В сравнение с традиционните метали (стомана, мед, бронз), алуминият е млад метал. Съвременният метод за получаването му е разработен едва през 1886 г., а преди това е бил много рядък. Индустриалният мащаб на "крилатия" метал започва едва през 20-ти век. Днес той е един от най-търсените материали в различни индустрии от електрониката до космическата и авиационната индустрия.
За първи път алуминиева руда под формата на сребрист метал е получена през 1825 г. в обем от само няколко милиграма, а преди появата на масовото производство този метал е по-скъп от златото. Например, една от кралските корони на Швеция съдържа алуминий, а Д. И. Менделеев през 1889 г. получава скъп подарък от британците - везни, изработени от и алуминий.
Какви суровини са необходими за получаване на алуминиева руда? Как се произвежда един от най-важните материали в нашето време?
Директно самият сребърен метал се получава от алуминиев оксид. Тази суровина е алуминиев оксид (Al2O3), получен от руди:
- Боксит;
- алунити;
- Нефелинови сиенити.
Най-често срещаният източник на суровина е бокситът и те се считат за основна алуминиева руда.
Въпреки повече от 130-годишната история на откриване, все още не е възможно да се разбере произходът на алуминиевата руда. Възможно е просто във всеки регион суровините да са се образували под влияние на определени условия. И това създава трудности при извеждането на една универсална теория за образуването на боксит. Има три основни хипотези за произхода на алуминиевите суровини:
- Те са се образували в резултат на разтварянето на някои видове варовик като остатъчен продукт.
- Бокситът е резултат от изветряне на древни скали с тяхното по-нататъшно пренасяне и отлагане.
- Рудата е резултат от химическо разлагане на желязо, алуминий и титаниеви соли и се утаява.
Обаче алунитните и нефелиновите руди се образуват при различни условия от боксита. Първите са образувани в условия на активна хидротермална и вулканична дейност. Вторият е при високи температури на магмата.
В резултат на това алунитите обикновено имат ронлива пореста структура. Те съдържат до 40% различни оксидни съединения на алуминия. Но в допълнение към самата алуминиева руда, находищата, като правило, съдържат добавки, което влияе върху рентабилността на добива им. Смята се, че е изгодно да се разработи находище с 50 процента съотношение на алунит към добавката.
Нефелинът обикновено е представен от кристални проби, които освен алуминиев оксид съдържат добавки под формата на различни примеси. В зависимост от състава този вид руда се класифицира по вид. Най-богатите имат в състава си до 90% нефелин, второкласни 40-50%, ако минералите са по-бедни от тези показатели, тогава не се счита за необходимо разработването им.
Имайки представа за произхода на минералите, геоложките проучвания могат доста точно да определят местоположението на находищата на алуминиеви руди. Също така условията на образуване, които влияят върху състава и структурата на минералите, определят методите на добив. Ако депозитът се счита за печеливш, започват да го разработват.
Бокситът е сложно съединение от оксиди на алуминий, желязо и силиций (под формата на различни кварц), титан, както и с малка примес на натрий, цирконий, хром, фосфор и др.
Най-важното свойство при производството на алуминий е "разпадането" на боксита. Тоест колко лесно ще бъде да се отделят ненужните силициеви добавки от него, за да се получи суровина за топене на метал.
Основата за получаване на алуминий е алуминиев оксид. За да се образува, рудата се смила на фин прах и се нагрява с пара, отделяйки по-голямата част от силиция. И вече тази маса ще бъде суровина за топене.
За получаване на 1 тон алуминий ще са необходими около 4-5 тона боксит, от който след обработка се образуват около 2 тона алуминий и едва след това може да се получи метал.
Технология за разработка на алуминиеви отлагания. Методи за добив на алуминиева руда
При незначителна дълбочина на залягане на алуминиевите скали, добивът им се извършва по отворен метод. Но самият процес на рязане на пластове руда ще зависи от нейния вид и структура.
- Кристалните минерали (обикновено боксит или нефелин) се отстраняват чрез смилане. За това се използват повърхностни копачи. В зависимост от модела, такава машина може да реже слой с дебелина до 600 мм. Скалната маса се развива постепенно, като след преминаването на един пласт се образува шелф.
Това е за поддържане на безопасно положение за кабината и шасито на оператора, които ще бъдат на безопасно разстояние в случай на непредвидено срутване.
- Свободните алуминиеви скали изключват използването на развитие на фрезоване. Тъй като вискозитетът им запушва режещата част на машината. Най-често тези видове скали могат да се режат с помощта на минни багери, които незабавно зареждат рудата върху самосвали за по-нататъшно транспортиране.
Транспорт на суровиниТова е отделна част от целия процес. Като правило обогатителни инсталации, когато е възможно, се опитват да се изградят близо до развитието. Това позволява използването на конвейерни ленти за подаване на руда за обогатяване. Но по-често иззетите суровини се транспортират със самосвали.
