Алюминиевая руда: месторождения, добыча. Боксит камень Химический состав бокситов различных месторождений

История утверждает, что боксит был найден геологом из Франции Пьером Бертье в 1821 году. Учёный находился в деревне Ле Бо на отдыхе. Прогуливаясь, он отломил кусочек неизвестной породы в ближайшем каньоне и дал ему название в честь деревни.

Формула боксита позволяет получать разную цветовую гамму этой породы: от белоснежного до почти чёрного. Реже он бывает красным, серым или бурым.

Если посмотреть на боксит, то внешне эта порода сильно напоминает глину. Но глина растворяется в воде, а бокситная руда - нет. Ещё бокситы отличаются от глины тем, что в первой руде алюминий представляет собой гидроксид, а во второй - каолинит. Минерал не прозрачен, а по плотности может отличаться - всё будет зависеть от содержания в нём железа, показатель которого составляет от 2900 до 3500 кг/м3. Его структура может быть разной - от пористой до однородной, со всевозможными включениями (оксид железа, глинозём).

В природе встречаются очень красивые экземпляры, которые могут быть полноценным сувениром.

Химический состав

Ценность боксита зависит от сконцентрированных в нём элементов, таких как гидроскид алюминия или соединения кремния и железа. Также в руде можно встретить такие компоненты, как карбонаты, кальциты и титаниты. Помимо них, есть множество химических элементов: Na, K, Mg, Cr, V, Ga. В боксите присутствуют следующие составляющие:

Учёные говорят, что боксит ценен тогда, когда в нём есть высокое содержание алюминия, а вот оксид кремния, напротив, ухудшает этот состав.

Основные группы

Геологи различают три основные группы бокситов в зависимости от химического состава:

• Моногидроокисные. Эта группа представляет собой бокситовые руды, где содержатся такие породообразующие компоненты, как диаспор и бемит.
• Тригидроокисные. Вторая группа представляет собой руды, где содержатся породообразующие минералы, например, гиббситы.
• Смешанные. Третья группа совмещает в себе особенности 1 и 2 групп, где породообразующие минералы органично между собой перемешаны.

Как же создаются бокситовые руды в природных условиях? Остаточные виды образуются в условиях тропического климата.

Для того чтобы руда «созрела», понадобятся сложные химические процессы под действием уникального сочетания высокой влажности и плюсовой температуры.

Осадочные бокситы образуются в более сухих и прохладных регионах под воздействием продуктов выветривания (перенос и переотложение). Чаще всего такая порода залегает слоями.

Применение минерала

Бокситы - это основной источник алюминия на планете. Также из него делают глинозёмистый цемент, который быстро застывает при низких температурах и обладает высокими вяжущими способностями. Данную породу применяют в следующих сферах:

• Чёрная металлургия (в качестве флюса).
• Во время производства красок.
• В абразивной промышленности.

Минерал почти не применяют в ювелирном производстве, только делают сувениры. В природе встречаются довольно красивые и уникальные экземпляры. Что касается целебных и магических качеств, то у этой руды таких нет. Для того, чтобы возникли бокситы, должны произойти сложные химические процессы. В основном они создаются путём выветривания полевых шпатов. Мировые запасы бокситов сосредоточены в странах с жарким и влажным климатом. Потому есть два способа создания бокситов: хемогенный остаточного образца и хемогенный осадочного образца.

На просторах России

Первые месторождения бокситовой руды были обнаружены в Северо-Уральском районе. Рудоносная жила залегает очень глубоко (глубина до 1 км). Добыча производится шахтным методом. В Архангельской области также было найдено месторождение, но в этих бокситах содержится слишком много примесей (хром, гипс).

В регионе Коми были найдены перспективные залежи. Всё усложнилось тем, что инфраструктура здесь слабо развита, это сильно мешает работе по добыче. Известны места добычи и в районе Ангары

Добыча и переработка

Как будет добываться боксит, зависит от его качества. Чаще всего используют открытый способ, но иногда применяют и шахтный. Основной процесс состоит из двух частей: добыча глинозёма и выделение алюминия (электролиз). Для того чтобы извлечь глинозём из руды, прибегают к методу Байера. Боксит тонко измельчают и обрабатывают гидроксидом натрия. В итоге образуется раствор алюминия. Затем происходит очистка от красного шрама и осаждения из него гидроксида алюминия.

