Bauxite : , boehmite, hydrogoethite, hydrohématite, aluminogethite, aluminohématite, . Par apparence Les bauxites sont très diverses. Leur couleur est généralement rouge, brun brunâtre, moins souvent grise, blanche, jaune, noire. Par état d'agrégation distinguer les bauxites denses (pierreuses), poreuses, terreuses, friables et argileuses ; selon les caractéristiques structurelles - clastique (pélite, grès, gravelite, conglomérat) et concrétionnaire (oolithique, pisolite, légumineuse) ; par texture - collomorphe (homogène, en couches, etc.). En raison de la porosité différente, la densité de la bauxite varie de 1 800 (bauxite libre) à 3 200 kg/m 3 (bauxite pierreuse).
Selon la composition minérale prédominante, on distingue les bauxites : monohydroxyde, composé de diaspore, boehmite, trihydroxyde - ; composition mixte - diaspore-boehmite, boehmite-gibbsite. Il existe également des divisions plus détaillées des bauxites selon la composition minérale : chamosite-boehmite, chamosite-gibbsite, gibbsite-kaolinite, goethite-chamosite-boehmite, kaolinite-boehmite, etc. Selon les conditions de formation, les bauxites sont divisées principalement en latéritique (résiduelle) et redéposée (sédimentaire). Les bauxites se sont formées soit à la suite d'un traitement chimique en profondeur (latéralisation) de roches aluminosilicates dans un climat tropical humide (bauxites latéritiques), soit à la suite du transfert de produits d'altération latéritiques et de leur redéposition (bauxites sédimentaires). Selon la position tectonique, on distingue les bauxites des zones de plate-forme et géosynclinales, ainsi que les bauxites des îles océaniques. Les bauxites forment des corps en forme de feuille et de lentille d'épaisseur variable et, en termes de gisements, elles sont de forme linéaire, isométrique et irrégulière. Les gisements sont souvent constitués de plusieurs lentilles (en section verticale). La qualité des bauxites latéritiques est généralement élevée, tandis que les bauxites sédimentaires peuvent aller de la qualité élevée (par exemple, les gisements du nord de l'Oural) à la qualité inférieure (gisement de Boksonskoye en Bouriatie).
La bauxite est le principal minerai pour l'extraction de l'alumine (AL 2 O 3) et de l'aluminium ; utilisées dans l'industrie des abrasifs (électrocorindon), dans la métallurgie ferreuse (flux lors de la fusion de l'acier à foyer ouvert), les bauxites à faible teneur en fer permettent de produire des réfractaires mullitisés à haute teneur en alumine, des ciments alumineux à durcissement rapide, etc. Les bauxites sont une matière première complexe ; ils contiennent du Ga, ainsi que des éléments Fe, Ti, Cr, Zr, Nb et des terres rares. Les exigences de qualité pour la bauxite extraite (commerciale) sont déterminées par GOST, ainsi que par les conditions contractuelles entre les fournisseurs et les consommateurs. Selon la classification actuelle GOST 972-74, la bauxite est divisée en 8 qualités en fonction du rapport pondéral de la teneur en alumine et en silice (le soi-disant module de silicium). Pour le grade le plus bas (B-6, grade II), le module de silicium doit être d'au moins 2 avec une teneur en alumine d'au moins 37 % ; pour les bauxites de haut grade (B-0, B-00), le module de silicium doit être plus de 10 avec une teneur en alumine de 50 % et plus. Les variétés et qualités de bauxite sélectionnées ont leurs propres domaines d'utilisation industrielle.
La bauxite est extraite à ciel ouvert ou, plus rarement, souterraine. Le choix du schéma technologique de traitement de la bauxite dépend de sa composition. La production d'aluminium à partir de bauxite s'effectue en 2 étapes : dans la première, l'alumine est obtenue par des méthodes chimiques, dans la seconde, le métal pur est isolé de l'alumine par électrolyse dans une fonte de sels de fluorure d'aluminium. Lors de la production d'alumine, ils utilisent principalement la méthode hydrochimique Bayer, la méthode de frittage, ainsi que la méthode combinée Bayer-frittage (options parallèles et séquentielles). Le principe du procédé Bayer consiste à traiter (lixiviation) de la bauxite finement broyée avec une solution concentrée de soude caustique, à la suite de quoi l'alumine passe en solution sous forme d'aluminate de sodium (NaAl 3 O 2). L'hydroxyde d'aluminium (alumine) est précipité à partir d'une solution d'aluminate purifiée à partir de boue rouge. La bauxite de mauvaise qualité est davantage traitée d'une manière compliquée— la méthode de frittage, dans laquelle une charge à trois composants (un mélange de bauxite broyée, de calcaire et de soude) est frittée à 1 250 °C dans des fours rotatifs. Le gâteau résultant a été fritté avec une solution alcaline circulante de faibles concentrations. L'hydroxyde précipité est séparé et filtré. Le système combiné parallèle de frittage Bayer permet le traitement simultané de bauxite de haute qualité et de faible teneur (à haute teneur en silicium) dans une seule usine. Le schéma combiné séquentiel de cette méthode comprend la transformation de la bauxite en alumine, d'abord par la méthode Bayer, puis l'extraction supplémentaire de l'alumine des casques rouges par frittage avec du calcaire et de la soude. Les principales zones productrices de bauxite (voir carte) se situent dans la partie européenne de l'URSS, dans l'Oural et au Kazakhstan.
Dans la partie européenne, ils sont connus dans la région d'Arkhangelsk (Iksinskoye, etc.), au Moyen (Vezhayu-Vorykvinskoye, etc.) et dans le sud de Timan (Timsherskoye, Puzlinskoye, etc.), dans la région de Léningrad (Tikhvinskoye) et Région de Belgorod (Vislovskoye, etc.) régions de la RSFSR. Dans l'Oural, des gisements de bauxite sont développés dans les régions de Sverdlovsk (région bauxitique du nord de l'Oural) et de Tcheliabinsk (gisements du sud de l'Oural) de la RSFSR. Dans le nord du Kazakhstan, les gisements de bauxite sont concentrés dans les régions de Kustanay (gisement de Krasnooktyabrskoye, Belinskoye, Ayatskoye, East Ayatskoye et autres gisements) et de Turgay (groupe de gisements de East Turgay) de la RSS du Kazakhstan. DANS Sibérie orientale Les bauxites se trouvent dans la zone du soulèvement Chadobetsky de la région d'Angara et dans la région orientale (Boksonsky).
Les bauxites les plus anciennes d'URSS sont connues du gisement de Bokson (Précambrien, Vendien). Les bauxites du groupe de l'Oural du Nord sont associées aux gisements du Dévonien moyen, tandis que les bauxites de Timan moyen sont associées aux gisements du Dévonien moyen et supérieur. Les bauxites des gisements d'Iksinsky et de Vislovsky se trouvent dans les gisements du Carbonifère inférieur ; les gisements du nord du Kazakhstan se sont formés au Crétacé et au Paléogène et sont les plus jeunes.
Elle possède d'importantes réserves de bauxite (gisements dans les provinces du Shandong, Henan, Gansu, Yunnan, Liaoning, Shaanxi, etc.), (gisements de Halimba, Nyirad, Iskaszentgyorgy, Gant, etc.), (gisements de Vlasenica, Drniš, Plateau de Lika, Bijela Lipa, Obrovac, Niksic, Bijela Polana), des gisements de bauxite sont également connus en RPDC.
Dans les pays capitalistes industrialisés et en développement, les réserves de bauxite au début de 1982 s'élevaient à environ 22 milliards de tonnes, dont 10 milliards de tonnes. prouvé 13,5 milliards de tonnes. Les principales réserves de bauxite sont situées dans les pays en développement - environ 75 % (16,7 milliards de tonnes), y compris. prouvé environ 75% (10,1 milliards de tonnes). DANS pays développés des gisements de bauxite de haute qualité sont connus sous forme de couvertures de latérite en Australie ; Leur part dans les réserves totales est d'environ 20 %. La majeure partie des gisements de bauxite est située dans des zones peu explorées des pays tropicaux, on s'attend donc à ce que la tendance des réserves à croître plus rapidement que la production se poursuive.
En 1974, l’Association internationale des pays miniers de bauxite est créée. Il comprenait initialement :
Voir également Industrie de l'aluminium.
BOXITES [appelés région des Baux dans le sud de la France, où les gisements de bauxite ont été découverts pour la première fois], bauxite, constitué principalement d'hydroxydes d'aluminium (gel d'aluminium, gibbsite, boehmite, diaspores, etc.), d'oxydes et d'hydroxydes de minéraux de fer et d'argile. La couleur est rouge dans diverses nuances, brun brunâtre, moins souvent blanche, jaune, grise (à noire). On les trouve sous forme de formations denses (rocheuses) ou poreuses, ainsi que sous forme de masses meubles, terreuses et argileuses. Selon leur structure, ils sont classés en clastiques (pélite, grès, gravelite, conglomérat) et concrétionnaires (oolithiques, pisolite, légumineuses) ; par texture - bauxites homogènes, en couches et autres. La densité varie de 1 800 kg/m 3 (meuble) à 3 200 kg/m 3 (rocheux). Selon la composition minérale prédominante, on distingue les bauxites : monohydroxyde (diaspore, boehmite), trihydroxyde (gibbsite) et composition mixte (diaspore-boehmite, boehmite-gibbsite, chamosite-boehmite, chamosite-gibbsite, gibbsite-kaolinite, goethite-chamosite- boehmite, etc.).
Les bauxites se forment lors de transformations chimiques profondes (latéritisation) de roches aluminosilicates en climat tropical humide (bauxites latéritiques ou résiduelles) ou lors du transfert de produits d'altération latéritiques et de leur redéposition (bauxites sédimentaires). De la superposition de ces processus, il se forme des bauxites de type mixte (polygénique). Les dépôts sont en forme de feuillets, de lentilles ou de forme irrégulière (poches karstiques). La qualité des bauxites latéritiques est généralement élevée (50 % $\ce(Al_2O_3)$ et plus), les bauxites sédimentaires peuvent varier de haute teneur (55 à 75 % $\ce(Al_2O_3)$) à de qualité inférieure (moins de 37 % $\ce (Al_2O_3)$ ). En Russie, les exigences de qualité pour la bauxite extraite (commerciale) sont déterminées par GOST, ainsi que par les conditions contractuelles entre fournisseurs et consommateurs. En fonction du rapport (en poids) de la teneur en alumine et en silice (appelé module de silicium), la bauxite est divisée en 8 qualités. Pour le grade le plus bas (B-6, 2e grade), le module de silicium doit être supérieur à 2 avec une teneur en alumine d'au moins 37 % ; pour les bauxites de haut grade (B-0, B-00), le module de silicium doit être supérieur à 2. 10 avec une teneur en alumine de 50% et plus. Dans les classifications étrangères, la bauxite avec un module de silicium supérieur à 7 est classée comme de haute qualité.