Следващият етап е обогатяването и подготовката на скалата за производство на алуминиев оксид.
- Рудата се транспортира с лентов конвейер до цеха за подготовка на суровината, където могат да се използват няколко устройства за раздробяване, раздробяване на минерали последователно до фракция от приблизително 110 mm.
- Втората секция на подготвителния цех извършва доставка на подготвена руда и допълнителни добавки за по-нататъшна обработка.
- Следващият етап от подготовката е синтероването на скалата в пещи.
Също така на този етап е възможна обработка на суровините чрез излугване със силни основи. Резултатът е течен алуминатен разтвор (хидрометалургична обработка).
- Алуминатният разтвор преминава през етап на разлагане. На този етап се получава алуминатна суспензия, която от своя страна се изпраща за отделяне и изпаряване на течния компонент.
- След това тази маса се почиства от ненужните алкали и се изпраща за калциниране във фурни. В резултат на такава верига се образува сух алуминий, който е необходим за производството на алуминий чрез хидролизна обработка.
Сложен технологичен процес изисква голямо количество гориво и варовик, както и електричество. Това е основният фактор за разположението на алуминиеви топилни заводи - в близост до добро кръстовище за движение, и разположението на необходимите ресурси в близост.
Съществува обаче и минен метод за добив, когато скалата от шевовете се изрязва по принципа на въгледобива. След това рудата се изпраща в подобни производствени мощности за обогатяване и добив на алуминий.
Една от най-дълбоките "алуминиеви" шахти се намира в Урал в Русия, нейната дълбочина достига 1550 метра!
Основните находища на алуминий са концентрирани в региони с тропически климат, като повечето от 73% от находищата са само в 5 държави: Гвинея, Бразилия, Ямайка, Австралия и Индия. Гвинея има най-богатите запаси от над 5 милиарда тона (28% от световния дял).
Ако разделим запасите и обемите по производство, тогава можем да получим следната картина:
1-во място - Африка (Гвинея).
2-ро място - Америка.
3-то място - Азия.
4-то място - Австралия.
5-то - Европа.
В таблицата са представени първите пет страни лидери в добива на алуминиева руда
Също така, основните производители на алуминиеви руди са: Ямайка (9,7 милиона тона), Русия (6,6), Казахстан (4,2), Гвиана (1,6).
У нас има няколко богати находища на алуминиеви руди, съсредоточени в Урал и в Ленинградска област. Но основният метод за добив на боксит у нас е по-трудоемкият метод на затворена мина, който извлича около 80% от общата маса на рудите в Русия.
Лидери в разработването на находища са акционерно дружество "Севуралбокситруда", "Бакситогорск алуминиев оксид" АД, южноуралски бокситни мини. Резервите им обаче се изчерпват. В резултат на това Русия трябва да внася около 3 милиона тона алуминиев оксид годишно.
Общо на територията на страната са проучени 44 находища на различни алуминиеви руди (боксит, нефелин), които според оценките трябва да са достатъчни за 240 години, при същия интензитет на добив като днес.
Вносът на алуминиев оксид се дължи на ниското качество на рудата в находищата, например в находището Красная Шапочка се добива боксит с 50% алуминиев състав, докато в Италия се добива скала с 64% алуминиев оксид и в Китай, 61%.
По принцип до 60% от рудните суровини се използват за получаване на алуминий. Въпреки това, богатият състав позволява да се извличат от него и други химични елементи: титан, хром, ванадий и други цветни метали, които са необходими преди всичко като легиращи добавки за подобряване на качеството на стоманата.
Както бе споменато по-горе, технологичната верига на производството на алуминий задължително преминава през етапа на образуване на алуминиев оксид, който също се използва като флюс в черната металургия.
Богатият състав на елементи в алуминиевата руда се използва и за производството на минерална боя. Също така методът на топене се използва за производство на алуминиев цимент - бързо втвърдяваща се твърда маса.
Друг материал, получен от боксит, е алуминиев оксид. Получава се чрез топене на руда в електрически пещи. Това е много твърдо вещество, на второ място след диаманта, което го прави търсено като абразив.
Също така в процеса на получаване на чист метал се образуват отпадъци - червена кал. От него се извлича елемент - скандий, който се използва при производството на алуминиево-скандиеви сплави, търсени в автомобилната индустрия, ракетната техника, производството на електрически задвижвания, спортно оборудване.
Развитието на съвременното производство изисква все повече и повече алуминий. Въпреки това, не винаги е изгодно да се разработват находища или да се внася алуминиев оксид от чужбина. Поради това топенето на метал с помощта на вторични суровини се използва все по-често.
Например страни като САЩ, Япония, Германия, Франция, Великобритания произвеждат основно вторичен алуминий, който представлява до 80% от световното топене по отношение на обема.
Вторичният метал е много по-евтин в сравнение с първичния, за който се изразходват 20 000 kW енергия / 1 тон.
