Comparé aux métaux traditionnels (acier, cuivre, bronze), l'aluminium est un métal jeune. La méthode moderne pour l'obtenir n'a été développée qu'en 1886, et avant cela, elle était très rare. L'échelle industrielle du métal « ailé » n'a commencé qu'au 20e siècle. Aujourd'hui, c'est l'un des matériaux les plus recherchés dans diverses industries, de l'électronique aux industries de l'aérospatiale et de l'aviation.
Pour la première fois, du minerai d'aluminium sous forme de métal argenté a été obtenu en 1825 dans un volume de quelques milligrammes seulement, et avant l'avènement de la production de masse, ce métal était plus cher que l'or. Par exemple, l'une des couronnes royales de Suède contenait de l'aluminium et DI Mendeleev en 1889 a reçu un cadeau coûteux des Britanniques - des balances en aluminium et en aluminium.
Quelles matières premières sont nécessaires pour obtenir du minerai d'aluminium ? Comment est produit l'un des matériaux les plus essentiels à notre époque ?
Directement l'argent métal lui-même est obtenu à partir d'alumine. Cette matière première est l'oxyde d'aluminium (Al2O3) obtenu à partir de minerais :
- Bauxite;
- Alunites ;
- Syénites à néphéline.
La source la plus courante de matière première est la bauxite, et elle est considérée comme le principal minerai d'aluminium.
Malgré plus de 130 ans d'histoire de découverte, il n'a pas encore été possible de comprendre l'origine du minerai d'aluminium. Il est possible que, simplement dans chaque région, des matières premières se soient formées sous l'influence de certaines conditions. Et cela crée des difficultés pour dériver une théorie universelle sur la formation de la bauxite. Il existe trois hypothèses principales sur l'origine des matières premières en aluminium :
- Ils se sont formés à la suite de la dissolution de certains types de calcaire en tant que produit résiduel.
- La bauxite était le résultat de l'altération des roches anciennes avec leur transfert et leur dépôt ultérieurs.
- Le minerai est le résultat de la décomposition chimique des sels de fer, d'aluminium et de titane, et précipité.
Cependant, les minerais d'alunite et de néphéline se sont formés dans des conditions différentes de celles de la bauxite. Les premiers se sont formés dans des conditions d'activité hydrothermale et volcanique active. La seconde est à des températures élevées de magma.
En conséquence, les alunites ont généralement une structure poreuse friable. Ils contiennent jusqu'à 40 % de divers composés d'oxyde d'aluminium. Mais, en plus du minerai alumineux lui-même, les gisements contiennent généralement des additifs, ce qui affecte la rentabilité de leur extraction. Il est considéré comme rentable de développer le gisement avec un rapport alunite/additif de 50 pour cent.
La néphéline est généralement représentée par des échantillons cristallins qui, en plus de l'oxyde d'aluminium, contiennent des additifs sous la forme de diverses impuretés. Selon la composition, ce type de minerai est classé par type. Les plus riches ont dans leur composition jusqu'à 90% de néphéline, 40-50% de seconde classe, si les minéraux sont plus pauvres que ces indicateurs, alors il n'est pas jugé nécessaire de les développer.
Ayant une idée de l'origine des minéraux, l'exploration géologique permet de déterminer assez précisément la localisation des gisements de minerais d'aluminium. Aussi, les conditions de formation qui affectent la composition et la structure des minéraux déterminent les méthodes d'extraction. Si le gisement est considéré comme rentable, ils commencent à le développer.
La bauxite est un composé complexe d'oxydes d'aluminium, de fer et de silicium (sous forme de divers quartz), de titane, ainsi qu'avec un petit mélange de sodium, zirconium, chrome, phosphore et autres.
La propriété la plus importante dans la production d'aluminium est la « cassure » de la bauxite. C'est-à-dire à quel point il sera facile d'en séparer les additifs de silicium inutiles afin d'obtenir une matière première pour la fusion des métaux.
La base d'obtention de l'aluminium est l'alumine. Pour qu'il se forme, le minerai est broyé en une fine poudre et chauffé à la vapeur, séparant la majeure partie du silicium. Et déjà cette masse sera une matière première pour la fonte.
Pour obtenir 1 tonne d'aluminium, il faudra environ 4 à 5 tonnes de bauxite, à partir de laquelle, après traitement, environ 2 tonnes d'alumine sont formées, et alors seulement du métal peut être obtenu.
Technologie de développement des gisements d'aluminium. Méthodes d'extraction du minerai d'aluminium
Avec une profondeur d'occurrence insignifiante des roches aluminifères, leur extraction est réalisée par la méthode ouverte. Mais, le processus même de coupe des couches de minerai dépendra de son type et de sa structure.
- Les minéraux cristallins (généralement la bauxite ou la néphéline) sont éliminés par broyage. Pour cela, des mineurs de surface sont utilisés. Selon le modèle, une telle machine peut découper une couche jusqu'à 600 mm d'épaisseur. Le massif rocheux se développe progressivement, formant un plateau après le passage d'une couche.