Бокситовую руду более низкого качества перерабатывают, используя сложный метод . Сначала ее измельчают, потом смешивают с известняком и содой. Далее эту смесь запекают в специальных печах, которые вращаются. Когда порода остынет, её обрабатывают щелочным веществом. В осадок выпадает гидроксид, его отделяют и фильтруют.

На заводах обычно применяют оба метода, что позволяет получить большое количество алюминия. Все манипуляции приводят к безотходному производству.

Боксит является основной рудой для производства алюминия. Образование залежей связано с процессом выветривания и переноса материала, в котором помимо гидроокислов алюминия находятся и другие химические элементы. Технология извлечения металла предусматривает экономически выгодный процесс промышленного производства без образования отходов.

Характеристика рудного минерала

Название минерального сырья для добычи алюминия происходит от названия местности во Франции, где впервые были обнаружены залежи. Боксит состоит из гидроокислов алюминия, в качестве примесей в нем находятся глинистые минералы, окислы и гидроокислы железа.

По внешнему виду боксит является каменистой, а реже — глиноподобной, породой — однородной или слоистой по текстуре. В зависимости от формы залегания в земной коре она бывают плотной или пористой. По структуре различают минералы:

• обломочные — конгломератовые, гравелиты, песчаниковые, пелитовые;
• конкреционные — бобовые, оолитовые.

Основная масса породы в виде включений содержит оолитовые образования окислов железа или глинозема. Бокситовая руда обычно бурого или кирпичного цвета, но встречаются залежи белого, красного, серого, желтого оттенков.

Главными минералами для образования руды являются:

• диаспор;
• гидрогетит;
• гетит;
• бемит;
• гиббсит;
• каолинит;
• ильменит;
• алюмогематит;
• кальцит;
• сидерит;
• слюды.

Различают бокситы платформенные, геосинклинальные и океанических островов. Месторождения алюминиевой руды образовались в результате переноса продуктов выветривания горных пород с последующим их отложением и образованием осадка.

Промышленные бокситы содержат 28-60% глинозема. При использовании руды соотношение последнего к кремнию не должно быть ниже 2-2,5.

Месторождения и добыча сырья

Основным сырьем промышленного производства алюминия в РФ являются бокситы, нефелиновые руды и их концентраты, сосредоточенные на Кольском полуострове.

Месторождения бокситов в России характеризуются низким качеством сырья и сложными горно-геологическими условиями добычи. В пределах государства находится 44 разведанных месторождения, среди которых эксплуатируется только четверть.

Основная добыча бокситов производится АО «Севуралбокситруда». Несмотря на запасы рудного сырья, обеспеченность перерабатывающих предприятий неравномерна. В течение 15 лет наблюдается дефицит нефелинов и бокситов, что обусловливает импорт глинозема.

Мировые запасы бокситов сосредоточены в 18 странах, находящихся в тропической и субтропической зонах. Местонахождение бокситов высшего качества приурочено к участкам выветривания алюмосиликатных горных пород во влажных условиях. Именно в этих зонах находится основная часть общемирового запаса сырья.

Самые крупные запасы сосредоточены в Гвинее. По добыче рудного сырья в мире первенство принадлежит Австралии. В Бразилии находится 6 млрд тонн запасов, во Вьетнаме — 3 млрд тонн, запасы бокситов Индии, отличающиеся высоким качеством, составляют 2,5 млрд тонн, Индонезии — 2 млрд тонн. В недрах этих стран сосредоточена основная масса руды.

Бокситы добывают открытым и подземным способом. Технологический процесс переработки сырья зависит от его химического состава и предусматривает поэтапное выполнение работ.

На первой стадии под воздействием химических реагентов образуется глинозем, а на второй — из него путем электролиза из расплава фтористых солей извлекают металлический компонент.

Для образования глинозема используют несколько методов:

• спекание;
• гидрохимический;
• комбинированный.

Применение методик зависит от концентрации алюминия в руде. Боксит низкого качества перерабатывают сложным способом. Полученную в результате спекания шихту из соды известняка и боксита выщелачивают раствором. Образованную в результате химической обработки гидроокись металла отделяют и подвергают фильтрации.

Применение минерального ресурса

Применение боксита в разных отраслях промышленного производства обусловлено универсальностью сырья по его минеральному составу и физическим свойствам. Бокситы являются рудой, из которой извлекают алюминий и глинозем.

Использование боксита в черной металлургии в качестве флюса при выплавке мартеновской стали улучшает технические характеристики продукции.