Днес алуминият, получен от различни руди, е един от най-търсените материали, които позволяват да се получат издръжливи и леки продукти, които не се поддават на корозия. Все още не са намерени алтернативи на метала, а през следващите десетилетия обемите на добив и топене на руда само ще нарастват.
И някои други елементи. Все пак не всички от тези елементи в момента се извличат от алуминиеви руди и се използват за нуждите на националната икономика.
Най-пълно се използва апатито-нефелиновата скала, от която се получават торове, алуминиев оксид, сода, поташ и някои други продукти; почти няма сметища.
Когато бокситът се обработва по метода на Байер или чрез синтероване на сметището, все още има много червена кал, чието рационално използване заслужава голямо внимание.
По-рано беше казано, че за получаване на 1 тон алуминий е необходимо да се изразходва много електроенергия, което представлява една пета от цената на алуминия. Таблица 55 показва изчисляването на цената на 1 тон алуминий. От данните, дадени в таблицата, следва, че най-важните компоненти на себестойността са суровините и основните материали, а почти половината от всички разходи се падат на дела на алуминиевия оксид. Следователно намаляването на цената на алуминия трябва да върви преди всичко в посока на намаляване на разходите за производство на алуминий.
Теоретично за 1 тон алуминий трябва да се изразходват 1,89 тона алуминий. Превишаването на тази стойност при действителния дебит е резултат от загуби главно от пръскане. Тези загуби могат да бъдат намалени с 0,5-0,6% чрез автоматизиране на зареждането на алуминиев триоксид във ваните. Намаляване на разходитеалуминиев оксид може да се постигне чрез намаляване на загубите на всички етапи от неговото производство, особено в отпадъчни утайки, по време на транспортиране на алуминатни разтвори и, както и по време на калциниране на алуминиев триоксид; чрез спестяванията, получени от по-доброто оползотворяване на отпадната пара (от самоизпарителите) и пълното оползотворяване на отпадната топлина. Това е особено важно за процеса на автоклав, където разходите за пара са значителни.
Въвеждане на непрекъснато излужване и центрофугиране; модерните рафинерии на алуминий направиха възможно автоматизирането на много операции, което допринесе за намаляване на потреблението на пара и електроенергия, повишаване на производителността на труда и намаляване на цената на алуминия. В тази посока обаче може да се направи много повече. Без да се изоставят по-нататъшните търсения на висококачествен боксит, преходът към който ще намали драстично цената на алуминиевия оксид, е необходимо да се търсят начини за цялостно използване на железен боксит и червена кал в черната металургия. Като пример може да послужи комплексното използване на апатит-нефелинови скали.
Цената на флуорните соли е 8%. Те могат да бъдат намалени чрез внимателно отстраняване на газовете от електролитните вани чрез улавяне на флуорни съединения от тях. Изсмуканите от ваната анодни газове съдържат до 40 mg/m3 флуор, около 100 mg/m3 смола и 90 mg/m3 прах (AlF 3 , Al2O3, Na3AlF6). Тези газове не трябва да се изпускат в атмосферата,тъй като съдържат ценни, освен това са и отровни. Те трябва да бъдат почистени от ценен прах, както и неутрализирани, за да се избегне отравяне на атмосферата на цеха и прилежащите към завода зони. За да се пречистят газовете, те се промиват със слаби разтвори на сода в газоочистители (скрубери).
С перфектната организация на процесите на почистване и обеззаразяване става възможно да се върне в производството част от флуоридни соли (до 50%) и по този начин да се намали цената на алуминия с 3-5%.
Значително намаляване на цената на алуминия може да се постигне чрез използването на по-евтини източници на електроенергия и бързото широко разпространение на по-икономични полупроводникови преобразуватели на ток (особено силициеви), както и чрез намаляване на консумацията на електроенергия директно в. Последното може да бъде постигнато чрез проектиране на по-съвършени вани с по-малка загуба на напрежение във всички или в отделните им елементи, както и чрез подбор на повече електропроводими електролити (съпротивлението на криолита е твърде високо и огромно количество електричество се превръща в излишна топлина, която не може все пак да се използва рационално). И не е случайно, че вани с изпечени аноди започват да намират все по-широко приложение, тъй като консумацията на енергия на тези вани е много по-ниска.
Обслужващият персонал на цеховете за електролиза играе важна роля за намаляване на потреблението на енергия. Поддържането на нормално разстояние между полюсите, поддържането на електрическите контакти на различни места във ваната чисти, намаляването на броя и продължителността на анодните ефекти, поддържането на нормална температура на електролита и внимателното наблюдение на състава на електролита правят възможно значително намаляване на мощността потребление.
След като са проучили теоретичните основи на процеса и особеностите на баните, които обслужват, напредналите екипи на електролизните цехове на алуминиевите заводи, внимателно наблюдавайки хода на процеса, имат възможността да увеличат количеството произвеждан метал на единица консумирана. електричество с отличното си качество и следователно повишава ефективността на производството на алуминий.
