Боксит форма залегания. Боксит — формула, химические свойства и сферы применения

Внешний вид и физические свойства

По внешнему виду эта порода похожа на глину, но может иметь и каменистый вид. Цвет их весьма разнообразен — от почти белого до почти черного, но наиболее распространенные — темно-красного, серого или бурого цвета. Непрозрачны, не растворимы в воде. Плотность зависит от содержания железа и обычно колеблется в пределах 2900–3500 кг/м3, но может быть значительно меньше. При смешивании с водой боксит не образует пластичной массы, в отличие от глины.

Их структура может быть плотной или пористой. Часто в них можно встретить небольшие включения в виде округлых телец, образованные оксидами железа или глиноземом. Такие бокситы смотрятся весьма декоративно. Твердость породы колеблется от 2 до 7 единиц по шкале Мооса.

Что такое бокситы

Камень боксит – это алюминиевая руда, комплексное сырье. В составе содержится порядка 40–60% алюминийсодержащих веществ. Представляет собой плотное пористое каменистое образование. Иногда в виде землистых рыхлых или глиноподобных масс.

Внешне напоминает глину. Чаще кирпично-красного цвета, но встречаются и другие красные оттенки от светлых до бурых, реже – желтые, белые, серые, черные.

Разновидности

По химическому составу выделяют моно-, тригидроксидные и смешанные разновидности.

Моногидроксидные делятся на:

• диаспоровые;
• бемитовые.

Тригидроксидные – это гиббситовые. Смешанные сочетают оба варианта.

По структуре выделяют обломочные (в виде обломков) и конкреционные (в виде округлого минерального образования). Могут иметь разную текстуру (слоистую, однородную и т. д.).

Смотрите видеосюжет по теме:

Химический состав

Помимо основных компонентов — гидроксида алюминия, соединений железа и кремния, в бокситах содержится множество химических элементов — натрий, калий, магний, хром, цирконий, галлий, ванадий, а также такие соединения, как карбонаты, кальциты, титаниты. С точки зрения человека, самыми важными являются соединения алюминия — чем их больше, тем ценнее руда. Оксид кремния, напротив, ухудшает качество породы.

В состав могут входить такие минералы, как диаспор, бемит, гиббсит. Они относятся к породообразующим. Кроме того, в составе часто присутствуют сопутствующие минералы — например, гетит, хлориты, каолинит и другие.

Бокситы имеют сходство с глинами, но у них есть и существенное отличие — алюминий в них содержится в виде гидроксида, а в глинах — в виде каолинита.

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 — Al2O3xnH2O;
• образующие рудную массу гидроксиды, оксиды и силикаты железа;
• кремний (кварц (SiO2), опал (SiO2 х nH2O), каолинит (Al4[Si4O10](OH)8));
• титан (рутил (ТіО2) и другие);
• карбонаты (CaCO3, MgCO3 и др.);
• соединения хрома, циркония, фосфора, натрия, калия, ванадия, галлия и др. элементов;
• пирит (FeS2).

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: μSi= Al2O3/SiO2. Полученное значение показывает, каким из методов руду лучше перерабатывать.

Основные разновидности

В зависимости от их химического состава, все бокситы можно разделить на три основные группы:

1. Моногидроокисные (породообразующие минералы — диаспор или бемит).
2. Тригидроокисные (гиббситы).
3. Смешанные, сочетающие в себе свойства как первой, так и второй групп.

Последние встречаются наиболее часто.

По способу образования бокситы подразделяются на латеритные — также их называют остаточными — и переотложенные (или осадочные). Первые образуются в местностях с тропическим климатом как результат глубоких химических процессов, происходящих в алюмосиликатных породах в условиях высокой влажности и температуры, а вторые — в результате переноса и переотложения продуктов выветривания. Они часто залегают слоями. Так как эти слои отличаются по качеству, перерабатывать такую руду сложнее.

Использование

Главная область применения бокситовой руды — получение алюминия. Помимо этого, ее используют в качестве флюса в черной металлургии, при производстве красок, в абразивной промышленности, для производства электрокорунда, высокоглиноземистых огнеупоров. Также из бокситов делают глиноземистый цемент — быстроотвердевающий состав с высокими вяжущими свойствами, хорошо себя зарекомендовавший при проведении строительных работ при низких температурах.