При изготовлении электрокорунда используются свойства боксита образовывать сверхстойкий, огнеупорный материал (синтетический корунд) в результате плавки в электрических печах с участием антрацита в качестве восстановителя и железных опилок.

Минерал боксит с незначительным содержанием железа применяется при изготовлении огнеупорных, быстротвердеющих цементов. Кроме алюминия из рудного сырья извлекают железо, титан, галлий, цирконий, хром, ниобий и TR (редкоземельные элементы).

Бокситы используют для производства красок, абразивов, сорбентов. Руда с невысоким содержанием железа применяется при изготовлении огнеупорных составов.

Боксит мог быть бертитом

В 1821-м году французский геолог Пьер Бертье совмещал летний отдых с минералогическими изысканиями. Близ деревеньки Ле Бо, времена славы которой миновали столетия назад, Бертье обнаружил скалу, сложенную не вполне обычным камнем.

Проведя анализы, Бертье выяснил: в составе, в отличие от привычных для юга Франции осадочных пород, большая часть приходится на соединения алюминия, а меньшая – на окись кремния и прочие примеси. Что нетривиально, но на важное открытие не тянет...

Называть столь ординарный минерал своим именем Бертье не стал, полагая свою находку не особенно интересной. Геолог не знал, что через несколько десятилетий боксит (в названии камня увековечена прованская деревня Ле Бо, французское написание Les Baux) станет невероятно востребованным сырьем для алюминиевой промышленности.

Боксит: состав и свойства

Наиболее ценным элементом боксита является окись алюминия Аl2О3. В рудную массу алюминия входят гидроксиды различных металлов. Помимо алюминия, в бокситах находят соединения железа, кремний и разнообразные силикаты, титаниты, карбонаты, кальциты. Магний, натрий, калий, а также цирконий, хром, ванадий, галлий; и еще сера, фосфор и прочие неметаллы в небольших концентрациях также обнаруживаются в бокситах.

По внешнему виду бокситы чрезвычайно разнообразны, и могут являть собой как глинистую массу, так и каменистую породу. Весьма декоративны бокситы с включениями железорудных оолитов (яйцеподобных конкреций). Встречаются бокситы крупнопористой структуры, нередки и плотные твердые (до шести баллов по шкале Мооса) бокситы с изломом, напоминающим спрессованную землю.

Цвет бокситов может меняться от почти белого до бурого и красно-бурого. Так что Пьеру Бертье непросто было отличить новый минерал от обычного в тех краях известняка, доломита и травертина.

Залегание бокситов

Красные Гвинейские (западная Африка) бокситы считаются безупречными по качеству и концентрации алюминия. Тропическое северное побережье Австралии дает не менее 40% мирового производства алюморудного сырья. Немного меньше бокситов в Бразилии. Стабильными поставщиками алюминиевых руд являются страны Юго-Восточной Азии и острова Карибского бассейна. В России бокситовые залежи сосредоточены к северу от Урала.

В умеренных широтах залежи бокситов малозначительны, и большинство из них мелки: до 50-ти миллионов тонн руды в каждом, что по меркам современной промышленности граничит с нижним порогом прибыльности. Тем не менее, развитые страны не жалеют денег на освоение даже не слишком рентабельных месторождений: потребность в алюминии и иных продуктах переработки бокситов огромна.

Использование бокситов

Плавка бокситов в электропечах позволяет получать так называемый электрокорунд – материал, с успехом используемый в качестве промышленного абразива. Выделяемые их бокситов соединения металлов дают сырье для производства пигментов. Сорбирующие свойства тонко размолотого глинозема пригодились для создания средств удаления нефтяных разливов.

Глиноземистые цементы плотны, их растворы быстро твердеют, отлично связываются с арматурным металлом. Бетон, изготовленный с использованием глиноземистого цемента, устойчив к жидким кислым средам и высоким температурам.

В 1821 г. французский химик Верные впервые исследовал и описал встречающуюся близ города Ле Бо (Les Baux), на юге Франции, горную породу, содержащую 52% Аl2Оз, 27,6% F 2 0 3 и 20,4 % Н2О, причем назвал ее по месту нахождения бокси­том (bauxite ).

В настоящее время бокситы являются важнейшей алюминие­вой рудой, на которой, за немногими исключениями, базирует­ся почти вся мировая алюминиевая промышленность.