Les gisements de bauxite, selon les réserves, sont divisés en grands (plus de 50 millions de tonnes), moyens (5 à 50 millions de tonnes) et petits (jusqu'à 5 millions de tonnes). Les réserves du plus grand gisement mondial, Boké (Guinée), sont estimées à 2,5 milliards de tonnes. 83,7% des réserves sont concentrées dans des gisements latéritiques, 9,5% dans des gisements polygéniques et 6,8% dans des gisements sédimentaires.
Des gisements de bauxite ont été explorés dans plus de 50 pays à travers le monde. Les réserves totales de bauxite sont estimées à 29,3 milliards de tonnes, les réserves confirmées à 18,5 milliards de tonnes (2e moitié des années 2000). Les plus grandes réserves confirmées se trouvent en Guinée (7,4 milliards de tonnes ; plus de 40 % des réserves mondiales), en Jamaïque (2 milliards de tonnes ; 10,8 %), au Brésil (1,9 milliard de tonnes ; 10,3 %), en Australie (1,8 milliard de tonnes ; 9,7 %). , Inde (0,77 milliard de tonnes ; 4,2 %), Guyane (0,7 milliard de tonnes ; 3,8 %), Grèce (0,6 milliard de tonnes ; 3,2 %), Suriname (0,58 milliard de tonnes ; 3,1 %), Chine (0,53 milliard de tonnes ; 2,8 %). La plus grande province de bauxite au monde est la province de bauxite d'Afrique de l'Ouest (ou Guinée).
En Russie, les réserves totales de bauxite dépassent 1,4 milliard de tonnes et les réserves prouvées dépassent 1,1 milliard de tonnes (début 2013). Il existe 57 gisements (dont 4 grands et 7 moyens). Les principales réserves de bauxite sont concentrées dans la région de Sverdlovsk (environ 1/3 des réserves de la Fédération de Russie ; gisements sédimentaires de la région bauxitique du nord de l'Oural - grand Cheremukhovskoye, moyen - Red Cap, Kalinskoye, Novokalinskoye), la République de Komi (26 % des réserves de la Fédération de Russie ; gisements polygéniques du groupe Vorykvinsky des zones bauxitiques de Timan - grand Vezhayu-Vorykvinskoye, moyen - Verkhneshugorskoye, Vostochnoye), région d'Arkhangelsk (18 % des réserves de la Fédération de Russie ; grand Gisement sédimentaire d'Iksinsky), région de Belgorod (environ 16 % des réserves de la Fédération de Russie ; grand gisement de latérite Vislovskoye, moyen - Melikhovo-Shebekinskoye). Des réserves de bauxite ont également été identifiées dans les territoires de Krasnoïarsk et de l'Altaï, dans la région de Kemerovo, dans la République du Bachkortostan, Région de Léningrad. Les minerais des gisements russes, par rapport à leurs homologues étrangers, sont de moindre qualité et dans des conditions de développement plus difficiles. Les minerais les plus riches ($\ce(Al_2O_3)$ 56%) dans les gisements Oural du Nord; Le plus grand gisement d'Iksinsky (environ 18 % des réserves russes) est composé de bauxites de mauvaise qualité.
La production mondiale de bauxite a dépassé 196 millions de tonnes/an (2e moitié des années 2000). Principaux pays producteurs : Australie (62,6 millions de tonnes/an), Chine (27 millions de tonnes/an), Brésil (22,8 millions de tonnes/an), Guinée (18,2 millions de tonnes/an), Jamaïque (14,9 millions de tonnes/an), Inde (13,9 millions de tonnes/an). En Russie, l'extraction de bauxite du sous-sol en 2012 s'est élevée à 5,14 millions de tonnes ; 9 gisements ont été développés, dont 6 dans la région de Sverdlovsk.
L'alumine et l'aluminium sont extraits de la bauxite. La bauxite est également utilisée dans la production de peintures, d'abrasifs artificiels (électrocorindon), comme fondants dans la métallurgie ferreuse et d'absorbants pour purifier les produits pétroliers de diverses impuretés ; bauxites à faible teneur en fer - pour produire des réfractaires à haute teneur en alumine, des ciments à durcissement rapide, etc. Les bauxites sont des matières premières complexes ; en plus de l'aluminium et du fer, ils contiennent du gallium, ainsi que du titane, du chrome, du zirconium, du niobium et des terres rares.
Comme indiqué précédemment, la bauxite contient diverses combinaisons jusqu'à 100 éléments du tableau périodique. Le nombre de minéraux est également proche de 100. D'un point de vue technologique, tous les minéraux de bauxite peuvent être divisés en trois groupes. Le premier comprend des minéraux contenant de l'aluminium - gibbsite, boehmite, diaspore. Le second comprend les minéraux qui compliquent ou perturbent la technologie de production d'alumine. Il s'agit de minéraux contenant de la silice, de divers silicates et aluminosilicates, de carbonates, de sulfures et de substances organiques. Le troisième groupe est celui des composés de ballast, qui ne subissent pas de modifications au cours du traitement technologique et sont éliminés du cycle technologique sous forme de boues. Ceux-ci comprennent les oxydes de fer et les composés contenant du titane. Il convient de noter que cette division est arbitraire, car elle ne prend pas en compte toutes les qualités des minéraux, ainsi que le fait que dans différentes conditions de production, le comportement des minéraux peut être exactement le contraire. Par exemple, la calcite minérale (CaCO3), qui est une impureté nocive dans le procédé Bayer, est transformée en un composant utile dans le procédé de frittage, etc.
Minéraux de bauxite contenant du silicium et leur comportement de lixiviation. La teneur en silice (SiO2) de la bauxite varie considérablement (2 à 20 %) et est caractérisée par le module de silicium. La silice dans la bauxite se trouve sous forme libre et liée. Les minéraux de bauxite contenant du silicium comprennent l'opale SiO2*H2O, la calcédoine SiO2, le quartz α SiO2, ainsi que divers aluminosilicates et silicates (kaolinite Al2O3*2SiO2*2H2O, chamosite (Mg, Al, Fe)12 [(Si, Al)8O20 ]( OH)16 et autres minéraux). Selon la réactivité de dissolution dans les solutions alcalines d'aluminate, les minéraux contenant de la silice peuvent être disposés comme suit : hydrogel de silice - minéral d'opale - minéraux de kaolin - quartz.
Kaolinite- le principal minéral siliceux de la bauxite. Son groupe comprend également le dikkit et la nacrite.
Les courbes de chauffe de ce minéral présentent 2 effets endothermiques dans la plage de 400 à 600 °C et un effet exothermique à 900 °C. Dans les minéraux à structure désordonnée, un autre effet endothermique apparaît à 100-200 °C.
Lorsqu'il est chauffé, les transformations suivantes se produisent :
Lorsqu'elle est chauffée, la kaolinite se transforme en métakaolinite, puis en spinelle de silicium, et le produit final est de la mullite avec pierre cristalline.
La kaolinite et les minéraux de son groupe interagissent avec des solutions d'alcali-aluminate pour former de l'hydroaluminosilicate de sodium (voir formule (4.9)). L'intensité de sa dissolution dépend de la concentration de la solution alcaline-aluminate et de sa température. Ainsi, lorsque la teneur en Na2O augmente de 120 à 220 g/l à une température de procédé de 105 °C, la kaolinite se dissout complètement. La réduction de la température de la solution d'aluminate à 70 °C, contre 105 °C, entraîne une forte diminution de la solubilité du minéral. Dans les conditions de la méthode hydrochimique Bayer, les minéraux de kaolin sont d'abord complètement décomposés.
Quartz généralement inclus dans la bauxite sous forme de modification α : α-SiO2. Sa teneur en bauxite est variable et varie de 3 à 11 %. Il existe des informations contradictoires sur le comportement du quartz dans les solutions alcalines. En particulier, les auteurs F.F. Wolf et O.I. Pudovkin pense que l'α-SiO2 ne se dissout pas dans les solutions fortes d'alcali-aluminate avec une concentration en Na2O de 300 g/l et un module caustique de la solution de 4 à 7 unités. Selon d'autres chercheurs, avec un broyage suffisamment fin, la solubilité du quartz n'est pas inférieure à la solubilité du gel d'acide silicique. Par la suite, en utilisant la microscopie électronique, les auteurs S.I. Kuznetsov et d'autres ont montré que les cristaux individuels d'α-SiO2 se dissolvent dans des solutions alcalines dès 100 °C. Ainsi, le quartz dans les conditions de la méthode hydrochimique Bayer est un composant actif. À des températures élevées (220-230 °C) lors de la lixiviation de la bauxite en autoclave, le quartz se dissout complètement.
Chamosite(Fe2+, Mg)23 * (Fe3+, Al)0,7 * (Si1,4*Al0,6)O5 * (OH)4 - ce minéral appartient au groupe des aluminosilicates en couches. Le terme « chamosite » fait souvent référence à la chlorite ferrugineuse. Dans les matières premières contenant de l'alumine, la bauxite est également le principal minéral contenant de la silice. On le trouve le plus souvent dans les gisements de bauxite de SUBR, Timan et YuUBR. La composition chimique des chamosites est très variable. Il existe des chamosites avec une prédominance de fer di- et trivalent.
La teneur en composants principaux varie dans les limites suivantes : SiO2 = 18-33 %, Al2O3 = 20-30 %, Fe2O3 = 1-18 %, FeO = 2-39 %, MgO = 0,6-6,5 %, H2O. = 7-11%.
Il a été établi expérimentalement que dans les solutions d'aluminate du procédé Bayer, la solubilité de la chamosite dépend de sa composition chimique et minéralogique. En particulier, la chamosite profondément oxydée contenant FeO ≤ 1 % se dissout à 96 % en 4 heures déjà à 95 °C. La chamosite faiblement oxydée avec une teneur en FeO d'environ 11,5 % dans les mêmes conditions se dissout de 25 à 35 %.
L'interaction de la chamosite avec NaOH peut être décrite par la réaction suivante :
Cette réaction peut être l'une des raisons de l'augmentation de la pression dans les autoclaves et de l'apparition de fer divalent dans les solutions. Il a été constaté que lors du traitement d'un nouveau type de matière première - la bauxite de Timan dans les alumineries de l'Oural, le nombre de soufflages dans les batteries d'autoclaves a fortement augmenté, ce qui confirme également la version de la décomposition des chamosites et des chlorites lors de la lixiviation.
Il est à noter que le dégagement d'hydrogène lors de cette réaction peut être dangereux.
Le processus de conversion de la silice de bauxite en GASN se déroule en 2 étapes (Fig. 4.12) :
1) dissolution de la silice dans une solution alcaline d'aluminate (voir formule (4.6)) ;
2) cristallisation de HASN à partir d'une solution (voir formules (4.7), (4.8)). La solubilité du GASN diminue avec l'augmentation de la température ; pour cette raison, les solutions d'aluminosilicate sont mieux et plus profondément désiliciées lorsque le processus est effectué à des températures de 150 à 170 °C.
La plupart des chercheurs pensent que composition chimique Le HASN libéré n'est pas constant, dépend de la température, de la composition et de la concentration de la solution d'aluminate et correspond à la formule conventionnelle nNа2O*Al2O3*(1.4-2)SiO2*xH2O. Cet aluminosilicate, dans sa composition et sa forme, appartient à un minéral naturel appelé « sodalite » : 7(Na2O*Al2O3*SiO2)*2NaAlO2*nH2O.