Най-важният фактор за намаляване на разходите и повишаване на производителността на труда е механизацията на трудоемките процеси в електролизните цехове на алуминиевите заводи. През последните десетилетия в местните алуминиеви заводи са постигнати значителни успехи в тази област: механизирано извличане на алуминий от бани; Въведени са ефективни и удобни механизми за пробиване на електролитната кора и извличане и задвижване на щифтовете. Все пак е необходимо и възможнов по-голяма степен да се механизират и автоматизират процеси в алуминиеви топилни предприятия. Това се улеснява от по-нататъшно увеличаване на капацитета на електролизерите, преминаването от периодични към непрекъснати процеси.
През последните години интегрираното използване на алуминиеви руди се подобри поради факта, че някои алуминиеви топилни предприятия са започнали да извличат ванадий и метален галиев оксид от отпадъци.
Открит е през 1875 г. по спектрален метод. Четири години по-рано Д. И. Менделеев предсказва с голяма точност основните му свойства (нарече го ека-алуминий). има сребристо-бял цвят и ниска точка на топене (+ 30 ° С). Малко парче галий може да се разтопи в дланта на ръката ви. Заедно с това точката на кипене на галия е доста висока (2230 ° C), поради което се използва за високотемпературни термометри. Такива термометри с кварцови тръби са приложими до 1300 ° C. Галият е близо до олово по твърдост. Плътността на твърд галий 5,9 g / cm 3, течен 6,09 g / cm 3.
Галият е разпръснат в природата, богатите са им непознати. Намира се в стотни и хилядни от процента в алуминиеви руди, цинкови смеси и пепел от някои въглища. Смолите за газови инсталации понякога съдържат до 0,75% галий.
По отношение на токсичността галият е значително по-добър и следователно цялата работа по извличането му трябва да се извършва при внимателна хигиена.
В сух въздух при обикновени температури галият почти не се окислява: при нагряване той енергично се свързва с кислорода, образувайки белия оксид Ga 2 O 3. Заедно с този галиев оксид при определени условия се образуват и друг галиев оксид (GaO и Ga 2 O). Галиевият хидроксид Ga (OH) 3 е амфотерен и следователно лесно разтворим в киселини и основи, с които образува галати, подобни по свойства на алуминатите. В тази връзка при получаването на алуминий от алуминиеви руди галият заедно с алуминия преминава в разтвори и след това го придружава във всички следващи операции. Известно повишена концентрация на галий се наблюдава в анодната сплав при електролитното рафиниране на алуминия, в циркулиращите алуминатни разтвори при производството на алуминиев триоксид по метода на Байер и в матерните разтвори, останали след непълна карбонизация на алуминатните разтвори.
Следователно, без да се нарушава схемата за преразпределение, в цеховете за алуминий и рафиниране на алуминиеви заводи е възможно да се организира извличането на галий. Рециклираните алуминатни разтвори за извличане на галий могат периодично да се карбонизират на два етапа. Първоначално, при бавна карбонизация, около 90% от алуминия се утаява и разтворът се филтрира, който след това се карбонизира отново, за да се утаи под формата на галиеви хидроксиди и все още остава в разтвора. Така получената утайка може да съдържа до 1,0% Ga 2 O 3.
Значителна част от алуминия може да се утаи от алуминатната матерна течност под формата на флуорни соли. За това към алуминатния разтвор, съдържащ галий, се добавя флуороводородна киселина. При pH<2,5 из раствора осаждается значительная часть алюминия в виде фторида и криолита (Na 3 AlF 6). Галлий и часть алюминия остаются в растворе.
Когато киселинният разтвор се неутрализира със сода до рН = 6, галий и се утаяват.
Може да се извърши допълнително отделяне на алуминий от галийбод чрез третиране на утайките от алуминиево-галиев хидрат в автоклав с варно мляко, съдържащо малко количество натриев хидроксид; в този случай галият преминава в разтвор,и основната част от алуминия остава в утайката. След това галият се утаява от разтвора с въглероден диоксид. Получената утайка съдържа до 25% Ga 2 O 3. Тази утайка се разтваря в натриев хидроксид при съотношение на каустик 1,7 и се обработва с Na2S за отстраняване на тежки метали, особено олово. Пречистеният и избистрен разтвор се подлага на електролиза при 60-75 ° C, напрежение 3-5 V и постоянно разбъркване на електролита. Катодите и анодите трябва да бъдат изработени от неръждаема стомана.
Има и други известни методи за концентрация на галиев оксид от алуминатни разтвори. По този начин, от анодната сплав, съдържаща 0,1-0,3% галий, останал след електролитно рафиниране на алуминия по трислойния метод, последният може да бъде изолиран чрез третиране на сплавта с горещ алкален разтвор. В този случай галият също отива в разтвор и остава в утайката.
За получаване на чисти галиеви съединения се използва способността на галиевия хлорид да се разтваря в етер.