Бокситы представляют собой сложную горную породу, в состав которой входят: гидраты окислов алюминия, образую­щие основную рудную массу; железо в форме гидратов окислов, окислов и силикатов; кремний, в виде кварца, опала и каолини­та; титан, в виде рутила и других соединений; карбоната каль­ция и магния, а также небольшие количества соединений натрия, калия, циркония, хрома, фосфора, ванадия, галлия и других элементов; нередко в бокситах обнаруживается также примесь пирита.

Химический состав бокситов в, зависимости от минералоги­ческой формы гидроокиси алюминия и количества примесей, колеблется в широких пределах. Качество бокситов как алюми­ниевой руды определяется прежде всего содержанием в них глинозема и кремнезема: чем ниже содержащее SiO 2 и больше Аl2Оз, тем при прочих равных условиях выше качество руды. Большое значение имеет так называемая «вскрываемость» бок­сита, т. е. легкость извлечения из інего глнозема. Физические свойства бокситов весьма разнообразны, а внешние отличия столь непостоянны, что определение боксита на-глаз весьма затруднительно. Этим обусловливаются большие трудности в по­исках бокситов. Характерна чрезвычайно большая дисперсность компонентов боксита. Поэтому под обычным микроскопом в боксите можно различить только огдальнные хорошо окристаллизованные выделения и примеси.

По внешнему виду бокситы (являются глиноподобнюй, а ча­сто каменистой породой; вообще же структура их весьма раз­нообразна. Бокситы (бывают плотные, с землистым изломом, или пористые, с грубым ячеистым изломом; часто в основной массе боксита бывают включены округлые тельца, дающие оолитовую структуру руды. Эти тельца образованы окис­лами железа и иногда глиноземом.

Цвет бокситов столь же разнообразен, как и их структура. Бокситы встречаются всевозможных оттенков - от белого до тёмнокрасного, но чаще всего бывают буро- или кирпично -красного цвета. Удельный вес бокситов колеблется в широких пре­делах. У легких пористых бокситов с невысоким содержанием кремнезема и железа он составляет приблизительно 1,2; плотные сильно железистые, каменистые бокситы имеют удельный вес равный примерно 2,8. Твердость бокситов по шкале Мооса варь­ирует от 2 до 7. Напоминая иногда по своему внешнему виду глину, боксит ничего общего, однако, с ней не имеет. Характер­ным отличительным признаком боксита является то, что с во­дой он в противоположность глинам, не дает пластичной массы.

Минералогическое отличие бокситов от глин, как уже упо­миналось выше, заключается в том, что в составе первых алю­миний находится в форме гидроокисей, во вторых же в виде каолинита. В зависимости от минералогической формы гидроокиси бемита и диаспора АlOОН или гидраргиллита Аl(OH)3, в виде которой алюминий находится в боксите, соответственно различают типы бокситов: бемитовый, диаспоровый, гидрар­гиллитовый и смешанный.

Для исследования минера логического состава бокситов весьма удобным является при­менение термического анали­за с получением кривых нагреваиия.

На рис. 1 даны результа­ты термического анализа раз­личных образцов тихвинских бокситов, выполненные акад. Н. С. Курнаковым и Г. Г. Ура­зовым. На кривых нагревания виден ряд эндотермических участков (остановок), кото­рые отвечают обезвоживанию гидраргиллита, диаспора (бемита) ,и каолинита. Термиче­ская остановка, отвечающая обезвоживанию гидраргиллита, лежит в интервале 202- 205°, диаспора - 509-555° и каолинита - 558-605°

рис. 1 . Кривые нагревания тихвин­ских бокситов (по Н Кур н акову и Г. Уразову)

а, б, в - эндотермические остановки, от­вечающие выделению воды из гидраргиллита - АІ 2 О 3 * ЗН 2 О, диаспора - АІ 2 О 3 * Н 2 О и каолинита - АІ 2 О 3 *2 SiO 2 * ЗН 2 О; г -само­произвольное нагревание, характерной для молекулярного превращения в обезвожен­ном каолине в области 960-1000°

На рис. 2. представлены аналогичные кривые нагревания бокситов Северного Урала (ме­сторождения «Красная шапочка»), указывающие на их диаспо­ровый (бемитный) характер.