La formation de composés insolubles avec la silice provoque les principales pertes d'oxyde d'aluminium et d'alcali avec les boues rouges sous forme de HASN (voir formule (3.4) - pertes de Na2O et Al2O3 sous forme nNa2O*Al2O3*(1.4-2)SiO2* xH2O).
La silice (SiO2) est l'une des impuretés les plus nocives lors du traitement de la bauxite selon la méthode Bayer. D'où la restriction de l'utilisation de bauxite à faible module de silicium, inférieur à 7-8 unités.
En présence de chaux, une partie de la silice de la bauxite se lie en un nouveau composé appelé « hydrogrenat d'aluminium » (3CaO*Al2O3*0,55SiO2*5,5H2O), ce qui entraîne une diminution des pertes d'alcalis avec les boues rouges. Dans ce cas, la réaction chimique suivante se produit :
Par exemple, lors de la lixiviation de la bauxite du nord de l'Oural sans ajout de chaux, il se forme de la boue rouge avec une teneur en Na2O de 6 à 8 %. Lors de l'ajout de 3 % en poids de CaO à cette pâte de bauxite, la teneur en alcalis dans la boue rouge est réduite à 3-4 %.
Le taux et l'intégralité de la dissolution du quartz libre dépendent de la taille des particules, de la concentration de la solution d'aluminate et de la température du processus (voir Fig. 4.13, 4.14). La silice amorphe et son gel se dissolvent plus rapidement dans les alcalis caustiques que dans le quartz. Le quartz à gros grains se dissout plus lentement que le quartz hautement dispersé.
La dissolution des minéraux de silicium et la libération de composés GASN insolubles à partir des solutions d'aluminate pendant le processus de lixiviation entraînent une prolifération des équipements d'échange de chaleur lors du chauffage de la bauxite avec une solution circulant dans les échangeurs de chaleur, ainsi que des pertes de composants utiles. Par conséquent, pour affaiblir cet effet nocif, il est recommandé de conserver la pulpe de bauxite dans des mélangeurs humides à une température de 100°C pendant 4 à 6 heures avant de la chauffer. Cela conduit à la création de conditions pour le transfert de la partie soluble de la silice de bauxite en hydroaluminosilicate de sodium avant même la lixiviation des principaux minéraux de bauxite contenant de l'aluminium.
Des courbes intéressantes ont été obtenues par I.S. Lileev lorsqu'il a étudié le comportement de la silice dissoute dans des solutions d'aluminate à faible module avec αk = 1,7 à t = 70 °C. Trois régions de l'état silice ont été clairement identifiées (voir Fig. 4.15). La région I est la région de l’état d’équilibre de la solution. La région II, délimitée sur le diagramme d'état par la ligne d'équilibre (OS), est la région de l'état d'équilibre de la silice et la ligne limite de sursaturation (OA), appelée région métastable. Une solution dans la région métastable peut rester dans un état d’équilibre instable pendant un certain temps, retenant la silice. La région III appartient à la région labile et est absolument instable. Être dans cette zone conduit à une cristallisation spontanée (spontanée) du GASN. Par la suite, le comportement de la silice a été étudié dans les mêmes conditions, mais uniquement dans la région des concentrations accrues d'alumine en solution. Grâce à la moyenne et à l'approximation des données expérimentales obtenues, il a été possible de dériver des équations pour la limitation de ces régions.
En extrapolant des données expérimentales sur le comportement de la silice dans des solutions concentrées d'aluminate, des résultats traités mathématiquement sur le comportement de la silice en solution ont été obtenus et la région de l'état métastable de la silice a été clairement identifiée.
Le modèle de rétention de silice dans la région métastable a également été confirmé dans les solutions à fortes concentrations d'alumine. Il a également été démontré que la dilution de ces solutions concentrées à des concentrations généralement acceptées permet à la silice de rester dans la région métastable (courbe RH), ce qui permet la séparation ultérieure de la boue rouge de la solution d'aluminosilicate.
Région I : région de l'état d'équilibre de la silice.
Région II : région de l'état métastable de la silice.
Région III : la région de l'état labile de la silice, dans laquelle la silice n'est pratiquement pas retenue en solution et en est intensément libérée sous forme de HASN.
Des concentrations extrêmement élevées de silice dans les solutions d’aluminate doivent être prises en compte lors de la lixiviation du minerai et des gâteaux. La désiliconisation des solutions d'aluminate via GASN est possible en raison de la teneur extrêmement faible en silice (courbe OS) dans la région de l'état d'équilibre. La région au-dessus de la courbe OA est la région de l'état labile de la silice, où elle ne peut pratiquement pas être retenue par la solution et en est libérée.
Minéraux de bauxite contenant du fer et leur comportement de lixiviation. Les compagnons constants des principaux minéraux rocheux de la bauxite - l'oxyde et l'hydroxyde d'aluminium et la kaolinite - sont des composés de fer. Les minéraux de bauxite contenant du fer sont représentés par quatre classes de composés : oxydes, sulfures et sulfates, carbonates et silicates. De la première classe de minéraux, la plus courante, il convient de distinguer l'hématite et l'hydrohématite, la goethite et l'hydrogoethite, la limonite et l'hématogel, ainsi que la magnétite et la maghémite. Il a été établi que les bauxites diasporiques sont plus riches en sulfures que les bauxites boehmite-gibbsite et gibbsite. Les carbonates de fer sont présents principalement dans les bauxites à gibbsite.
Goethite(α-FeOOH) est un compagnon constant de la bauxite et est le principal minéral de la bauxite gibbsite dans les pays tropicaux et les gisements méditerranéens. Le réseau cristallin de la goethite est similaire à la diaspore et le γ-FeOOH dans sa structure correspond à la boehmite.
Dans les conditions du procédé Bayer, la goethite en solutions alcalines, étant déshydratée, se transforme en hématite α-Fe2O3. Sans affecter la chimie du procédé Bayer, la goethite peut perturber le processus d'épaississement des boues rouges. Cela est dû à sa capacité à déshydrogéner et hydrogéner de manière réversible. Si la bauxite est cuite jusqu'à ce que le minéral goethite soit complètement déshydraté, le processus d'épaississement se déroule sans complications.
Lépidocrocite(γ-FeOOH) est un minéral rare dans les bauxites ; sa structure correspond à la boehmite. Ce minéral est un composé instable et dans les solutions alcalines d'aluminate, il recristallise en maghémite - γ-, α-Fe2O3, Fe2O3. Cette connexion est magnétique.
Hématite(α-Fe2O3) est le principal minéral contenant du fer de la bauxite SUBR. La quantité d'hématite de la teneur totale en Fe2O3 de la bauxite est souvent de 80 à 90 %. L'hématite fait partie des fèves et de la masse cimentaire. Souvent finement dispersé et trouvé en étroite association avec d’autres minéraux. Dans la bauxite, l'hématite est si finement dispersée qu'elle peut être séparée en forme pureéchoue. L'hématite artificielle peut être obtenue en déshydratant la goethite en la chauffant ou en la traitant avec une solution alcaline. L'hématite est pratiquement insoluble dans les solutions alcalines d'aluminate et constitue une impureté de ballast dans le procédé Bayer. L'hématite est faiblement magnétique, ce qui s'explique par la présence d'une petite quantité de magnétite Fe3O4 et de maghémite γ-Fe2O3.
Maghémite(γ-Fe2O3) - hautement magnétique. DANS conditions naturelles trouvé dans les roches sédimentaires riches en matière organique. Il peut également être obtenu par déshydratation de la lépidocrocite ou de la goethite. Lorsqu’elle est chauffée, elle se transforme de manière irréversible en hématite.
Magnétite((FeIIFeIII2)O4) est un composant inerte de la bauxite et n'interagit pas avec les solutions alcalines-aluminate.
Carbonates de fer. Le minéral le plus courant est la sidérite FeСO3.
Trouvé dans les bauxites monohydratées et gibbsite. Sa quantité dans ces bauxites est variable. La teneur moyenne des bauxites d’Octobre rouge est de 6 %. Dans certains lots - jusqu'à 30 %. La sidérite est rarement un minéral pur. Il contient du manganèse et du magnésium en quantités notables (de 5 à 30 %). Le remplacement du fer par du calcium s'effectue en quantités plus limitées (jusqu'à 10 %). Ce minéral est une impureté très nocive, car il interagit de manière intensive et irréversible avec les solutions alcalines, ce qui conduit à leur décaustification.
En particulier : FeCO3+ 2NaOH + H2O = NaCO3+ Fe(OH)3 + 1/2 H2.
La formation d'hydrogène peut entraîner une augmentation de la pression dans les autoclaves. Fe(OH)3 est un composant colloïdal finement dispersé de la boue rouge ; sa présence dans la boue rouge augmente la consommation de farine de seigle lors de l'épaississement. De plus, les solutions alcalines sont contaminées par du fer divalent dont la teneur varie de 0,008 à 0,725 g/l. Lors de la décomposition, du fer est libéré avec l'hydroxyde d'aluminium et réduit la qualité du produit obtenu.
Minéraux de sulfure de fer. Presque tout le soufre (92-95 %) de la bauxite est représenté par des minéraux sulfurés de fer : pyrite, melnikovite-pyrite, pyrrhotite, marcassite, chalcopyrite.
Selon la réactivité de dissolution dans les solutions alcalines, elles sont classées dans la série suivante : melnikovite-pyrite → pyrrhotite → marcassite → pyrite → chalcopyrite. Le minéral le plus courant est la pyrite (FeS2), un représentant typique du sulfure de fer présent dans la bauxite. Il existe une variété colloïdale : la melnikovite. Dans les solutions alcalines d'aluminate de la méthode Bayer, la pyrite se dissout à 10-20 % et la melnikovite à 100 %. Des substitutions isomorphes du fer par du nickel et du cobalt jusqu'à 14 à 20 % sont possibles. Les minéraux sulfurés de fer ont un effet négatif sur les processus Bayer et de frittage. Par conséquent, il existe des restrictions sur la teneur en soufre des matières premières de bauxite. Il a été établi expérimentalement qu'il est rentable de traiter la bauxite en utilisant à la fois la méthode Bayer et la méthode de frittage avec une teneur en soufre ne dépassant pas 1 %. La présence de sulfures entraîne des pertes irréversibles d'alcali sous forme de sulfures, polysulfures et sulfates de sodium. À l'heure actuelle, des méthodes ont été développées pour purifier les solutions d'alcali-aluminate des impuretés de soufre et de fer en ajoutant de l'oxyde de cuivre ou de zinc aux solutions.