Il s'agit de maintenir une position sûre pour la cabine et le châssis de l'opérateur, qui seront à une distance de sécurité en cas de chute imprévue.
- Les roches aluminifères meubles excluent l'utilisation du développement par broyage. Car leur viscosité obstrue la partie coupante de la machine. Le plus souvent, ces types de roches peuvent être coupés à l'aide d'excavatrices minières, qui chargent immédiatement le minerai sur des camions à benne basculante pour un transport ultérieur.
Transport de matières premières Est une partie distincte de l'ensemble du processus. En règle générale, les usines d'enrichissement, dans la mesure du possible, essaient de construire à proximité du développement. Cela permet l'utilisation de bandes transporteuses pour l'alimentation du minerai à l'enrichissement. Mais, le plus souvent, les matières premières saisies sont transportées par camions bennes.
L'étape suivante, l'enrichissement et la préparation de la roche pour la production d'alumine.
- Le minerai est transporté à l'aide d'un convoyeur à bande jusqu'à l'atelier de préparation de la matière première, où plusieurs appareils de concassage peuvent être utilisés, broyant alternativement les minéraux jusqu'à une fraction d'environ 110 mm.
- La deuxième section de l'atelier préparatoire assure la fourniture de minerai préparé et d'additifs supplémentaires pour un traitement ultérieur.
- La prochaine étape de préparation est le frittage de la roche dans des fours.
À ce stade également, le traitement des matières premières par lessivage avec des alcalis forts est possible. Le résultat est une solution d'aluminate liquide (traitement hydrométallurgique).
- La solution d'aluminate passe par une étape de décomposition. A ce stade, une suspension d'aluminate est obtenue, qui à son tour est envoyée à la séparation et à l'évaporation du composant liquide.
- Après cela, cette masse est nettoyée des alcalis inutiles et envoyée à la calcination dans des fours. A la suite d'une telle chaîne, il se forme de l'alumine sèche, nécessaire à la production d'aluminium par traitement d'hydrolyse.
Un processus technologique complexe nécessite une grande quantité de combustible et de calcaire, ainsi que de l'électricité. C'est le facteur principal de l'emplacement des alumineries - à proximité d'un bon carrefour et de l'emplacement des ressources nécessaires à proximité.
Cependant, il existe également une méthode d'extraction minière, lorsque la roche des filons est découpée selon le principe de l'extraction du charbon. Après cela, le minerai est envoyé vers des installations de production similaires pour l'enrichissement et l'extraction d'aluminium.
L'une des galeries "en aluminium" les plus profondes est située dans l'Oural en Russie, sa profondeur atteint 1550 mètres !
Les principaux gisements d'aluminium sont concentrés dans les régions à climat tropical, et la plupart des 73% des gisements se trouvent dans seulement 5 pays : la Guinée, le Brésil, la Jamaïque, l'Australie et l'Inde. La Guinée possède les réserves les plus riches de plus de 5 milliards de tonnes (28% de la part mondiale).
Si nous divisons les réserves et les volumes par la production, nous pouvons obtenir l'image suivante :
1ère place - Afrique (Guinée).
2ème place - Amérique.
3ème place - Asie.
4ème place - Australie.
5e - Europe.
Les cinq premiers pays leaders dans l'extraction de minerai d'aluminium sont présentés dans le tableau
Aussi, les principaux producteurs de minerais d'aluminium sont : la Jamaïque (9,7 millions de tonnes), la Russie (6,6), le Kazakhstan (4,2), la Guyane (1,6).
Il existe plusieurs riches gisements de minerais d'aluminium dans notre pays, concentrés dans l'Oural et dans la région de Léningrad. Mais, la principale méthode d'extraction de la bauxite dans notre pays est une méthode de mine fermée à plus forte intensité de main-d'œuvre, qui extrait environ 80% de la masse totale des minerais en Russie.
Les chefs de file dans le développement des gisements sont la société par actions Sevuralboksitruda, la société Baksitogorsk Alumina JSC et les mines de bauxite du sud de l'Oural. Cependant, leurs réserves s'épuisent. En conséquence, la Russie doit importer environ 3 millions de tonnes d'alumine par an.
Au total, 44 gisements de divers minerais d'aluminium (bauxite, néphéline) ont été explorés sur le territoire du pays, ce qui, selon les estimations, devrait suffire pour 240 ans, avec la même intensité minière qu'aujourd'hui.
L'importation d'alumine est due à la faible qualité du minerai dans les gisements, par exemple, au gisement de Krasnaya Shapochka, la bauxite avec une composition d'alumine à 50% est extraite, tandis qu'en Italie, une roche avec 64% d'oxyde d'aluminium est extraite, et en Chine, 61 %.
Fondamentalement, jusqu'à 60% des matières premières du minerai sont utilisées pour obtenir de l'aluminium. Cependant, la composition riche permet d'en extraire, ainsi que d'autres éléments chimiques : titane, chrome, vanadium et autres métaux non ferreux, qui sont nécessaires principalement comme additifs d'alliage pour améliorer la qualité de l'acier.