Применение в ювелирном деле

Боксит не является перспективным камнем для ювелиров, лишь изредка можно встретить выполненные из него авторские украшения. Однако, придав камню форму шара и отполировав, получают красивые сувениры. Каких-либо целебных или магических качеств бокситу не приписывают.

Определение слова «Бокситы» по БСЭ:

Бокситы — [франц. bauxite, по названию местности Ле-Бо (Les Baux) на юге Франции, где впервые были обнаружены залежи Б.], горная порода, состоящая в основном из гидратов глинозёма, окислов железа с примесью других минеральных компонентов. Основной химический компонент Б. — глинозём (Al2O3). Постоянная составная часть — окись железа (Fe2O3). Наиболее вредная примесь — кремнезём (SiO2). Из других примесей встречаются: двуокись титана (TiO2), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), окись марганца (MnO), пятиокись фосфора (P2O5) и др. Цвет Б. — красный различного оттенка (от розового до тёмно-красного) и серый (от зеленовато-серого до тёмно-серого, почти чёрного). Плотность в зависимости от содержания окиси железа колеблется в пределах 2900-3500 кг/мі. Твёрдость наиболее плотных разновидностей по минералогической шкале — до 6. Структура Б. плотная (яшмовидная), бобовая, оолитовая, пористая, рыхлая (землистая). Породообразующими минералами являются одноводные гидраты глинозёма — диаспор и бемит, и трёхводный гидрат глинозёма — гиббсит (гидраргилит), сопутствующими — минералы группы гидроокиси и окиси железа (гётит, гидрогётит, гидрогематит и др.), каолинит, хлориты, кальцит, галлуазит и др. В зависимости от природы породообразующего минерала выделяются 3 группы Б.: а) моногидратные, содержащие глинозём в одноводной форме (диаспор, бемит), б) тригидратные, содержащие глинозём в трёхводной форме (гиббсит) и в) смешанные, в которых сочетаются обе формы. Образование месторождений Б. связано главным образом с процессами латеритного выветривания щелочных, кислых, иногда основных пород или с процессами осаждения в морских и озёрных бассейнах значительных количеств глинозёма, содержащихся в переносимых молекулярных растворах и золях. Соответственно с генетическим признаком месторождения Б. подразделяются на 2 основных типа: а) платформенные, связанные с горизонтально залегающими континентальными отложениями, б) геосинклинальных областей, приуроченные к прибрежно-морским отложениям. Содержание глинозёма в промышленных бокситах колеблется от 28% до 60% и выше. Кремниевый модуль (отношение глинозёма к кремнезёму) при использовании Б. для получения алюминия должен быть не ниже 2,1-2,6. Наибольшее значение Б. имеет как исходное сырьё для получения алюминия (см. Алюминиевые руды). Б. используются также в производстве красок, искусственных абразивов, в качестве флюсов (в чёрной металлургии), сорбентов для очистки нефтепродуктов от различных примесей. Кроме того, из Б. спеканием или плавлением получают глинозёмистый цемент, а плавкой в электропечах — Электрокорунд. Маложелезистые бокситовые породы с огнеупорностью 1770-1900°C применяются для изготовления высокоглинозёмистых огнеупоров. Крупные месторождения Б. в СССР размещены на Урале (Свердловской области, Башкирской АССР), в Казахской ССР (особенно Тургайский бокситоносный район), в Западной и Восточной Сибири (особенно Алтайский край, Красноярский край и др.), Ленинградской и Архангельской области и др. Среди зарубежных социалистических стран наиболее крупными запасами Б. обладают Венгрия, Китай, Румыния. Из капиталистических и развивающихся стран по размерам разведанных запасов Б. особенно выделяются: в Америке — Ямайка, Гайана, Суринам, Бразилия. в Африке — Гана и Гвинея. в Европе — Франция. в Азии — Индия. крупные месторождения Б. открыты в Австралийском Союзе. Суммарная добыча Б. в капиталистических и развивающихся странах составила 2,7 млн.т в 1937, 21,4 млн.т в 1960, 29,2 млн.т в 1965,35,7 млн.т в 1967 (см. табл.). При росте добычи Б. за 1937-67 более чем в 13 раз произошли резкие сдвиги в её географическом размещении: в 1937 доля стран Западной Европы составляла 46%, Америки 44%, а в 1967 уже соответственно 13,3% и 61%. На первое место выдвинулась Ямайка, где крупные залежи Б. разведаны лишь в годы 2-й мировой войны 1939-45. Растет в добыче Б. доля стран Африки и Австралийского Союза. Эксплуатация основных месторождений Б. в капиталистических и развивающихся странах контролируется немногими мощными компаниями ведущих капиталистических стран (в Ямайке, в Суринаме и Гайане — главным образом монополиями США, во Франции — главным образом французскими и «Южин», в Гане — Британской алюминиевой компанией и т.д.), в руках которых сконцентрирована преобладающая часть алюминиевой промышленности капиталистического мира.