La réaction chimique de décomposition de la pyrite dans des solutions alcalines d’aluminate est présentée ci-dessous :
La récupération du soufre en solution dépend de la forme minéralogique et de la structure du sulfure. Melnikovite a le plus de réactivité. La décomposition des minéraux sulfurés se produit principalement à des températures supérieures à 180 °C et augmente avec le chauffage. Une augmentation de la concentration d'alcali dans la solution a un effet similaire. Ce problème se produit de manière aiguë lorsque de la bauxite avec une teneur en soufre supérieure à 1 % est reçue pour traitement. Avec une telle teneur en soufre, la contamination des solutions par le fer augmente fortement et la qualité de l'alumine obtenue diminue. Le fer entre en solution sous la forme du composé Na2*2H2O - hydroxothioferrate de sodium. De plus, il a été constaté que la corrosion des équipements augmente (la durée de vie des équipements d'échange thermique par évaporation est réduite de 4,5 ans à 9 mois). Les pipelines sont également rapidement détruits.
V.V. Grachev a établi une dépendance directe de la contamination des solutions par le fer sur la teneur en sulfure de soufre dans la solution (voir tableau 4.2).
Ainsi, il a été démontré que plus la teneur en sulfure de soufre dans la solution est élevée, plus elle contient de fer dissous. Par la suite, la présence de quatre formes de soufre dans les solutions alcalines d'aluminate a été établie : S2- - sulfure, S2O3b2- - thiosulfate, SO3b2- - sulfite, SO4b2- - sulfate.
Au cours de l'oxydation au cours du processus de lixiviation, les changements suivants se produisent dans les formes de transition du soufre :
S2- → S2О3в2- → SO3в2- → SO4в2-
Le comportement de ces formes d’oxydation du soufre lors de la lixiviation des minéraux sulfurés est présenté sur la Fig. 4.16.
L'énergie d'activation pour la transition du sulfure de soufre vers diverses formes a été calculée et a valeurs suivantes: I. Еа = 2100 kJ/mol à S2О3в2- ; II. Еа = 4396 kJ/mol en SO3в2- ; III. Еа = 6007 kJ/mol en SO4в2-.
D'après les données présentées, il est clair que la première étape est la moins gourmande en énergie ; elle se produit à des températures inférieures à 100 °C. Il a été prouvé expérimentalement que l'oxydation complète du sulfure de soufre en sulfate de soufre nécessite un certain temps (voir tableau 4.3).
Le taux d'interaction dépend de la surface de contact et de la solubilité de l'oxygène dans la solution d'aluminate, c'est-à-dire qu'il faut fournir de l'oxygène très fortement dispersé.
Le fer fait partie intégrante du soufre ; on le trouve également dans les solutions d'aluminate sous diverses formes et subit les modifications suivantes lors de l'oxydation du soufre :
2- - hydroxysulfate de fer (rouge) ;
3- - donne la solution couleur verteà 25 °C ;
3-n - complexe hydroxoaqua.
Au cours du processus de décomposition, ce complexe hydroxoaqua de fer coprécipite avec l'hydroxyde d'aluminium, s'introduisant dans son réseau cristallin, et contamine l'hydroxyde résultant avec des impuretés de fer, réduisant encore la qualité de l'alumine résultante.
Moyens de lutter contre les minéraux sulfurés :
1) la torréfaction au-dessus de 600 °C permet de détruire les minéraux sulfurés et d'éliminer la majeure partie du soufre sous forme de gaz, mais l'élimination complète du soufre ne peut pas être obtenue ;
2) flottation de la pyrite des matières premières de bauxite (la flottation dans l'eau de la pyrite et sa flottation dans des solutions d'alcali-aluminate ont été testées expérimentalement au Département de métallurgie des métaux légers UPI par F.F. Fedyaev, V.S. Shemyakin, V.V. Saltanov, etc.) . Par la suite, des tests industriels de cette technologie ont été effectués à l'usine de concentration de la ville de V. Pyshma et à l'aluminerie Bogoslovsky. Cependant, cette technologie n’a pas été mise en œuvre industriellement ;
3) l'enrichissement radiométrique et photométrique lors de la préparation du minerai des matières premières de bauxite sont actuellement les domaines les plus prometteurs ;
4) ajout de ZnO aux solutions d'aluminate. En conséquence, du ZnS se forme, qui élimine le sulfure de soufre de la boue rouge. La teneur en fer ferreux de la solution est fortement réduite. Pour la première fois, cette technologie, développée au Département de métallurgie des métaux légers UPI V.V. Grachev, T.A. Non couché et autres, a été utilisé avec succès à la fonderie d'aluminium de l'Oural au milieu des années 70 et 80. le siècle dernier.
Minéraux de bauxite contenant du titane et leur comportement de lixiviation. L'oxyde de titane TiO2 est contenu dans toutes les bauxites, aussi bien sous forme libre que sous forme de divers composés chimiques. La quantité totale de TiO2 dans la bauxite est variable et varie de 1 à 10 %. En particulier, dans les bauxites du gisement de l'Altaï - 2 à 4 % de TiO2, Krasnooktyabrsky - 1,5 à 2,5 % de TiO2, Tatar - 2 à 10 % de TiO2, Gayansky - 1 à 2 % de TiO2.
Les principaux minéraux de titane : anatase, rutile, occasionnellement brookite, ilménite ; moins fréquemment sphène, titanomagnétite, pérovskite.
Rutile(TiO2) est un minéral commun dans la bauxite. Dans certains cas, jusqu'à 8 à 10 % de Fe(II) et de Fe(III) sont présents. Le rutile est le porteur de l'uranium et du thorium dans la bauxite. Dans les solutions alcalines, le rutile peut former un certain nombre de composés tels que les titanates et les silicates de sodium. En présence de chaux, un composé pérovskite se forme - CaO*TiO2. Chimiquement, le rutile est moins actif que l'anatase.
Anataz(TiO2) est le minéral de titane le plus courant dans la bauxite. Contient jusqu'à 1% de fer et d'étain. La structure de l'anatase est similaire à celle du rutile et les différences résident dans la disposition différente des octaèdres [TiO6]. Dans les processus technologiques de production d'alumine, il constitue une source de pertes d'alcalis dues à la formation de titanates de sodium. En présence d'oxyde de calcium, la pérovskite cristallise. Avec l'augmentation de la température, l'activité anatase augmente fortement.
Ilménite(FeO*TiO2) - fait partie de la masse cimentée de la bauxite. L'ilménite est inerte dans le procédé Bayer.
Sphène(CaO*TiO2*SiO2) - dans les bauxites, SUBR est présent sous forme de gros grains isolés ou d'accumulations de petits grains aux bords non développés. La couleur est jaune-vert ou gris brunâtre. Le sphène se trouve également dans la masse cimentaire de la bauxite, plus rarement dans les haricots. Dans le processus technologique, le sphène est également inerte.
Titanomagnétite(TiO2*Fe3O4) - plus souvent trouvé dans les bauxites diaspore-boehmite sous forme d'inclusions sur de gros cristaux noirs avec un éclat métallique. Le minéral est inerte dans le processus technologique.
Le comportement des minéraux de titane lors de la lixiviation de la bauxite a été étudié pour la première fois au VAMI. Les données obtenues ont montré que lorsque le rutile obtenu artificiellement était traité avec une solution alcaline ou d'aluminate, la teneur en TiO2 dans la solution s'est avérée insignifiante - de 12 à 100 mg/l (voir Fig. 4.17).
En présence d'additif calcaire, la teneur en TiO2 dans la solution n'est pas détectée.
Il a été découvert plus tard que l'ajout de TiO2 lors de la lixiviation de la bauxite du nord de l'Oural, ainsi que de la diaspore pure et de la boehmite, réduit l'extraction d'alumine dans la solution (Fig. 4.17, 4.18). En présence de chaux, introduite en fonction du rapport CaO:TiO2≥1, l'ajout de TiO2 ne réduit pas le rendement en alumine en solution. Le rôle de la chaux se réduit dans ce cas à la formation de titanate de calcium : 2CaO*TiO2*nH2O.
Au cours de l'expérience, il a été remarqué que lorsque la diaspore est dissoute dans une solution alcaline d'aluminate en présence de TiO2, les parois des autoclaves se recouvrent d'un revêtement blanc solide, qui n'est pas lavé à l'eau. L'analyse chimique et radiologique de cette plaque a montré qu'il s'agit de métatitanate de sodium insoluble - NaНТiO3.
TiO2 + NaOH = NaНТiO3
TiO2 + 2NaOH = Na2TiO3 + H2O
Na2ТiO3 + Н2О = NaНТiO3 + NaOH
Sur cette base, on a supposé que le même film pouvait recouvrir les cristaux de diaspore ou de boehmite. Son épaisseur a été établie à 18 angströms. Pointu mauvaise influence le titane lors de la dissolution de la diaspore est illustré sur la Fig. 4.19.
Ainsi, l’effet négatif de l’oxyde de titane sur la dissolution de la diaspore et de la boehmite est mis en évidence. Ceci s'explique par le fait qu'un film protecteur de métatitanate de sodium a le temps de se former sur le cristal déjà lors du chauffage de la pâte à une température inférieure à la température de lixiviation de la bauxite diasporique, c'est-à-dire avant la dissolution notable du minéral diasporique et de la boehmite. . Avec une agitation prolongée, les particules qui composent le film s'agrègent en flocons plus gros, le film est détruit et la vitesse de dissolution de la diaspore et de la boehmite augmente. Deux formes de titanate de sodium ont été établies :
1) Na2O*3TiO2*2,5H2O - cristaux en forme d'aiguille obtenus dans des solutions avec des concentrations de Na20R allant jusqu'à 400 g/l ;
2) 3Na2O*5TiO2*3H2O - petits cristaux équiaxes obtenus dans des solutions avec une concentration en Na2O supérieure à 400 g/l.
Plus tard, des composés de titane 5Fe2O3*TiO2*Al2O3 et 8Fe2O3*6Al2O3*TiO2*SiO2 ont été découverts dans la boue rouge des usines hongroises, appelées « sables de Dorr ».
Vous trouverez ci-dessous une série d’activités de dissolution des principaux minéraux de titane dans des solutions alcalines d’aluminate :
Gel TiO2 → anatase → rutile
À l'heure actuelle, la bauxite avec la teneur suivante en oxyde de titane dans la matière première est fournie aux fonderies d'aluminium de l'Oural : SUBR - 1,5 à 2 % de TiO2, bauxite de Timan moyen - 3 à 4 % de TiO2. De plus, dans la bauxite de Subrovsky, le minéral de titane se présente sous forme d'anatase, et dans la bauxite de Timan moyen, sous forme de rutile.
Minéraux de bauxite contenant des carbonates et leur comportement de lixiviation. Parmi les minéraux contenant du carbonate de calcium, on retrouve les minéraux suivants : calcite CaCO3, dolomite MgCO3*CaCO3, hydromagnésite 4MgCO3*Mg(OH)2*4H2O et sidérite FeCO3. Tous ces minéraux se décomposent facilement dans des conditions de lixiviation en autoclave :
MeCO3 + 2NaOH = Na2CO3 + Me(OH)2
Les carbonates sont des impuretés très nocives dans les matières premières, car ils transforment l'alcali caustique coûteux NaOH en carbonate Na2CO3.
calcite(CaCO3) est le carbonate le plus courant dans la bauxite. La courbe de chauffage a un effet endo dans la région de 800-950 °C, qui s'explique par la réaction de dissociation : CaCO3 → CaO + CO2. La calcite est activement décomposée par les alcalis et plus fortement, plus la température de la solution et la concentration d'alcali qu'elle contient sont élevées. Ce minéral est l'une des impuretés nocives de la bauxite en raison de la décaustification de l'alcali actif en solution selon la réaction CaCO3 + 2NaOH = Na2CO3 + Ca(OH)2.
