Бокситы — руда на алюминий¶
Бокситы — горная порода, основная промышленная руда для производства алюминия; представляют собой природные образования, сложенные в основном гидроокислами алюминия (бёмит, гиббсит) с примесями железа, кремния, титана и других элементов. Содержание оксида алюминия (Al₂O₃) в бокситах колеблется обычно от 40 до 60 %, что делает их наиболее экономически выгодным сырьём для алюминиевой промышленности.
¶Происхождение названия
Термин «боксит» происходит от названия французского поселения Ле-Бо (Les Baux) в Провансе, где в 1821 году эти руды были впервые описаны геологом Пьером Бертье. Первоначально породу считали перспективным источником алюминия, однако из-за низкого содержания металла в руде (около 10 %) промышленная разработка началась лишь после разработки в 1880-х годах электролитического способа получения алюминия.
¶Образование и залежи
Бокситы формируются в условиях влажного тёплого климата в результате химического выветривания силикатных пород — преимущественно полевых шпатов, нефелинов и других алюмосиликатов. При интенсивном выщелачивании дождевыми водами кремний, щелочные и щёлочноземельные элементы выносятся из зоны выветривания, а гидроокислы алюминия и железа накапливаются в остатке, образуя бокситовое тело. Такой процесс называется латеритным выветриванием.
По генетическому типу различают:
- Латеритные бокситы — образуются на месте выветривания алюмосиликатных пород (калиевых полевых шпатов, нефелина) в тропических и субтропических зонах. Крупнейшие месторождения — в Гвинее, Австралии, Индии, Бразилии.
- Карбонатно-осадочные (диагенетические) бокситы — формируются в морских и лагунных бассейнах при осаждении алюминия из водного столба или переработке ранее отложенных осадков. К этой группе относится большинство месторождений Урала, Приднепровья и Среднего Приуралья.
- Гидротермальные бокситы — связаны с воздействием горячих растворов на вмещающие породы; встречаются редко.
Мировые запасы бокситов оцениваются в несколько десятков миллиардов тонн. Крупнейшие страны по запасам — Гвинея, Австралия, Бразилия, Вьетнам, Ямайка, Индия.
¶Разновидности
По химическому составу и минералогическому типу бокситы подразделяют на:
- Гиббситовые — содержат преимущественно гиббсит Al(OH)₃; характерны для латеритных месторождений.
- Бёмитовые — сложены бёмитом AlO(OH); обычно образуются при более глубоком выветривании или диагенезе.
- Гиббсит-бёмитовые — смешанный тип.
- Диаспоровые — содержат диаспор AlO(OH) с иной кристаллической структурой; требуют более энергоёмкой переработки.
По назначению различают металлургические бокситы (для получения алюминия), химические (для производства глинозёма, квасцов, абразивов) и огнеупорные (для изготовления высокоглинозёмистых изделий).
¶Месторождения в России
Россия обладает значительными запасами бокситов, сосредоточенными преимущественно в трёх районах:
- Северный Урал (Бокситогорское, Ашинское, Краснокаменское, Вежайчинское месторождения) — карбонатно-осадочные руды, разрабатываются с 1930-х годов.
- Средний Урал (Троицко-Аллаховское, Краснополянское, Кузьминское) — наиболее крупная группа.
- Приднепровье (Белоруссия и Украина) — исторически важный район, однако после распада СССР часть месторождений оказалась за пределами России.
Общие российские разведанные запасы оцениваются в около 300 млн тонн, что обеспечивает потребности алюминиевой промышленности страны на десятилетия вперёд.
¶Добыча и переработка
Мировая добыча бокситов превышает 350 млн тонн в год. Крупнейшие производители — Австралия, Гвинея, Китай, Индонезия, Бразилия, Индия. Россия добывает около 6 млн тонн в год, занимая место в первой двадцатке мировых производителей.
Добыча ведётся преимущественно открытым способом, так как бокситовые тела обычно залегают близко к поверхности. Подземная добыча применяется редко.
Основной технологической цепочкой переработки является двухступенчатый процесс:
- Выщелачивание (Байеровский процесс) — обработка измельчённых бокситов горячим раствором едкого натра, в результате чего алюминий переходит в раствор, а примеси оседают в шлам. Полученный гидроокись алюминия прокаливают с получением технического глинозёма Al₂O₃.
- Электролиз (процесс Холла — Эру) — расплавленный глинозём растворяют в криолите Na₃AlF₆ и электролизируют при температуре около 960 °C, получая первичный алюминий.
¶Применение
Помимо алюминиевой металлургии, бокситы используются в следующих отраслях:
- Химическая промышленность — производство глинозёма, квасцов, сульфата алюминия (коагулянты для очистки воды).
- Огнеупорная промышленность — изготовление высокоглинозёмистого кирпича и футеровки печей.
- Абразивная промышленность — электрокорунд, получаемый из бокситового глинозёма.
- Строительство — цементы с повышенным содержанием алюминия, глинозёмистое вяжущее.
- Производство цемента — как источник алюминия для клинкера.
¶Экологические аспекты
Добыча бокситов открытым способом связана с существенным воздействием на окружающую среду: снятие почвенного покрова, образование отвалов породы, пылеобразование, потребление больших объёмов воды. Байеровский процесс генерирует значительное количество красного шлама — щелочного отхода, содержащего оксиды железа и кремния. Проблема утилизации красного шлама остаётся одной из ключевых экологических задач алюминиевой отрасли; в России и за рубежом разрабатываются технологии его переработки в строительные материалы.
¶История изучения в России
Систематическое изучение бокситов в России началось в 1920-х годах, когда в стране разворачивалась программа создания собственной алюминиевой промышленности. В 1930-х годах были открыты и разведаны месторождения Северного Урала, что позволило обеспечить сырьём Тихвинский и Ачинский алюминиевые заводы. В послевоенные годы геологоразведка охватила Средний Урал, где были выявлены крупнейшие в стране запасы.
Источники:
- Геологический словарь / под ред. Н. П. Лаверова. — М.: Недра.
- Справочник по химической технологии / под ред. В. П. Николаева. — Л.: Химия.
- Минералогия бокситов / А. Ф. Кузнецов. — М.: Недра.
- Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации. — М.: Минприроды России.