Ако присъства в алуминиеви руди, той постоянно ще се натрупва в алуминатни разтвори и със съдържание над 0,5 g / l V 2 O 5 ще се утаи с алуминиев хидрат по време на карбонизация и ще замърси алуминия. За отстраняване на ванадий матерните разтвори се изпаряват до плътност 1,33 g / cm 3 и се охлаждат до 30 ° C, докато утайката, съдържаща повече от 5% V 2 O 5, изпада, заедно със сода и други алкални съединения на фосфор и арсен , от които може да се изолира първо чрез сложна хидрохимична обработка и след това чрез електролиза на воден разтвор.
Топенето на алуминий поради неговия висок топлинен капацитет и латентна топлина на топене (392 J / g) изисква висока консумация на енергия. Следователно опитът на електролизните инсталации, които започнаха да получават лента и тел на прът директно от течен алуминий (без леене в блокове), заслужава да бъде разпространен. В допълнение, голям икономически ефект може да се получи от производството на различни сплави с масово потребление от течен алуминий в леярните на електролизни инсталации и
Галий историята на откриването на елемента За елемента с атомен номер 31, повечето читатели си спомнят само, че той е един от трите елемента, ...
Има голям брой минерали и скали, съдържащи алуминий, но само няколко от тях могат да се използват за производството на метален алуминий. Бокситите са най-широко използвани като алуминиеви суровини. , Освен това от рудите първо се извлича полупродукт, алуминиев оксид (Al 2 0 3), а след това метален алуминий се получава електролитно от алуминиев оксид. Възможно най-скоро. се използват нефелин-сиенит (виж нефелин сиенит) , както и нефелин-апатитови скали, които едновременно служат като източник на производство на фосфат. Алунитните скали могат да служат като минерални суровини за производството на алуминий (вижте Alunite) , левцитни лави (минерал левцит), лабрадорит, анортозит , високоалуминиеви глини и каолини, кианит, силиманит и андалузитни шисти.
В капиталистическите и развиващите се страни за производството на алуминий се използва практически само боксит. В СССР освен боксита голямо практическо значение придобиват нефелин-сиенитните и нефелин-апатитните скали.
Голяма съветска енциклопедия. - М .: Съветска енциклопедия. 1969-1978 .
- Алуминиеви монополи
- Алуминиеви сплави
Вижте какво е "алуминиева руда" в други речници:
Алуминиеви руди- (a. алуминиеви руди; n. Aluminiumerze, Aluerze; f. minerais d aluminium; и. minerales de aluminio) естествени минерални образувания, съдържащи алуминий в такива съединения и концентрации, при които промишлеността им. използвайте технически ... ... Геологическа енциклопедия
АЛУМИНИЕВА РУДА- скали, суровини за производство на алуминий. Предимно боксит; алуминиевите руди включват също нефелинови сиенити, алунит, нефелин, апатитови скали и др. Голям енциклопедичен речник
алуминиеви руди- скали, суровини за производство на алуминий. Предимно боксит; алуминиеви руди включват също нефелинови сиенити, алунит, нефелин, апатитови скали и др. * * * АЛУМИНИЕВА РУДА АЛУМИНИЕВА РУДА, скали, суровини за получаване ... ... енциклопедичен речник
алуминиеви руди- руди, съдържащи Al в такива съединения и концентрации, при които тяхното промишлено използване е технически възможно и икономически осъществимо. Най-разпространените като Al суровини са боксит, алунит и ... ...
АЛУМИНИЕВА РУДА- ковач. скали, суровини за производство на алуминий. В основното. боксит; до А. п. включват също нефелин сиенит, алунит, нефелин, апатитни скали и др. Естествени науки. енциклопедичен речник
руди от черни метали- руди, които са суровинната база на ЧМ; включително Fe, Mn и Cr руди (виж железни руди, манганови руди и хромови руди); Вижте също: Търговски руди, сидеритни руди ... Енциклопедичен речник по металургия
руди от цветни метали- руди, които са суровини за CM, включително обширна група от Al, полиметални (съдържащи Pb, Zn и други метали), Cu, Ni, Co, Sn, W, Mo, Ti руди. Специфична особеност на рудите от цветни метали е тяхната сложност ... ... Енциклопедичен речник по металургия
редкоземни метални руди- естествени минерални образувания, съдържащи редкоземни метали под формата на собствени минерали или изоморфни примеси в някои други минерали. От> 70 собствени редкоземни минерали и около 280 минерала, в които редкоземните метали са включени като ... Енциклопедичен речник по металургия
редки метални руди- естествени образувания, съдържащи ВЕ под формата на самостоятелни минерали или изоморфни примеси в други рудни и жилови минерали в количества, достатъчни за техния рентабилен промишлен добив. RE се счита за ... ... Енциклопедичен речник по металургия
радиоактивни метални руди- естествени минерални образувания, съдържащи радиоактивни метали (U, Th и др.) в такива съединения и концентрации, при които извличането им е технически възможно и икономически осъществимо. Индустриална стойност ... ... Енциклопедичен речник по металургия
В съвременната индустрия алуминиевата руда спечели най-голяма популярност. Алуминият е най-разпространеният метал на земята днес. Освен това той държи третото място в класацията по брой депозити в недрата на Земята. Освен това алуминият е най-лекият метал. Алуминиевата руда е скала, която служи като материал, от който се получава метал. Алуминият има определени химични и физични свойства, които позволяват да се адаптира приложението му към напълно различни области на човешката дейност. Така алуминият е намерил своето широко приложение в такива индустрии като машиностроенето, автомобилостроенето, строителството, в производството на различни контейнери и опаковки, електротехниката и други потребителски стоки. Почти всеки домакински уред, който човек използва всеки ден, съдържа алуминий по един или друг начин.