Le plus contenu élevé La teneur en calcite a été notée dans les bauxites du nord de l'Oural - jusqu'à 7 % de CO2, c'est pourquoi SUBR utilise actuellement diverses méthodes mécaniques pour l'enrichissement de la bauxite. Dans les bauxites du nord de l'Oural, la calcite est disséminée sous forme de fèves et de masse cimentaire. Il remplit également les fissures et les vides, y formant des brosses et des minerais grossièrement cristallisés. Lors du broyage humide et de la lixiviation de la bauxite, le carbonate de calcium réagit avec les alcalis et le transforme en soude. La constante d'équilibre de cette réaction à une température de 25 °C est calculée à l'aide de la formule suivante :
où αCO3в2-, α(ОН)- - activité ionique ; LpCaCO3, LpCa(OH)2 - le produit de la solubilité de CaCO3 et Ca(OH)2.
Avec le chauffage, la constante d'équilibre de la réaction augmente, puisque le produit de solubilité de la calcite augmente et celui de la chaux diminue à 200 °C, il est égal à l'unité. Il a été constaté que dans une solution d'aluminosilicate faiblement chauffée, notamment lors du broyage humide de la bauxite (t = 95°C), la calcite se décompose pour former de la soude et de l'aluminate de calcium 3, qui dans ces conditions est moins soluble que la chaux. En particulier:
3CaCO3 + 2NaAl(OH)4 + 4NaOH = 3CaO*Al2O3*6H2O + 3Na2CO3.
En figue. La figure 4.20 montre les isothermes de solubilité des phases solides formées dans le système Na2O-CaO-Al2O3-CO2-H2O à différentes températures, obtenues par M.G. Leitezen et T.A. Potapova. Ce diagramme montre les régions de stabilité de 3CaO*Al2O3*6H2O.
Toutes les solutions d'aluminate de composition supérieure à la courbe I sont enrichies en soude et n'interagissent pas avec la calcite. Les solutions situées sous la courbe I décomposent la calcite avec formation d'aluminate de calcium 3, et la région de sa stabilité augmente avec l'augmentation de la concentration d'alcali caustique dans la solution. Il a été découvert plus tard qu'à des températures élevées, l'hydroaluminate de 3-calcium devient instable et se décompose avec les alcalis selon la réaction
3CaO * Al2O3 * 6H2O + 2NaOH = 2NaAl(OH)4 + Ca(OH)2
Ainsi, les données présentées montrent que lors du broyage humide des bauxites diasporiques contenant des impuretés de calcite, ce minéral se décompose complètement avec formation d'hydroaluminate de 3-calcium et de soude, et cet hydroaluminate, lorsqu'il est lessivé, se décompose ensuite en chaux et aluminate de sodium. Il a été établi que les carbonates de calcium accélèrent le lessivage des bauxites diasporiques, mais ils doivent être considérés comme des impuretés nocives, car lors de la décomposition des carbonates, il se produit une décaustification de l'alcali et une accumulation de soude dans les solutions d'aluminate. Par la suite, lors de l'évaporation, le carbonate de sodium est libéré de la solution sous forme de « soude rouge » et envoyé à l'étape de frittage pour sa caustification. De plus, de grandes difficultés sont créées lors de l'évaporation de solutions d'aluminate alcalines, car les tubes chauffants des évaporateurs sont rapidement envahis par la soude, ce qui entraîne une forte diminution de la productivité des appareils. Pour ces raisons, la bauxite diasporique contenant plus de 3 à 4 % de CO2 n'est pas recommandée pour la transformation en alumine selon la méthode Bayer. Une augmentation de la teneur en CO2 au-dessus de la norme recommandée conduit à la nécessité d'augmenter la puissance de l'étape de frittage.
Phosphore et petites traces de bauxite. La teneur en phosphore de la bauxite sous forme de P2O5 varie de traces à 8,0 % et varie en moyenne de 0,4 à 0,6 %.
Les concentrations de phosphore ne sont pas déterminées par le type minéral ou génétique de la bauxite, ni par l'âge des gisements.
La teneur en phosphore (P2O5) des bauxites provenant de divers gisements est la suivante : dans les bauxites SUBR - 0,67 % ; dans les bauxites du YuUBR - 0,20 % ; en bauxite STBR - 0,27%.
Les minéraux phosphorés les plus probables dans la bauxite sont l'apatite 3 [Ca3PO4] * [Ca F, Cl)2] ; vivianite Fe3(PO4)2 * 8H2O ; francolite Ca10(PO4)6 * [A], AF2, (OH)2, CO3, O ; évansite Al3(PO4)2 * 3Al(OH)3 * 12H2O.
La teneur maximale en P2O5 de la bauxite SUBR est de 0,8 %. Le phosphore est considéré comme une impureté très nocive. Lors du traitement de la bauxite selon la méthode Bayer, le phosphore est presque entièrement transféré dans une solution d'aluminate alcaline, formant le composé Na3FO4. Par la suite, avec une légère diminution de la température de la solution, le phosphate de sodium cristallise, incrustant les caloducs, chauffant les surfaces des échangeurs de chaleur et des évaporateurs, réduisant ainsi la durée de leur fonctionnement. La présence de phosphore affecte la granulométrie de l'hydroxyde d'aluminium (le broie), ce qui entraîne une diminution de la qualité du produit commercial.
Le modèle de distribution des petites impuretés dans les bauxites de divers types géologiques ou lithologiques-minéralogiques a été peu étudié. Cependant, des éléments tels que le zirconium, le vanadium, le chrome, le nickel et le cobalt sont présents dans toute la bauxite. Actuellement, 43 éléments chimiques ont été identifiés dans la bauxite, dont 27 sont classés comme impuretés mineures (leur teneur dans la bauxite est inférieure à 0,1 %). Les formes minéralogiques des impuretés mineures des bauxites n'ont pas été suffisamment étudiées. La plupart des impuretés, telles que le gallium et le scandium, ne forment pas de minéraux indépendants, mais en raison de la proximité des rayons de leurs ions avec les rayons des ions aluminium, elles pénètrent dans les réseaux des minéraux de la diaspora, de la boehmite et de la gibbsite. Lors du traitement de la bauxite selon la méthode Bayer, le scandium et d'autres éléments des terres rares sont complètement convertis en boue rouge, dans laquelle leur teneur augmente de 1,5 à 2 fois par rapport à la teneur initiale de la bauxite. La boue rouge fait actuellement partie des déchets artificiels et constitue une matière première pour la production de ces éléments.
La teneur en petites impuretés de la bauxite est présentée dans le tableau. 6.5. Les impuretés qui ont tendance à s'accumuler dans les solutions au cours de la production cyclique sont les plus intéressantes - V, Ga, Cr.
Vanadium et son comportement lors de la lixiviation. Le vanadium peut être associé à l'oxyde ferrique. Une relation a été constatée entre sa teneur et la quantité d'oxyde de fer dans la bauxite.
La dépendance est exprimée par la formule suivante, % : V2O5 = 4,8*Fe2O3 *10v-3, où Fe2O3 est le pourcentage de teneur en bauxite. De plus, un lien entre les minéraux de vanadium et d’aluminium a été remarqué en raison de la proximité de leurs rayons ioniques. Il y a une augmentation de la teneur en V2O5 avec une augmentation du module silicium de la bauxite, ce qui peut être une conséquence de l'inclusion de vanadium dans les minéraux d'hydroxyde d'aluminium. La teneur en vanadium la plus élevée est observée dans les matières premières d'alumine telles que les scories de haut fourneau à haute teneur en fer. Dans le traitement hydrochimique de la production d'alumine, le vanadium est réparti à peu près également entre la solution alcali-aluminate et la phase solide (boue rouge).
S'accumulant dans la solution d'aluminate lors de la décomposition, il tombe de la solution avec l'hydroxyde d'aluminium, réduisant ainsi sa qualité. La teneur en V2O5 des solutions en circulation en usine varie de 1,1 à 1,5 g/l, ces solutions peuvent donc servir de source pour en extraire du vanadium. La principale méthode d'isolement du vanadium des solutions alcalines d'aluminate est la méthode de cristallisation, basée sur la réduction de la solubilité des composés du vanadium en fonction de la concentration de la solution et d'une diminution de la température. Actuellement, ce produit est extrait uniquement à l'aluminerie Pavlodar.
Gallium et son comportement lors de la lixiviation. Gallium : tfondre = 30 °C, t = 2 000 °C ; a une capacité thermique élevée. Cet élément ne forme pas de minéraux indépendants, mais peut remplacer de manière isomorphe l'aluminium dans ses hydroxydes. Il a été noté qu'il y en a plus dans les bauxites diasporiques, puisque le GaOOH cristallin est isomorphe à la diaspore AlOOH et peut être incorporé dans son réseau cristallin. Dans les étapes technologiques de la production d'alumine, l'oxyde de gallium interagit avec les alcalis et passe en solution sous forme de gallate de sodium dissous :
Quelques feuilles de gallium processus technologique avec de la boue rouge à la suite de la coprécipitation et de l'interaction chimique de l'anion gallate avec des cations métalliques. La teneur en gallium des principaux produits obtenus selon le procédé Bayer est donnée dans le tableau. 4.4.
Une quantité importante de gallium commercial entrant sur le marché mondial est produite par l’industrie de l’aluminium comme sous-produit du traitement de la bauxite. La recherche et la pratique industrielle ont montré qu'environ 2/3 de l'oxyde de gallium provenant de la bauxite entre en solution et 1/3 reste dans la boue rouge. En frittant de la boue rouge avec du calcaire et de la soude, puis en la traitant avec une solution d'aluminate alcaline, le gallium restant peut être extrait de la bauxite. De la même manière, le gallium peut être extrait de la bauxite traitée par frittage. La source de gallium dans la production d'alumine sont des solutions d'aluminate, préalablement purifiées des impuretés. Dans les raffineries d'alumine étrangères, le gallium est extrait des solutions du procédé Bayer par électrolyse sur une anode de mercure. Nous avons développé des méthodes de dépôt électrochimique sur une cathode de gallium, ainsi que de cémentation du gallium à partir de solutions avec de l'aluminium gallamide. De nombreux travaux ont été menés à l'Institut de technologie chimique de la branche Oural de l'Académie des sciences de Russie sous la direction de S.P. Yatsenko sur l'obtention d'un métal ultra-pur correspondant à la nuance TU 48-4-350-84. Ils ont également montré que l'échelle optimale de production de gallium dans une usine d'alumine avec une productivité moyenne de 0,5 à 1,0 million de tonnes d'alumine est un atelier pour produire 5 à 10 tonnes de gallium par an. Dans ce cas, la concentration en gallium établie dans les solutions en circulation dépend peu de l'ampleur de la production de gallium.