рис. 2. Кривые нагревания бокситов месторождения «Красная ш апочка» (по Малдаванцеву)

Горизонтальные участки на кривых (э ндотермическ ие остановки) отвечают выделению воды из диаспора (бем и та) — АІ 2 О 3 * Н 2 О

Путем термического анализа, таким образом, может быть легко установлена минералогическая форма в виде которой глинозем присутствует в боксите, а следовательно, и тип по­следнего.

Несмотря на то, что бокситы известны уже более 100 лет; а последние десятилетия привлекают к себе исключительно боль­шое внимание как наиболее ценная алюминиевая руда. гене­зис (происхождение) их далеко еще нельзя считать выяснен­ным. Среди геологов и геохимиков по этому вопросу нет един­ства» во взглядах. Имеется, однако, много данных, указываю­щих, что образование бокситов связано вообще с различными процессами и поэтому не может быть единообразным для всех месторождений. По вопросу генезиса бокситов существуют три следующие важнейшие гипотезы:

1) бокситы являются остатком после растворения (выщела­чивания) известняков так называемым terro rossa (красная зем­ля), который состоит из смеси различных водных алюмосили­катов (Фокс);

2) бокситы, являются продуктом выветривания древней коры с последующим механическим перемещением и переотложени­ем остаточного продукта, находящегося в коллоидном состоя­нии (С. Ф. Малявкин);

3) бокситы являются химическим осадком, образовавшимся при разложении растворов алюминиевых, железных и титано­вых солей (получавшихся за счет выщелачивания природными водами изверженных пород) в момент поступления их в водо­емы - моря и озера (акад. А. Д. Архангельский).

Главнейшие типы бокситов, во всяком случае на территории СНГ, образовались именно последним путем Акад. А. Е. Фер­сман приводит следующую схему осаждения гидратов окиси алюминия из растворов алюминиевых солей при разных значе­ниях рН, иллюстрирующую возможность гидрохимического об­разования скоплений алюминия (в виде гидратов):

Из этой схемы видно, что алюминий растворяется лиш при очень высоких и при очень низких рН. Первое редко осу­ществляется в земной коре; гораздо важнее вторая группа ра­створов - кислых, в виде которых алюминий очень легко мигри­рует (выносится). Местами образования таких растворов явля­ются, например, районы окисления сульфидов. Эти растворы мо­гут привести к выпадению гидроокиси алюминия при повыше­нии рН, что и наступает, если они попадают в среду океана моря или озера с рН, равным 6-8.

Благодаря этому распространение бокситов должно быть по преимуществу связано с прибрежными осадками древних (па- леозойских и мезозойских) морей или озер. В СНГ такими районами являются оба склона Уральского хребта и террито­рия Средней Азии.

Бокситы являются достаточно широко распространенной горной породой. Мировые разведанные запасы их определяются примерно, в один миллиард тонн, причем первое место по запасам занимает Европа, второе Африка, третье Америка, чет­вертое Азия и, на конец, пятое Австралия.

Разработка бокситов с промышленными целями началась сравнительно недавно. Впервые бокситы спали добываться во Франции в 70-х годах прошлого столетия. В 1890 г. начались разработки бокситов в Англии и США, в 1/907 г. в Италии, в 1908 г. в Индии и Голландской Гвиане.

Крупнейшие в мире месторождения бокситов сосредоточены на юго-востоке Франции, в департаменте Вар, близ г. Бо. Фран­цузские бокситы считаются лучшими в мире. Бокситы депар­тамента Вар принадлежат к бемито-диаспоровому типу. Из других западноевропейских стран наиболее важными месторож­дениями бокситов располагают Венгрия, Югославия (в Далма­ции), Италия (на полуострове Истрия) и Греция. Англия, Швей­цария и Норвегия не имеют своих бокситов и импортируют их из других стран.

В США важнейшие месторождения находятся в штате Ар­канзас. Отличительной особенностью этих бокситов является принадлежность их к трехвидному гидраргиллитовому типу и низкое содержание железа.

На территории Южной Америки значительные месторожде­ния бокситов расположены в Британской и Голландской Гвианах. В 1916 г. были открыты залежи бокситов в Африке в районе Золотого Берега. Особенностью этих бокситов является содер­жание 1В них небольших количеств золота и серебра. В Индии месторождения бокситов находятся 1В малодоступных областях, и промышленное значение их пока невелико.

В табл.3 приведен химический состав бокситов наиболее известных месторождений различных стран.

Главнейныие промышленные месторождения бокситов в на­шей стране сосредоточены в двух районах -Тихвинском районе Ленинградской области и на Урале.