Има огромен брой минерали, в състава на които по едно време е открито присъствието на този метал. Учените са стигнали до заключението, че този метал може да бъде добит от повече от 250 минерала. Въпреки това, не е изгодно да се извлича метал от абсолютно всички руди, следователно сред цялото съществуващо разнообразие има най-ценните алуминиеви руди, от които се получава метал. Това са: боксит, нефелин и алунит. От всички алуминиеви руди, максималното съдържание на алуминий се отбелязва в боксит. Те съдържат около 50% алуминиеви оксиди. По правило залежите на боксит се намират директно върху земната повърхност в достатъчни количества.
Бокситите са червени или сиви непрозрачни скали. Най-силните проби от боксит са оценени на 6 точки по минералогична скала. Те се предлагат с различна плътност от 2900 до 3500 kg / m3, което пряко зависи от химическия състав.
Бокситните руди се отличават със сложния си химичен състав, който включва алуминиеви хидроксиди, железни и силициеви оксиди, както и от 40% до 60% алуминиев оксид, който е основна суровина за производството на алуминий. Струва си да се каже, че екваториалните и тропическите земни пояси са основната област, която е известна с находищата на бокситна руда.
За образуването на боксит е необходимо участието на няколко компонента, включително монохидрат алуминиев хидрат, бемит, диаспора, както и различни минерали от железен хидроксид заедно с железен оксид. Изветряването на киселинни, алкални, а в някои случаи и основни скали, както и бавното утаяване на алуминиев триоксид на дъното на резервоарите, води до образуване на бокситна руда.
От два тона алуминий се получава половината алуминий - 1 тон. А за два тона алуминиев оксид е необходимо да се добият около 4,5 тона боксит. Алуминият може да се получи от нефелин и алунит.
Първите, в зависимост от тяхната степен, могат да съдържат от 22% до 25% алуминиев оксид. Докато алунитите са малко по-ниски от боксита и 40% се състоят от алуминиев оксид.
Руски алуминиеви руди
Руската федерация е на 7-ма линия в рейтинга сред всички страни по света по количество добити алуминиеви руди. Трябва да се отбележи, че тази суровина се добива в колосални количества на територията на руската държава. Страната обаче изпитва значителен дефицит на този метал и не е в състояние да го осигури в количеството, необходимо за абсолютното осигуряване на индустрията. Това е приоритетната причина Русия да купува алуминиеви руди от други държави, както и да разработва находища с нискокачествени минерални руди.
В щата има около 50 находища, най-голям брой от които се намират в европейската част на щата. Въпреки това, Radynkskoe е най-старото находище на алуминиева руда в Русия. Местоположението му е Ленинградска област. Състои се от боксит, който е бил основният и незаменим материал от древни времена, от който впоследствие се произвежда алуминий.
| име | % съдържание | Процент от общия запас | Индустриално развитие | |
|---|---|---|---|---|
| AL 2 O 3 | SiO 2 | |||
| "Червената шапчица", Североуральск | 53.7 | 3.7 | 3.1 | В разработването |
| Калинское Североуральск | 56.0 | 2.6 | 3.6 | В разработването |
| Черемузовское, област Свердлоск | 54.2 | 4.0 | 11.0 | В разработването |
| Ново - Калинское, Североуральск | 55.0 | 3.1 | 7.0 | В разработването |
| Иксинское, чл. Наволок | 53.5 | 17.4 | 11.4 | В разработването |
| Бягам-Vorykvinskoe ,. Република Коми | 49.2 | 0.1 | 11.3 | В подготовка |
| Висловское Белгород | 49.1 | 7.9 | 12.1 | В резерв |
Производство на алуминий в Русия
В началото на 20-ти век в Русия се появява алуминиевата индустрия. През 1932 г. във Волхов се появява първият завод за производство на алуминий. И вече на 14 май същата година предприятието успя да получи партида метал за първи път. Всяка година на територията на държавата се разработват нови находища на алуминиеви руди и се пускат в експлоатация нови мощности, които са значително разширени през Втората световна война. Следвоенният период за страната е белязан от откриването на нови предприятия, чиято основна дейност е производството на тъкани, основният материал за които са алуминиеви сплави. В същото време беше пуснато в експлоатация предприятието за алуминиев оксид Пикалево.