Le gallium possède un certain nombre de propriétés précieuses et est utilisé dans les LED, les lasers et les batteries solaires. Il a trouvé de nombreuses applications en tant que composant d'alliages à faible point de fusion, de soudures, de composés à durcissement par diffusion, ainsi que dans les matériaux dentaires.
Le chrome et son comportement lors de la lixiviation. Les composés de chrome se trouvent généralement dans les bauxites en petites quantités (0,02 à 0,04 %), mais certaines bauxites contiennent jusqu'à 3,0 % de Cr2O3. Outre son lien supposé avec l'hydroxyde de fer, le chrome est associé dans la bauxite à la boehmite ; Le chrome trivalent est soluble dans les solutions alcalines pour former de l'hexahydrooxochromate de sodium. S'il y a un excès d'alcali, ces composés peuvent s'accumuler dans les solutions d'aluminate, les rendant verdâtres. Si le chrome et la bauxite entrent dans l'étape de frittage, après leur oxydation avec l'oxygène pendant le processus de frittage, il se forme des chromates de sodium, qui sont hautement solubles dans l'eau et les solutions alcalines qu'ils contiennent, le chrome est sous forme 6-valente ; Dans ces réactions, ce composé est très toxique. La couleur du chrome 6-valent dans les solutions alcalines est rouge. Pour éliminer le chrome 6-valent, vous pouvez utiliser divers agents réducteurs, notamment Ns2S, FeSO4*10H2O. Le chrome passe à l'état 3-valent et est libéré des solutions alcalines sous forme de Cr(OH)3, et une certaine quantité d'aluminium coprécipite avec lui, c'est-à-dire que la perte d'aluminium avec la boue rouge augmente légèrement.
Substances organiques dans la bauxite et leur comportement dans les solutions alcali-aluminate. Les gisements de bauxite de tous types contiennent des substances organiques d'origines différentes. Il s'agit principalement de produits de décomposition de résidus végétaux ayant migré dans des gisements ; les résidus végétaux minéralisés sont moins fréquemment observés. La teneur moyenne en substances organiques dans la bauxite est la suivante : sous forme de bitume - jusqu'à 0,052 %, d'humines - jusqu'à 0,036 %.
Les composés humiques comprennent des composés de poids moléculaire élevé. Selon la classification acceptée, les substances humiques sont divisées en 3 groupes :
1) solubles dans l'eau - acides fulviques ;
2) solubles dans l'alcool - acides hématamilaniques et leurs dérivés ;
3) insoluble dans l'eau ou dans l'alcool - acides humiques.
La teneur en matières organiques autorisée dans les solutions de production d'alumine doit être inférieure à 3 % d'oxygène. La matière organique est très nocive pour le processus technologique, car sa présence affecte la rapidité et l'intégralité de la lixiviation de la bauxite. Les humines ralentissent la décomposition des solutions d'aluminate, réduisent la tension superficielle des solutions, ce qui conduit au moussage, ainsi que ralentissent l'épaississement des boues rouges. Le grillage et, dans certains cas, le lavage de la bauxite peuvent réduire la concentration maximale de substances organiques dans les solutions d'aluminate. À l'heure actuelle, la lutte contre les matières organiques dans les solutions alcalines d'aluminate se résume à l'utilisation d'agents antimousses sous forme de divers tensioactifs organiques qui leur permettent d'éteindre la mousse, ainsi qu'à l'oxydation des matières organiques avec de l'oxygène ou de l'ozone. Le bilan matière de la répartition des substances organiques est présenté dans le tableau. 4.5.
Le numérateur de la fraction est le pourcentage de la quantité totale de substances organiques et le dénominateur est le pourcentage de la quantité de substances organiques dissoutes.
Ainsi, de ce bilan matière, il ressort clairement que la majeure partie de la matière organique – 83 % – a été rejetée du cycle avec les boues rouges résiduaires. Les substances organiques sont éliminées de la solution principalement avec de la soude (co-précipitée avec de la soude rouge) et Al(OH)3. L'hydroxyde d'aluminium obtenu par décomposition dans la branche Bayer est coloré par des substances organiques dans couleur rose contrairement à l'hydroxyde blanc comme neige obtenu par frittage. Plus il y a de substances organiques, plus elles quittent le cycle de cette manière. Il a été établi que les substances organiques sont capables de s'accumuler dans les solutions d'aluminate jusqu'à une certaine limite, lorsqu'un équilibre se produit entre leur apport et leur élimination de la solution. A cet équilibre, la teneur de ces substances doit rester inférieure à la limite, sinon des mesures supplémentaires sont nécessaires pour purifier les solutions.
Des études ont montré que les substances humiques sont presque entièrement lessivées de la bauxite sous forme d'humates alcalins hautement solubles. Le bitume n'est pas lessivé à plus de 10 % et lorsque la pulpe autoclavée est diluée et épaissie, elle précipite complètement. Les humines sont oxydées lors de la lixiviation et partiellement à d'autres étapes pour former de l'oxalate de sodium et des substances résineuses. Ces substances résineuses, constituées principalement d'acides carboxyliques, colorent les solutions d'aluminate dans marron, et à des teneurs élevées, leurs solutions deviennent noires.
Étudier l'effet des substances organiques sur le processus de lixiviation, M.N. Smirnov a montré que les substances organiques contenant des groupes alcool accélèrent le lessivage des bauxites diasporiques. De plus, il a été constaté qu’ils augmentent l’activité de la chaux, augmentant ainsi sa solubilité dans les solutions d’aluminate. Les substances résineuses (oxalate et acétate de sodium) n'affectent pas l'extraction de l'alumine de la bauxite diasporique. Les substances organiques représentant le bitume réduisent le taux de dissolution des diaspores dans la bauxite. Selon M.N. Smirnov, de telles substances, lorsqu'elles sont lessivées, enveloppent les particules de minéraux d'aluminium dans la bauxite et rendent difficile l'accès de la solution d'aluminate. Les substances organiques ralentissent la décomposition des solutions d'aluminate, la cristallisation de la soude recyclée et l'épaississement des boues rouges, et compliquent également l'évaporation des eaux-mères. Les substances organiques résineuses réduisent la tension superficielle des solutions d'aluminate et contribuent ainsi à leur moussage pendant le transport et le mélange. Un moussage particulièrement fort est observé dans les mélangeurs après broyage de la bauxite, dans les laveurs de boues rouges, ainsi que dans les décomposeurs.
De la bauxite, de 3,8 à 11,9% d'impuretés organiques, qui sont diverses formes matières organiques (voir Fig. 4.21). Lors d'une circulation à long terme dans le cycle Bayer, la teneur en matière organique de la solution en circulation est près de 30 fois supérieure à son apport en bauxite. Les principaux porteurs de cette impureté sont la solution en circulation, les premières eaux industrielles et l'hydroxyde des graines. Les substances organiques compliquent le processus d'épaississement de la boue rouge, de décomposition des solutions d'aluminate, de cristallisation du vanadium et de cémentation du gallium. Il existe trois groupes principaux de substances organiques dans les solutions alcalines d'aluminate : les humines et les produits primaires de leur décomposition de poids moléculaire supérieur à 500, les produits intermédiaires (acides phénoliques et carbonates de benzène) et les produits de faible poids moléculaire. Les alcools, les phénols, les cétones et les acides carboxyliques aliphatiques ont la capacité de former de la mousse (tableau 4.6).
Le schéma combiné de frittage Bayer assure le maintien de la quantité optimale de substances organiques dans les solutions en circulation en les éliminant avec de la boue rouge, de l'hydroxyde d'aluminium et, en particulier, de la soude en circulation. Lors du traitement de la bauxite uniquement selon la méthode Bayer, il est nécessaire de séparer spécialement les impuretés organiques des solutions afin de réduire leur teneur dans les matériaux recyclés.
Dans l'histoire du développement de l'industrie de l'aluminium, il existe un exemple bien connu où une usine d'alumine nouvellement construite, fonctionnant selon la méthode Bayer, a dû être fermée après plusieurs mois d'exploitation en raison d'une grave contamination des solutions en circulation par substances organiques.
Qu’est-ce que la bauxite ?
Bauxite est une pierre naturelle originaire de France. C’est dans le sud de ce pays que ce minerai d’aluminium a été découvert pour la première fois. Le nom « bauxite » vient aussi de mot français"bauxite".
Le nom est associé à une zone appelée Lebo, où cette pierre a été découverte. Dans cet article, nous considérerons à la fois physiques et chimiques propriétés de la bauxite, mais d’abord, examinons la composition et déterminons quels composants y sont inclus.
Description et propriétés de la bauxite
Alors quelle est cette race ? La bauxite est le nom donné au minerai d'aluminium. Il contient de l'hydroxyde d'aluminium, ainsi que des oxydes de ces substances chimiques comme le silicium et le fer.
En plus de ces composants, la bauxite contient de l'alumine. Son pourcentage peut aller de quarante à soixante pour cent et même plus. La bauxite est considérée comme une pierre naturelle vraiment unique et étonnante.
Passons à l'histoire. Pour la première fois à propos d'incroyable propriétés de la bauxite» a été dit en mille huit cent cinquante-cinq lors d'une exposition dans la capitale française de Paris. Il y avait là une pierre intéressante. Cela ressemblait à une belle couleur argentée.
Son poids était très faible, mais il était assez résistant d'un point de vue chimique. Ce métal a été étiqueté « argile argent » lors de l'exposition. Cette description décrit les propriétés et le type d'aluminium. Mais la matière première à partir de laquelle ce métal intéressant est obtenu s'appelle la bauxite.
Il convient de noter que l'aluminium est obtenu uniquement à partir de bauxites dans lesquelles le pourcentage d'alumine d'aluminium est d'au moins quarante pour cent. Très grande valeur ont des bauxites, à partir desquelles il n'est pas difficile d'obtenir de l'alumine.
Selon son apparence sorte de bauxite très similaire à l'argile, mais en termes de caractéristiques, elle n'a rien de commun avec elle. La bauxite, contrairement à l’argile, est totalement insoluble dans l’eau.
Le premier emplacement de gisements de bauxite sur le territoire de notre pays, découvert dans l'Oural, s'appelait « Le Petit Chaperon Rouge ». La bauxite est la pierre la plus importante à partir de laquelle l'aluminium est obtenu.
Gisements et exploitation minière de bauxite
Bauxite- C'est une roche très complexe dans sa composition. La majeure partie d’entre eux est constituée d’hydrates d’alumine. Mais à côté de cela, la bauxite contient également d’autres composants. Le composant le plus nocif est l’oxyde de silicium.
Quant aux autres substances, il est tout à fait possible de trouver dans la bauxite des composants tels que l'oxyde de magnésium, de manganèse et de calcium, le dioxyde de titane et autres. Regardons de plus près propriétés physiques bauxite.
En apparence, la bauxite peut être rouge ou d'autres nuances. La bauxite se trouve dans les couleurs rose et rouge foncé. La pierre peut également avoir une teinte grise allant du plus clair au noir anthracite. Si nous évaluons dureté de la bauxite, alors cette valeur est égale à 6 sur l'échelle de Mohs.