Добыча бокситов в капиталистических и развивающихся странах (тыс.т)

1Данные для территорий в современных границах. І Оценка. Лит.: Бокситы, их минералогия и генезис, М., 1958. Краткий курс месторождений полезных ископаемых, под ред. С. А. Вахромеева, М., 1967. Розин М. С., География полезных ископаемых капиталистических и развивающихся стран, М., 1966.

Как образуются бокситы

Эта горная порода образуется в результате выветривания минералов, содержащих алюминий, например, полевых шпатов. Обычно они разрушаются, образуя глины, но жаркий климат и высокая влажность способствуют выносу кремнезема и щелочей, поэтому в тропических странах сосредоточено большинство месторождений бокситов. Есть два пути образования этой горной породы — остаточно-хемогенный и осадочно-хемогенный. Осадочные бокситы образуются в результате накопления продуктов выветривания в низменностях и котлованах.

Общая информация

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.

Месторождения

Около 90 процентов мировых запасов бокситов залегает в латеритных месторождениях. При длительном выветривании алюмосиликатных пород в условиях жаркого и влажного климата образуются так называемые латеритные коры. Лидерами по запасам бокситов являются Гвинея, Австралия и Бразилия. Значительным их количеством также располагают Индия, Вьетнам, Индонезия, Ямайка, Мали и Камерун.

Запасы бокситов в России

В России бокситовых месторождений немного, поэтому большую часть этого сырья приходится закупать за рубежом. Лучшие по качеству российские бокситы добываются в Северо-Уральском бокситоносном районе. Эти запасы были открыты в 1931 году геологом Н.А. Каржавиным. Руда залегает на глубине 700–1000 м, добывают ее шахтным способом. Есть одно месторождение и в Ленинградской области. В

Архангельской области добывают бокситы с высоким содержанием глинозема и низким содержанием кремния, разработка их ведется открытым способом. Их основной минус — высокий процент хрома и гипса в составе породы. Висловское месторождение находится в Белгородском районе, качество руды невысокое из-за большого содержания карбонатов.

Перспективными считаются открытые в конце 60-х годов месторождения на северо-западе Республики Коми, однако качество руды в них среднее, к тому же их добыча осложняется необжитостью данного района и плохой транспортной инфраструктурой. Несмотря на это, в 1997 году первая партия бокситового сырья из Коми была доставлена на Уральский алюминиевый завод, успешно выдержав промышленные испытания. Помимо алюминия, в сырье с этих месторождений содержатся редкие металлы, что придает им дополнительную ценность. Добываются бокситы и в районе Ангары, их отличительной особенностью является высокое содержание свободного оксида алюминия в виде корунда (до 10%).

Добыча и переработка

Чаще всего их добывают открытым способом, но используется и подземная добыча. Выбор технологии переработки бокситов зависит от их качества. В любом случае процесс включает две стадии:

1. получение глинозема (химическими методами);
2. выделение алюминия (электролизом).

Глинозем из руды высокого качества добывают с помощью процесса Байера, при котором тонкоизмельченный боксит обрабатывается раствором гидроксида натрия, и в результате образуется раствор алюмината натрия. Полученный раствор очищают от красного шлама, и осаждают из него глинозем (гидроксид алюминия).

Для переработки бокситов низкого качества приходится применять более сложный метод — их размельчают, смешивают с известняком и содой и спекают в специальных вращающихся печах. Полученный продукт обрабатывают щелочью, выпавший в осадок гидроксид отделяют и фильтруют.

На одном заводе могут параллельно использоваться оба эти процесса. Это позволяет перерабатывать одновременно руду различного качества. Также возможно использовать эти методы последовательно, спекая остающийся после использования метода Байера шлак и извлекая из него дополнительный глинозем.