Русия е известна с разнообразието си от фабрики, благодарение на които страната произвежда алуминий. От тях за най-амбициозен не само в рамките на руската държава, но и в целия свят, се счита ОК "Русал". Той успя да произведе през 2015 г. около 3,603 млн. тона алуминий, а през 2012 г. предприятието достига 4,173 млн. тона метал.
КРАТКА ИСТОРИЧЕСКА ИНФОРМАЦИЯ.Преди около 1900 години Плиний Стари за първи път нарече стипца, която се използва за ецване при боядисване на тъкани "алумен". След 1500 години швейцарският натуралист Парацелз установява, че стипца съдържа алуминиев оксид. За първи път чист алуминий е извлечен от боксит от датския учен Г. Ерстед през 1825 г. През 1865 г. руският химик Н. Бекетов получава алуминий, като го измества с магнезий от разтопен криолит (Na 3 AlF 6). Този метод намира промишлено приложение в Германия и Франция в края на 19 век. В средата на XIX век. алуминият беше класиран сред редките и дори благородни метали. В момента по световно производство алуминият е на второ място след желязото.
ГЕОХИМИЯ.Алуминият е един от най-разпространените елементи в земната кора. Неговият кларк е 8,05%. В естествени условия той е представен само от един изотоп, 27 Al.
При ендогенни условия алуминият е концентриран главно в алкални нефелин- и левцит-съдържащи скали, както и в някои разновидности на основни скали (анортозити и др.). Значителни количества алуминий се натрупват във връзка с процеси на алунизация, свързани с хидротермалната обработка на киселинни вулканогенни образувания. Най-големи натрупвания на алуминий се наблюдават в остатъчните и повторно отложени кори от изветряне на киселинни, алкални и основни скали.
В процеса на утаяване, двуалуминиевият триоксид се разтваря и се пренася само в кисели (рН< 4) или сильно щелочных (pH >9.5) решения. Утаяването на алуминиеви хидроксиди започва при pH = 4,1. В присъствието на SiO 2 разтворимостта на Al 2 O 3 се увеличава, а в присъствието на CO 2 намалява. Колоидният Al 2 O 3 е по-малко стабилен от колоиден SiO 2 и коагулира по-бързо. Следователно в процеса на съвместната им миграция тези елементи се разделят. Поради различната геохимична подвижност на съединенията на алуминия, желязото и мангана, тяхната диференциация се осъществява в крайбрежната зона на седиментните басейни. По-близо до брега се натрупват боксити, в горната част на шелфа - железни руди, а в долната част на шелфа - манганови руди. Алуминиевите хидроксиди имат значителен адсорбционен капацитет. В минералите, съставляващи боксита, в различни количества постоянно присъстват Fe, V, Cr, Zn, Mn, Cu, Sn, Ti, B, Mg, Zr, P и др.
МИНЕРАЛОГИЯ. Алуминият се намира в около 250 минерала. Само няколко от тях обаче са с промишлено значение: диаспора и бемит, гибсит (хидраргилит), нефелин, левцит, алунит, андалузит, кианит, силиманит и др.
диаспора HAlO 2 (съдържание на Al 2 O 3 85%) кристализира в ромбична система, хабитусът на кристалите е ламелен, табличен, игловиден; агрегатите са листни, криптокристални, сталактитни. Цветът на минерала е бял, сивкав, с примес на Mn или Fe - сив, розов, кафяв, стъклен блясък до диамант, твърдост 6,5–7, специфично тегло 3,36 g / cm 3.
бемит AlOOH е полиморфна модификация на диаспората (по името на Boehm), ламеларни кристали, криптокристални агрегати, подобни на боб, бял цвят, твърдост 3,5–4, специфично тегло ~ 3 g / cm 3. Образува се от хидротермална промяна на нефелин.
Гибзит (хидаргилит) Al (OH) 3 (Al 2 O 3 64,7%) кристализира в моноклинна, по-рядко в триклинна система, кристалите са псевдохексагонални, ламелни и колонни, агрегатите са порцеланови, земни, синтерови, червеи, сфероидни възли, твърдост 2,5-3, специфично тегло 2,4 g / cm 3.
Нефелин Na (Al 2 O 3 34%) кристализира в шестоъгълна система, кристалите са призматични, къси колони, дебело-таблични, безцветни, сиви, месочервени, блясък от стъклен до мазен, твърдост 5,5–6, специфично тегло 2,6 g / см 3.
левцит K (Al 2 O 3 23,5%) - рамков силикат, изоструктурен с аналцим; кристали - тетрагонтриоктаедри, додекаедри. Цветът на минерала е бял, сив, твърдост 5,5–6, специфично тегло 2,5 g / cm 3.