Месторождений бокситов Тихвинского района открыты в 1916 г. Образование их относится к каменноугольному периоду. Тихвинские бокситы занимают узкую полосу шириной 6-12 км. Они залегают обычно в виде неправильных по форме гнезд (линз) и покрыты сверху песчаными и глинистыми породами ледникового происхождения. По внешнему виду тихвинские бокситы крайнее разнообразны: окрас их проходит через все оттенки - от белого до красного и фиолетового цветов; так же непостоянны их удельный вес и химический состав.

Химический состав тихвинских бокситов изменяется от та­ких пород, соотношение между содержанием глинозема и крем­незема в которых соответствует глинам и до таких руд, где количество глинозема доходит до 70% , а) содержание SіО2 па­дает до 2-2,5%. Количество химически связанной воды в глав­ной маcсе бокситов лежит в пределах 12-14%, но имеются и такие бокситы, которые содержат до 20% Н 2 0. Содержание TiO2 обычно не превышав 2,5-3,0%. Что же касется Fe2O3, то количество его варирует весьма сильно: от 3-5% в белых бокситах до 30% в сильно железистых (обычно порошковатых). В некоторых разностях тихвинских бокситов встречается СаО,а также соединения хрома, содержание которого доходит до 0,2%.

Примерный средний химический состав бокситов по всему Тихвинскому месторождению характеризуется следующими цифрами:

47,7% Al2O3; 17,2 Fe2O3; 13,2% SiO2; 2,6% TiO2; 3,9% СаО и 15,4% Н 2 0.

Гидрат окиси алюминия в них находится преимущественно в форме бемита (и в значительно меньшем количестве - в виде гидраргиллита. Помимо окислов железа и кремнезема, важней­шими примесями в тихвинских бокситах являются каолинит и кальцит. Окись титана присутствует в них в форме мелких кри­сталлов минерала рутила.

Повышенное содержание кремнезема в тихвинских бокситах снижает качество их мак алюминиевой руды.

Важнейшие уральские бокситовые месторождения сосредо­точены на Северном Урале в районе т. Серова, на Среднем Ура­ле в районе г. Каменска и на Южном Урале в Саткинском рай­оне Челябинской области и Малоязовском районе Башкирской республики.

На Северном Урале бокситы, открытые в 1931 г., включают ряд месторождений, наиболее разведаны из (Которых «Красная шапочка», Богословское и Ивдельское. Образование североуральских бокситов относится к палеозойскому времени. Они залегают среди известняков, и главная масса их представляет собой плотную породу бурокрасного цвета оолитовой структу­ры; реже встречается плитняковая разновидность бокситов, по внешнему виду напоминающая яшму.

Пластовый характер залежей и присутствие в них скелетов кораллов заставляют предполагать (акад. А. Д. Архангельский), что бокситы Северного Урала образовались путем химического осаждения гидратов из водных растворов солей на дно древ­него моря. Благодаря высокому содержанию Al2O3 и небольшому количеству примеси SiO2 эти бокситы могут быть приравнены к лучшим сортам французских бокситов. Особенно хорошим ка­чеством отличаются бокситы месторождения «Красная шапочка». В среднем химический состав бокситов этого месторожде­ния может быть охарактеризован следующими цифрами:

56% Al2O3; 25 Fe2O3; 3,5% SiO2; 2,2% TiO2 и 11% Н 2 0.

В минералогическом отношении бокситы Северного Урала представляют собой породу диаспорово-бемитового типа. Же­лезо присутствует в них преимущественно в виде безводного гематита Fe2O3; кремнезем находится частично в свободном состоянии в форме кварца и геля (опала), а частично к свя­занном виде, в форме шамуазита (3Н 2 0*3FeO*3Al2O3*2SiO2 наконец, титан - в виде кристаллов рутила, а также в форма геля.

По данным геолога Н. А. Архангельского минералогический состав бокситов месторождения «Красная шапочка» может быть представлен следующим образом (в %):

Бокситы месгорождения «Красная шапочка» залегают в ви­де наклонного пласта с углом падения 25-30°. Рудное тело состоит из плотных пород, требующих применения при добыче взрывных работ.