La densité de la pierre peut varier de 2 900 à 3 500 kilogrammes par mètre cube. En termes de transparence, la bauxite est opaque. Les pierres peuvent être formées à partir de différents minéraux. Sur cette base, la race peut être divisée en trois groupes principaux.
Le premier groupe comprend bauxite, pour lequel le minéral formant la roche est la diaspore ou la boehmite. Ces bauxites sont appelées monohydratées. L'alumine y est présentée sous une seule forme.
Le groupe suivant comprend les bauxites dont la base est ce qu'on appelle les gibbsites. Ces pierres contiennent de l'alumine sous forme trihydratée. Et le dernier et troisième groupe comprend les bauxites qui combinent les formes des premiers groupes.
Gisement de bauxite dépend du degré d'altération dans une zone particulière de roches acides, alcalines et parfois basiques. Des gisements de bauxite peuvent également se former dans les zones où l'alumine est déposée dans les bassins lacustres et marins.
Ainsi, deux raisons principales à la localisation de la bauxite peuvent être identifiées. La première raison est appelée raison de plateforme. Il est associé aux sédiments continentaux couchés horizontalement. La deuxième raison est liée à la zone où se situent les gisements de type côtier-marin.
La quasi-totalité des réserves de bauxite du globe - 90 % - est concentrée principalement dans les pays au climat tropical ou subtropical.
Cela est dû au fait que la pierre se forme principalement là où se produit l'altération active des roches d'aluminium et que ce processus se poursuit pendant une période très longue. La raison de l’altération est le climat.
La Guinée se classe au premier rang mondial en termes de réserves de bauxite. Son territoire contient environ vingt milliards de tonnes de bauxite. L'Australie occupe la deuxième place en termes de quantité de cette pierre. Il y a environ sept milliards tonnes de bauxite.
Quant à la Russie, les réserves de cette pierre dans notre pays sont si petites qu'il n'existe pas de quantité de minerai suffisante pour la consommation au sein de l'État. La part des réserves mondiales de ce type de matière première ne représente qu'un pour cent de l'offre mondiale de pierre.
Les gisements de bauxite de la plus haute qualité de notre pays sont considérés comme des bauxites situées dans la région de bauxite du nord de l'Oural. Une nouvelle zone de cette matière première est le groupe Middle Timan, situé dans la région nord-ouest de la République de Komi. L'exploitation de la bauxite est réalisée ici et cette zone est considérée comme plus prometteuse que celle mentionnée au début.
La Russie n'occupe que la septième place mondiale dans la production de minerais d'aluminium. Étant donné que le pays lui-même ne peut pas se procurer le métal en quantité requise, il doit acheter de la bauxite à l'étranger.
Il existe cinquante gisements de ce minerai sur le territoire de la Fédération de Russie. Ce chiffre comprend les deux territoires dans lesquels extraction de bauxite est activement réalisé, ainsi que ceux dont les gisements ne sont pas encore complètement développés.
La plus grande partie réserves de bauxite situé dans la partie européenne de la Russie. Cela inclut la République de Komi mentionnée précédemment, ainsi que les régions d'Arkhangelsk, Sverdlovsk et Belgorod. Toutes ces zones contiennent environ soixante-dix pour cent de toutes les réserves de bauxite de notre pays.
Aux anciens gisement de bauxite en Russie, on peut l'appeler Radynskoye, situé sur le territoire de la région de Léningrad. L'exploitation de la bauxite s'y poursuit aujourd'hui.
Emplacements gisements de bauxite peut être grossièrement divisé en quatre groupes. Le premier groupe est appelé dépôt unique. Dans ces zones, la quantité de minerai dépasse cinq cents millions de tonnes. Le deuxième groupe est constitué des gisements de grande et moyenne taille. Ici, les gisements de bauxite varient de cinquante à cinq cents tonnes.
Le dernier groupe est celui des petits dépôts. Dans de tels territoires présence de bauxite en chiffres, c'est moins de cinquante millions de tonnes.
Applications de la bauxite
Principal utilisation de la bauxite réside dans la capacité d’en extraire l’aluminium. Mais cette pierre est également utilisée dans d’autres domaines. Dans l’industrie de la métallurgie ferreuse, l’alumine est également couramment utilisée comme fondant.
De plus, la bauxite peut être utilisée dans la production de peintures. En faisant fondre cette pierre, du ciment alumineux peut également être produit. Et si faire fondre la bauxite dans un four électrique, le produit final peut être de l'électrocorindon.
Prix de la bauxite
Prix de la bauxite dépend avant tout de la qualité de la pierre. De plus, le coût total dépendra de la quantité de matériel commandée. Par exemple, si vous achetez bauxite en gros, alors le prix diminuera considérablement.
BOXITES (du nom de la région des Baux, Lex Baux, dans le sud de la France, où leurs gisements ont été découverts pour la première fois * a. bauxite ; n. Bauxite ; f. bauxites ; i. bauxitas) - minerai d'aluminium, constitué principalement d'hydroxydes d'aluminium, d'oxydes et d'hydroxydes de minéraux de fer et d'argile.
Les principaux minéraux minéralisateurs de la bauxite : diaspore, boehmite, gibbsite, goethite, hydrogoethite, hydrohématite, kaolinite, chamosite, chlorites, rutile, anatase, ilménite, aluminogethite, aluminohématite, sidérite, calcite, micas. La bauxite présente des apparences très diverses. Leur couleur est généralement rouge, brun brunâtre, moins souvent grise, blanche, jaune, noire. Selon leur état d'agrégation, les bauxites se distinguent comme denses (pierreuses), poreuses, terreuses, friables et argileuses ; selon les caractéristiques structurelles - clastique (pélite, grès, gravelite, conglomérat) et concrétionnaire (oolithique, pisolite, légumineuse) ; par texture - collomorphe (uniforme, en couches, etc.). En raison de la porosité différente, la densité de la bauxite varie de 1 800 (bauxite libre) à 3 200 kg/m3 (bauxite pierreuse).
Selon la composition minérale prédominante, on distingue les bauxites : monohydroxyde, composé de diaspore, boehmite, trihydroxyde - gibbsite ; composition mixte - diaspores-boehmite, boehmite-gibbsite. Il existe également des divisions plus détaillées des bauxites selon la composition minérale : chamosite-boehmite, chamosite-gibbsite, gibbsite-kaolinite, goethite-chamosite-boehmite, kaolinite-boehmite, etc. Selon les conditions de formation, les bauxites sont divisées principalement en latéritique (résiduelle) et redéposée (sédimentaire). Les bauxites se sont formées soit à la suite d'un traitement chimique en profondeur (latéralisation) de roches aluminosilicates dans un climat tropical humide (bauxites latéritiques), soit à la suite du transfert de produits d'altération latéritiques et de leur redéposition (bauxites sédimentaires). Selon la position tectonique, on distingue les bauxites des zones de plate-forme et géosynclinales, ainsi que les bauxites des îles océaniques. Les bauxites forment des corps en forme de feuille et de lentille d'épaisseur variable et, en termes de gisements, elles sont de forme linéaire, isométrique et irrégulière. Les gisements sont souvent constitués de plusieurs lentilles (en section verticale). La qualité des bauxites latéritiques est généralement élevée, tandis que les bauxites sédimentaires peuvent aller de la qualité élevée (par exemple, les gisements du nord de l'Oural) à la qualité inférieure (gisement de Boksonskoye en Bouriatie).
La bauxite est le principal minerai pour l'extraction de l'alumine (AL2O3) et de l'aluminium ; utilisée dans l'industrie des abrasifs (électrocorindon), dans la métallurgie ferreuse (flux lors de la fusion de l'acier à foyer ouvert), des bauxites à faible teneur en fer - pour la production de réfractaires mullitisés à haute teneur en alumine, de ciments alumineux à durcissement rapide, etc. Les bauxites sont des matières premières complexes ; ils contiennent du Ga, ainsi que des éléments Fe, Ti, Cr, Zr, Nb et des terres rares. En URSS, les exigences de qualité pour la bauxite extraite (commerciale) sont déterminées par GOST, ainsi que par les conditions contractuelles entre fournisseurs et consommateurs. Selon la classification actuelle GOST 972-74, la bauxite est divisée en 8 qualités en fonction du rapport pondéral de la teneur en alumine et en silice (le soi-disant module de silicium). Pour le grade le plus bas (B-6, grade II), le module de silicium doit être d'au moins 2 avec une teneur en alumine d'au moins 37 % ; pour les bauxites de haut grade (B-0, B-00), le module de silicium doit être plus de 10 avec une teneur en alumine de 50 % et plus. Les variétés et qualités de bauxite sélectionnées ont leurs propres domaines d'utilisation industrielle.
La bauxite est extraite à ciel ouvert ou, plus rarement, souterraine. Le choix du schéma technologique de traitement de la bauxite dépend de sa composition. La production d'aluminium à partir de bauxite s'effectue en 2 étapes : dans la première, l'alumine est obtenue par des méthodes chimiques, dans la seconde, le métal pur est isolé de l'alumine par électrolyse dans une fonte de sels de fluorure d'aluminium. Lors de la production d'alumine, ils utilisent principalement la méthode hydrochimique Bayer, la méthode de frittage, ainsi que la méthode combinée Bayer-frittage (options parallèles et séquentielles). Le principe du procédé Bayer consiste à traiter (lixiviation) de la bauxite finement broyée avec une solution concentrée de soude, ce qui entraîne la mise en solution de l'alumine sous forme d'aluminate de sodium (NaAl3O2). L'hydroxyde d'aluminium (alumine) est précipité à partir d'une solution d'aluminate purifiée à partir de boue rouge. La bauxite de mauvaise qualité est traitée d'une manière plus complexe : la méthode de frittage, dans laquelle une charge à trois composants (un mélange de bauxite broyée avec du calcaire et de la soude) est frittée à 1 250 °C dans des fours rotatifs. Le gâteau résultant est lessivé avec une solution alcaline circulante de faibles concentrations. L'hydroxyde précipité est séparé et filtré. Le système combiné parallèle de frittage Bayer permet le traitement simultané de bauxite de haute qualité et de faible teneur (à haute teneur en silicium) dans une seule usine. Le schéma combiné séquentiel de cette méthode comprend la transformation de la bauxite en alumine, d'abord par la méthode Bayer, puis l'extraction supplémentaire de l'alumine des casques rouges par frittage avec du calcaire et de la soude. Les principales zones productrices de bauxite (voir carte) se situent dans la partie européenne de l'URSS, dans l'Oural et au Kazakhstan.