алунит KAl 3 (OH) 6 2 (Al 2 O 3 37%) кристализира в тригоналната система, кристалите са таблични, ромбоедрични или лещовидни, агрегатите са плътни и зърнести. Цветът на минерала е бял, сивкав, жълтеникав, кафяв, стъклен блясък до перлен, твърдост 3,5–4, специфично тегло 2,9 g / cm 3. Намира се в кората на изветряне, където H 2 SO 4 е в изобилие.
андалузит Al 2 O (в провинция Андалусия, Испания) е една от трите полиморфни модификации на алуминиевия силикат (андалузит, кианит и силиманит), който се образува при най-ниско налягане и температура. Алуминият е леко заменен от Fe и Mn. Кристализира в ромбична кристална система, колонни, влакнести кристали, гранулирани и лъчисто-колонни агрегати, розов цвят, стъклен блясък, твърдост 6,5–7, специфично тегло 3,1 g / cm 3.
Най-важните алуминиеви руди са бокситите – скала, състояща се от алуминиеви хидроксиди, оксиди и хидроксиди на желязо и манган, кварц, опал, алумосиликати и др. минерали. Аморфният алуминий, който е част от промишлените алуминиеви минерали, претърпява стареене с течение на времето, в резултат на което се превръща в бемит, а последният се превръща в гибсит.
ИНДУСТРИАЛНИ ПРИЛОЖЕНИЯ.Поради своята лекота (плътност 2,7 g / cm 3), висока електрическа проводимост, висока устойчивост на корозия и достатъчна механична якост (особено в сплави с Cu, Mg, Si, Mn, Ni, Zn и др.), алуминият е намерил широко приложение в различни индустрии. Основните области на приложение на алуминия и неговите сплави са: автомобилостроене, корабно, самолетно и машиностроене; строителство (носещи конструкции); производство на опаковъчни материали (контейнери, фолио); електротехника (проводници, кабели); производство на предмети за бита; отбранителна индустрия.
РЕСУРСИ И РЕЗЕРВИ.Основната суровина за световната алуминиева индустрия е бокситът. Самият боксит включва алуминиеви скали, съдържащи най-малко 28% Al 2 O 3. Алуминият се получава и от нефелинови и алунитни руди. Разработен е електротехнически метод за производство на алуминий от силиманит, андалузит, кианит, кристални шисти и гнайси и други небокситни източници на алуминиев триоксид. Бокситите по правило образуват ареални находища, които излизат на повърхността или се припокриват само леко, в резултат на което тяхното откриване и установяване на търговските характеристики на находищата е сравнително проста задача.
Световните ресурси на боксит се оценяват на 55–75 млрд. т. Около 33% от тях са съсредоточени в Южна и Централна Америка, 27% в Африка, 17% в Азия, 13% в Австралия и Океания и само 10% в Европа и Северна Америка.
Общите запаси на боксит в света са 62,2 млрд. т, а доказаните са 31,4 млрд. т. Първите шест страни с най-големи запаси са Гвинея, Австралия, Бразилия, Ямайка, Индия и Индонезия (Таблица 8). Тези страни са основните доставчици на гибзит боксит на световния пазар. Други страни, произвеждащи боксити, като Китай и Гърция, използват боксит от бемит и диаспора. Русия няма достатъчно запаси от боксит за вътрешно потребление, а делът й в световния баланс на тази суровина е под 1%.
Уникални са залежите с бокситни запаси над 500 милиона тона, големи - 500-50 милиона тона, средни - 50-15 милиона тона, и малки - под 15 милиона тона.
ДОБИВ И ПРОИЗВОДСТВО.Световно производство на боксит през 1995–2000 г възлиза на 110-120 млн. т. Основните производители на боксит са Австралия, Гвинея, Ямайка, Бразилия и Китай. Обемът на производство на този вид минерални суровини в Русия е около 4-5 млн. т, докато в Австралия 43 млн. т. В Австралия най-голямата минна компания е « Алкан алуминий».
В Русия разработването и производството на боксит се извършва в находищата на Urals OJSC "Севуралбокситруда" (СУБР)и АД "Южноуралски бокситни мини" (YuBR)където доказаните запаси могат да поддържат работата на мините за 25-40 години. Добивът на боксит се извършва по минния метод от големи дълбочини.
Производство на алуминиев оксид в света от различни източници на минерални суровини през 1995–2000 г. възлиза на 43–45 млн. т. В Австралия, която е безспорен световен лидер, основните производители на алуминиев оксид са компании « Алкоа» , « Рейнолдс метали» и « Comalco» .
МЕТАЛОГЕНИЯТА И ЕПОХАТА НА РУДООБРАЗУВАНЕ.Най-благоприятните условия за образуване на бокситни находища възникват в ранния стадий на геосинклиналния етап, когато се образуват геосинклинални находища на алуминиевите минерални суровини, както и на етапа на платформата, когато се появяват латеритни и седиментни отлагания.