В районе Среднего Урала известно несколько месторожде­ний бокситов. Наиболее изучено Соколовское месторождение (Каменский район), обнаруженное и разведанное в 1932-1933 гг. Месторождение представляет собой пластообразную почти го­ризонтальную залежь боксита, прикрытую слоем наносов тол­щиной до 5 м. Образование соколовских бокситов относится к мезозойскому времени. В зависимости от содержания SiO2 соколовские бокситы могут быть разделены на две, важнейшие разновидности, более или менее тесно перемешанные в рудной толще: каменистый боксит, содержащий кремнезема до 3,7%, и землистый (рыхлый) боксит - до 9%. Средний химический состав соколовских бокситов представляется в следующем виде:

31,7% Al2O3; 38,3 Fe2O3; 5,8% SiO2; 4,5% TiO2; и 18, 19% Н 2 0.

Минералогический состав соколовских бокситов (по Н. А. Архангельскому) может быть охарактеризован, примерно таким образом (в %):

То, что глинозем в соколовских бокситах присутствует в фор­ме гидраргиллита, является их положительной чертой, так как последний более химически активен, нежели диаспор или бемит.

Это обстоятельство, как мы увидим ниже, облегчает задачу из­влечения глинозема из такого боксита. Однако сравнительно низкое содержание А1 2 0 3 и повышенное содержание в этих бокситах делают их менее ценными по сравнению с бок­ситами Северного Урала.

Месторождения бокситов на Южном Урале открыты в октя­бре 1935 г. Они представляют собой пластообразную залежь, простирающуюся среди известняков. Наиболее часто встреча­ются здесь бокситы краевые, плитняковые и глыбовые яшмовидные.

По своему минералогическому составу южноуральские бок­ситы относятся к бемитовому («Иванов лог») и диаспоровому («Кукшик») типу. Химический состав их более или менее од­нороден и характеризуется следующими цифрами:

53-57% А1 2 0 3 ; 18-23% Fе 2 0 3 ; 5-7% SiO 2 и 11-13% Н 2 0.

В верхнем слое пласта иногда встречаются разновидности бело­го боксита с содержанием А1 2 0з до 78 % и SiO 2 всего лишь 0,4%.

Южноуральские бокситовые месторождения должны быть отнесены к первосортной сырьевой базе нашей алюминиевой промышленности.

Случалось ли вам сталкиваться с необычной "глиной", которая почему-то не образовывала с водой массу, подходящую для лепки? Если да, то вы держали в руках не глину, а горную породу боксит. Формула его не может отражать точный состав, ведь самые разные вещества способны входить в него. Но обо все по порядку. Рассмотрим эту горную породу во всех ракурсах, подробно изучив состав, свойства и значение для человека.

История открытия и почему так называется

Название руда носит такое же, как и место ее открытия. Состав весьма разнообразен, но основными компонентами являются разные гидраты алюминиевых окислов, железосодержащие и кремнийсодержащие вещества. Химическая формула боксита не отображает всего состава, но используют его в основном в алюминиевой промышленности как главный источник сырья. Содержание алюминийсодержащих веществ может составлять 40-60 % и больше.

Плотный минерал бывает самых разных оттенков: от красного до зеленого и серого цветов. Но никогда вы не встретите прозрачный боксит. Чаще - плотный и твердый, иногда он встречается в виде землистой и рыхлой субстанции. В этом случае при прикосновении на руках будут оставаться следы.

Возможно, мы бы называли сейчас этот минерал бертитом, если бы в 1821 году французский геолог по имени Пьер Бертье не стал скромничать, найдя во время летнего отдыха необычную находку. Скала, обнаруженная им, была сложена из камня с необычными свойствами.

Бертье не знал, что пройдет несколько десятилетий, и боксит, формула которого - Al 2 O 3 xnH 2 O, станет сырьем, без которого алюминиевая промышленность не развивалась столь быстрыми темпами. Но что случилось, то случилось. И минерал носит название прованской деревни Ле-Бо де Прованс (пишется на французском Les Baux).

Понадобилось 30 лет, чтобы состав породы был оценен минералогами того времени, но в 50-е годы боксит занимает свое место в парижском выставочном центре, оригинально называемый "глиняным серебром". Уж очень внешне он похож на глину.