Dans la partie européenne, ils sont connus dans la région d'Arkhangelsk de la RSFSR (Iksinskoye, etc.), au Moyen (Vezhayu-Vorykvinskoye, etc.) et dans le sud de Timan (Timsherskoye, Puzlinskoye, etc.), dans la région de Léningrad (Tikhvinskoye). ) et les régions de Belgorod (Vislovskoye, etc. ) de la RSFSR. Dans l'Oural, des gisements de bauxite sont développés dans les régions de Sverdlovsk (région bauxitique du nord de l'Oural) et de Tcheliabinsk (gisements du sud de l'Oural) de la RSFSR. Dans le nord du Kazakhstan, les gisements de bauxite sont concentrés dans les régions de Kustanay (gisement de Krasnooktyabrskoye, Belinskoye, Ayatskoye, East Ayatskoye et autres gisements) et de Turgay (groupe de gisements de East Turgay) de la RSS du Kazakhstan. En Sibérie orientale, les bauxites se trouvent dans la zone du soulèvement Chadobetsky de la région d'Angara et dans l'est des monts Sayan (Boksonskoye).
Les bauxites les plus anciennes d'URSS sont connues du gisement de Bokson (Précambrien, Vendien). Les bauxites du groupe de l'Oural du Nord sont associées aux gisements du Dévonien moyen, et les bauxites du Timan moyen sont associées aux gisements du Dévonien moyen et supérieur. Les bauxites des gisements d'Iksinsky et de Vislovsky se trouvent dans les gisements du Carbonifère inférieur ; les gisements du nord du Kazakhstan se sont formés au Crétacé et au Paléogène et sont les plus jeunes.
La République populaire de Chine (gisements des provinces du Shandong, Henan, Gansu, Yunnan, Liaoning, Shaanxi, etc.), la République populaire de Chine (les gisements de Halimba, Nyirád, Iskaszentgyörgy, Gant, etc.), la RSFY (les gisements de Vlasenica, Drniš, le plateau de Lika, etc.) disposent d'importantes réserves de bauxite de Bijela Lipa, Obrovac, Niksic, Bijela Polana), des gisements de bauxite sont également connus en République socialiste du Vietnam, au Vietnam et en RPDC.
Dans les pays capitalistes industrialisés et en développement, les réserves de bauxite au début de 1982 s'élevaient à environ 22 milliards de tonnes, dont 10 milliards de tonnes. prouvé 13,5 milliards de tonnes. Les principales réserves de bauxite sont situées dans les pays en développement - environ 75 % (16,7 milliards de tonnes), y compris. prouvé environ 75% (10,1 milliards de tonnes). Dans les pays développés, des gisements de bauxite de haute qualité sont connus sous forme de nappes latéritiques en Australie ; Leur part dans les réserves totales est d'environ 20 %. La majeure partie des gisements de bauxite est située dans des zones peu explorées des pays tropicaux, on s'attend donc à ce que la tendance des réserves à croître plus rapidement que la production se poursuive.
En 1974, l’Association internationale des pays miniers de bauxite est créée. Il comprenait initialement l'Australie, la Guinée, la Jamaïque, le Guyana, le Suriname et la RSFY, puis le Ghana, Haïti et la République dominicaine. Le Brésil, la Grèce, l'Inde, la Turquie, les États-Unis et la France disposent également d'importantes réserves de bauxite.
La production de bauxite dans les pays capitalistes industrialisés et en développement s'élevait en 1981 à 73,0 millions de tonnes, y compris 73,0 millions de tonnes. dans les pays en développement 40,9, dans les pays industrialisés 32,12. L'Australie se classe au premier rang pour la production de bauxite, suivie par la Guinée, la Jamaïque, le Suriname, le Brésil et la Guyane. À l’avenir, la plus forte augmentation de la capacité d’extraction de bauxite est attendue en Australie, en Guinée et au Brésil. Selon les prévisions (années 80-90), la grande majorité des raffineries d'alumine seront construites dans les pays producteurs de bauxite, et le volume commerce extérieur la production de bauxite, qui s'élevait à environ 35 millions de tonnes au début des années 80, augmentera à un rythme relativement lent.
Voir également Industrie de l'aluminium.
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Propriétés des pierres
Le nom de la pierre Bauxite vient du français « bauxite », du nom de la région des Baux dans le sud de la France, où les gisements de bauxite ont été découverts pour la première fois.
La bauxite est un minerai d'aluminium composé d'hydroxydes d'aluminium, d'oxydes de fer et de silicium, matière première pour la production d'alumine et de réfractaires contenant de l'alumine. La teneur en alumine de la bauxite industrielle varie de 40 % à 60 % et plus. Il est également utilisé comme fondant dans la métallurgie des fers.
Classification génétique scolaire - sédimentaire
Composé. La bauxite se compose principalement d'hydrates d'alumine, d'oxydes de fer avec un mélange d'autres composants minéraux.
Le principal composant chimique de la bauxite est l'alumine (Al2O3) (28 à 80 %). Le composant permanent est l'oxyde de fer (FezOz). L'impureté la plus nocive est la silice (SiO2).
Les autres impuretés comprennent : le dioxyde de titane (TiO2), l'oxyde de calcium (CaO), l'oxyde de magnésium (MgO), l'oxyde de manganèse (MnO), le pentoxyde de phosphore (P2O5), etc.
Propriétés physiques:
a) couleur : rouge de différentes nuances (du rose au rouge foncé) et gris (du gris verdâtre au gris foncé, presque noir),
b) dureté des variétés les plus denses sur une échelle minéralogique jusqu'à 6,
c) densité : selon la teneur en oxyde de fer, elle varie de 2900 à 3500 kg/m3,
d) degré de transparence : opaque.
Caractéristiques de la formation de bauxite. Les minéraux formant des roches sont les hydrates d'alumine monohydratés, les diaspores et la boehmite, et l'hydrate d'alumine trihydratée - la gibbsite (hydrargylite), les minéraux qui les accompagnent sont l'hydroxyde de fer et les minéraux du groupe de l'oxyde de fer (goethite, hydrogoethite, hydrohématite, etc.), la kaolinite, les chlorites, la calcite. , halloysite, etc.
Selon la nature du minéral rocheux, la bauxite est divisée en 3 groupes :
1. monohydraté, contenant de l'alumine sous forme monohydratée (diaspore, boehmite),
2. trihydraté, contenant de l'alumine sous forme trihydratée (gibbsite),
3. mixte, dans lequel les deux formes sont combinées.
La formation de gisements de bauxite est principalement associée aux processus d'altération latéritique de roches alcalines, acides et parfois basiques ou aux processus de dépôt dans les bassins marins et lacustres de quantités importantes d'alumine contenues dans les solutions moléculaires et les sols transportés.
Selon les caractéristiques génétiques, les gisements de bauxite sont divisés en 2 types principaux :
1. plateforme, associée aux dépôts continentaux horizontaux,
2. zones géosynclinales, confinées aux dépôts côtiers-marins.
Plus de 90 % des réserves mondiales totales de bauxite sont concentrées dans 18 pays aux climats tropicaux ou subtropicaux. Ce n'est pas un hasard, puisque les meilleurs gisements de bauxite sont confinés aux croûtes dites latéritiques, formées à la suite de l'altération à long terme de roches aluminosilicates dans un climat chaud et humide. Les gisements de latérite contiennent environ 9/10 de toutes les bauxites mondiales. Les réserves totales les plus importantes se trouvent en Guinée (20 milliards de tonnes), en Australie (7 milliards de tonnes), au Brésil (6 milliards de tonnes), au Vietnam (3 milliards de tonnes), en Inde (2,5 milliards de tonnes) et en Indonésie (2 milliards de tonnes). Près des 2/3 des réserves totales de bauxite sont contenues dans les profondeurs de ces six pays. Les plus grandes réserves confirmées se trouvent en Guinée (21 % du monde), au Brésil (15 %), en Australie (11 %), en Jamaïque (7 %), au Cameroun (6 %) et au Mali (4,5 %). Ils contiennent 65 % des réserves mondiales prouvées de bauxite.
La Russie ne dispose pas de réserves suffisantes de bauxite pour la consommation intérieure et sa part dans les réserves mondiales de cette matière première n'atteint même pas 1 %.
En Russie, le plus haute qualité possèdent des bauxites de la région bauxitique du nord de l'Oural. La nouvelle source la plus prometteuse de cette matière première est le groupe de gisements Sredne-Timan au nord-ouest de la République de Komi, à 150 km de la ville d'Ukhta (réserves jusqu'à une profondeur de 200 m - plus de 200 millions de tonnes). Les réserves explorées de Middle Timan sont concentrées dans les champs de Vezhayu-Vorykvinskoye (150 millions de tonnes), Verkhneshchugorskoye (66 millions de tonnes) et Vostochny (48 millions de tonnes). Ces gisements sont situés dans une zone inhabitée, découverts à la fin des années 60 et explorés en détail dans les années 80. La qualité des minerais est moyenne. En 1997, le premier lot de bauxite de Timan (12 000 tonnes) a été livré par la route d'hiver passant par Oukhta à l'usine d'aluminium de l'Oural à Kamensk-Ouralski. Des tests industriels ont confirmé la possibilité d'utiliser cette matière première dans les usines de l'Oural.
Les roches contenant de la néphéline ne sont utilisées comme matière première pour l'aluminium qu'en Russie. Le champ Kiya-Shaltyrskoye est en cours de développement dans la région de Kemerovo. et les gisements Kukisvumchorr, Yukspor, Rasvumchorr sur la péninsule de Kola. Les réserves totales de minerais de néphéline en Russie sont d'environ 7 milliards de tonnes, ce qui est confirmé - 5 milliards de tonnes dans les conditions économiques modernes, la rentabilité de leur développement est remise en question.
Le troisième type de minerai d'aluminium, l'alunite, est exploité uniquement en Azerbaïdjan (gisement Zaglik). Les réserves confirmées d'alunite en Azerbaïdjan sont estimées à 200 mille tonnes. En Ouzbékistan, le gisement de minerais d'alunite de Gushsay avec des réserves totales de 130 millions de tonnes a été exploré. Selon les experts républicains, ces minerais, après enrichissement préalable, peuvent être transformés en alumine. .
L'exploitation des principaux gisements de bauxite à l'étranger est contrôlée par quelques sociétés puissantes dans les principaux pays du monde (en Jamaïque, au Suriname et en Guyane - principalement des monopoles américains, en France - principalement par les sociétés françaises "Péchine" et "Eugène ", au Ghana - par la British Aluminium Company, etc.), entre les mains de laquelle est concentrée la partie prédominante de l'industrie mondiale de l'aluminium.
Application. La teneur en alumine de la bauxite industrielle varie de 28 % à 60 % et plus. Le module de silicium (rapport alumine/silice) lors de l'utilisation de la bauxite pour produire de l'aluminium ne doit pas être inférieur à 2,1-2,6. Valeur la plus élevée La bauxite est utilisée comme matière première pour la production d'aluminium.
Les bauxites sont également utilisées dans la production de peintures, d'abrasifs artificiels, comme fondants (dans la métallurgie ferreuse) et d'absorbants pour purifier les produits pétroliers de diverses impuretés.
De plus, le ciment alumineux est obtenu à partir de la bauxite par frittage ou fusion, et l'électrocorindon est obtenu par fusion dans des fours électriques. Des roches de bauxite à faible teneur en fer et avec une résistance au feu de 1 770 à 1 900 degrés Celsius sont utilisées pour la fabrication de réfractaires à haute teneur en alumine.
Propriétés de la pierre brésilienneite