκατομμύρια τόνοι, επιβεβαιωμένα - 5 δισεκατομμύρια τόνοι Στις σύγχρονες οικονομικές συνθήκες, η κερδοφορία της ανάπτυξής τους είναι υπό αμφισβήτηση.
Ο τρίτος τύπος μεταλλεύματος αλουμινίου - αλουνίτης - αναπτύσσεται μόνο στο Αζερμπαϊτζάν (κοίτασμα Zaglik). Τα επιβεβαιωμένα αποθέματα αλουνίτη στο Αζερμπαϊτζάν υπολογίζονται σε 200 χιλιάδες τόνους. Στο Ουζμπεκιστάν, το κοίτασμα αλουνίτη με συνολικά αποθέματα 130 εκατομμυρίων τόνων έχει διερευνηθεί. .
Η εκμετάλλευση των κύριων κοιτασμάτων βωξίτη σε ξένες χώρες ελέγχεται από λίγες ισχυρές εταιρείες στις κορυφαίες χώρες του κόσμου (στη Τζαμάικα, το Σουρινάμ και τη Γουιάνα -κυρίως μονοπώλια των ΗΠΑ, στη Γαλλία- κυρίως από τις γαλλικές εταιρείες "Pechine" και "Eugene », στην Γκάνα - από την British Aluminium Company κ.λπ.), στα χέρια της οποίας συγκεντρώνεται το κυρίαρχο κομμάτι της βιομηχανίας αλουμινίου στον κόσμο.
Εφαρμογή. Η περιεκτικότητα σε αλουμίνα στον βιομηχανικό βωξίτη κυμαίνεται από 28% έως 60% και άνω. Η μονάδα πυριτίου (αναλογία αλουμίνας προς πυρίτιο) όταν χρησιμοποιείται βωξίτης για την παραγωγή αλουμινίου δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 2,1-2,6. Υψηλότερη τιμήΟ βωξίτης χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για την παραγωγή αλουμινίου.
Οι βωξίτες χρησιμοποιούνται επίσης στην παραγωγή χρωμάτων, τεχνητών λειαντικών, ως ροές (στη σιδηρούχα μεταλλουργία) και ροφητές για τον καθαρισμό των προϊόντων πετρελαίου από διάφορες ακαθαρσίες.
Επιπλέον, το αργιλικό τσιμέντο λαμβάνεται από τον βωξίτη με πυροσυσσωμάτωση ή τήξη και το ηλεκτροκορούνδιο παράγεται με τήξη σε ηλεκτρικούς κλιβάνους. Για την κατασκευή πυρίμαχων υλικών υψηλής αλουμίνας χρησιμοποιούνται πετρώματα βωξίτη χαμηλής περιεκτικότητας σε σίδηρο με αντοχή στη φωτιά 1770-1900 βαθμούς C.
Ιδιότητες της πέτρας Brazilianite