Состав

Для того чтобы формула боксита в химии точно отражала состав минерала, нужно учесть все вещества, которые в него входят. Их много, назовем те, что встречаются чаще всего:

• гидраты оксидов алюминия, с ней вы уже знакомы - Al 2 O 3 xnH 2 O;
• образующие рудную массу гидроксиды, оксиды и силикаты железа;
• кремний (кварц (SiO 2), опал (SiO 2 х nH 2 O), каолинит (Al 4 (OH) 8));
• титан (рутил (ТіО 2) и другие);
• карбонаты (CaCO 3 , MgCO 3 и др.);
• соединения хрома, циркония, фосфора, натрия, калия, ванадия, галлия и др. элементов;
• пирит (FeS 2).

Ценится руда, прежде всего содержащая глинозем, а кремнезема чем меньше, тем лучше. Для характеристики качества был введен так называемый кремниевый модуль боксита, формула его нахождения: μ Si = Al 2 O 3 /SiO 2 . Полученное значение показывает, каким из методов руду лучше перерабатывать.

Свойства

Как уже говорилось, состав минерала весьма разнообразен, что сильно влияет на его свойства. Но кое-какие физические свойства выделить можно:

• цвета - можно встретить все оттенки красного (от светло-розового до темно-красного), зеленого (от серо-зеленого до травянистого) и серого (от светлых тонов, в том числе белого до темно-серого почти черного);
• состояние тоже может быть разным: выделяют каменистые, пористые, рыхлые, землистые и глиноподобные;
• плотность напрямую зависит от количества железосодержащих веществ и варьирует от 1,8 до 3,2 г/см 3 ;
• твердость максимально равна 6 по шкале Мооса;
• непрозрачен.

Для промышленности есть одна химическая черта, которая наиболее важная - «вскрываемость», означающая, достаточно ли легко извлечь оксиды алюминия из этой руды.

Места где есть залежи

Добыча боксита осуществляется либо открытым способом, либо подземным. Основные запасы руды сосредоточены там, где влажно и тепло - это тропики и субтропики. Здесь лучшие месторождения бокситов и 2/3 мировых запасов.

Если речь вести о РФ, то ее залежей не хватает даже для обеспечения собственных нужд. Но разработки ведутся. Добыча бокситовой руды идет в Архангельской, в Ленинградской и Белгородской областях, Свердловской и Челябинской.

Постоянный рост спроса на алюминий приводит к увеличению добычи. США провели расчеты, по которым мировые запасы бокситов составляют от 55 до 75 миллиардов тон. Этого хватит еще примерно на сто лет. А что дальше? Ученые пытаются найти другие способы добычи алюминия, столь же эффективные и дешевые.

Переработка

Алюминий - вот главная причина добычи этой руды. Процесс его извлечения состоит из следующих этапов: получение глинозема, затем чистого металла (электролизом). В свою очередь оксид алюминия (формула глинозема), может быть получен методом Байера, спеканием или комбинированным способом.

Схема процесса по Байеру следующая: сильно измельченный боксит обрабатывают гидроксидом натрия и получают алюминат натрия, из которого затем осаждают глинозем. Дальше остается только провести электролиз - и алюминий готов.

Низкокачественную руду спекают. Этот процесс таков: измельченную породу смешивают с углекислым кальцием и содой, помещают в печь и спекают при 1250 °С. Затем спек обрабатывают натриевой щелочью малой концентрации, фильтруют гидроксид алюминия и проводят электролиз.

Комбинированный способ состоит из первичной обработки глинозема из бокситов байеровским способом и последующей переработки оставшегося шлема спеканием.

Применение

Изучив боксит, его свойства и применение в металлургии, теперь можно узнать, где еще используют руду. В химической промышленности при производстве красок, в качестве наполнителя в составе лаков. Как сорбент его использует нефтеперерабатывающая промышленность.

Черная металлургия использует флюсы, получаемые при выплавке породы. А полученный в электропечи из боксита электрокорунд, обладающий твердостью 9 по применяется в виде абразивного материала.

Идет в ход и другая составляющая бокситов - глинозем. Из него производят глиноземистый цемент - состав, который обладает высокими вяжущими свойствами даже при низких температурах, что особенно важно для строительства жилья в условиях Крайнего Севера.

Если боксит, формулу и применение которого мы сейчас рассматриваем, содержит небольшое количество железа, то породу используют в производстве огнеупоров.

А вот для литотерапевтов и магов бокситы интереса не представляют, так как не обладает горная порода ни лечебными, ни магическими свойствами.

Изредка лишь ювелиры могут развлечься, создав из руды какую-нибудь безделушку или сувенир, например, отполируют в форме шара - и на подставку.

Смотрится эффектно и оригинально.