Comme mentionné ci-dessus, la chaîne technologique de production d'aluminium passe nécessairement par l'étape de formation d'alumine, qui est également utilisée comme fondant dans la métallurgie ferreuse.
La composition riche en éléments du minerai d'aluminium est également utilisée pour la production de peinture minérale. En outre, la méthode de fusion est utilisée pour produire du ciment d'alumine - une masse solide à solidification rapide.
Un autre matériau obtenu à partir de la bauxite est l'alumine. Il est obtenu par fusion du minerai dans des fours électriques. C'est une substance très dure, juste après le diamant, ce qui la rend très demandée comme abrasif.
De plus, lors du processus d'obtention de métal pur, des déchets se forment - de la boue rouge. Un élément en est extrait - le scandium, qui est utilisé dans la production d'alliages aluminium-scandium, qui sont demandés dans l'industrie automobile, la fusée, la production d'entraînements électriques et les équipements sportifs.
Le développement de la production moderne nécessite de plus en plus d'aluminium. Cependant, il n'est pas toujours rentable de développer des gisements, ou d'importer de l'alumine de l'étranger. Par conséquent, la fusion des métaux utilisant des matières premières secondaires est de plus en plus utilisée.
Par exemple, des pays comme les États-Unis, le Japon, l'Allemagne, la France, la Grande-Bretagne produisent principalement de l'aluminium secondaire, représentant jusqu'à 80 % de la fonte mondiale en termes de volume.
Le métal secondaire est beaucoup moins cher que le métal primaire, pour lequel 20 000 kW d'énergie / 1 tonne sont dépensés.
Aujourd'hui, l'aluminium obtenu à partir de divers minerais est l'un des matériaux les plus demandés qui permet d'obtenir des produits durables et légers qui ne se prêtent pas à la corrosion. Aucune alternative au métal n'a encore été trouvée, et dans les décennies à venir, les volumes d'extraction et de fusion du minerai ne feront qu'augmenter.
Et quelques autres éléments. Cependant, tous ces éléments ne sont pas actuellement extraits des minerais d'aluminium et utilisés pour les besoins de l'économie nationale.
La roche apatite-néphéline est la plus utilisée, à partir de laquelle on obtient des engrais, de l'alumine, de la soude, de la potasse et quelques autres produits; il n'y a presque pas de dépotoirs.
Lorsque la bauxite est traitée par la méthode Bayer ou par frittage en décharge, il reste encore beaucoup de boues rouges dont l'utilisation rationnelle mérite une grande attention.
Auparavant, on disait que pour obtenir 1 tonne d'aluminium, il fallait dépenser beaucoup d'électricité, ce qui représente un cinquième du coût de l'aluminium. Tableau 55 montre le calcul du coût de 1 tonne d'aluminium. D'après les données fournies dans le tableau, il s'ensuit que les composants les plus importants du coût sont les matières premières et les matériaux de base, et près de la moitié de tous les coûts incombent à l'alumine. Par conséquent, la réduction du coût de l'aluminium devrait principalement aller dans le sens de la réduction du coût de production de l'alumine.
Théoriquement, il faudrait consommer 1,89 tonne d'alumine pour 1 tonne d'aluminium. Le dépassement de cette valeur au débit réel est le résultat de pertes principalement dues à la pulvérisation. Ces pertes peuvent être réduites de 0,5 à 0,6 % en automatisant le chargement d'alumine dans les bains. Réduction des coûtsl'alumine peut être obtenue en réduisant les pertes à toutes les étapes de sa production, notamment en boues résiduaires, lors du transport des solutions d'aluminates et, ainsi que lors de la calcination de l'alumine ; grâce aux économies réalisées grâce à une meilleure utilisation de la vapeur résiduelle (provenant des auto-évaporateurs) et à la pleine utilisation de la chaleur résiduelle. Ceci est particulièrement important pour le processus d'autoclave, où les coûts de vapeur sont importants.
Introduction de la lixiviation et de l'essorage continus ; les raffineries d'alumine avancées ont permis d'automatiser de nombreuses opérations, ce qui a contribué à une diminution de la consommation de vapeur et d'électricité, une augmentation de la productivité du travail et une diminution du coût de l'aluminium. Cependant, beaucoup plus peut être fait dans ce sens. Sans abandonner de nouvelles recherches de bauxite à haute teneur, dont la transition réduira considérablement le coût de l'alumine, il est nécessaire de rechercher des moyens d'utiliser de manière globale la bauxite ferrugineuse et les boues rouges dans la métallurgie ferreuse. L'utilisation complexe des roches apatite-néphéline peut servir d'exemple.
Le coût des sels fluorés est de 8 %. Ils peuvent être réduits en éliminant soigneusement les gaz des bains d'électrolyte en y capturant les composés fluorés. Les gaz anodiques aspirés hors du bain contiennent jusqu'à 40 mg/m3 de fluor, environ 100 mg/m3 de résine et 90 mg/m3 de poussières (AlF 3 , Al 2 O 3 , Na 3 AlF 6). Ces gaz ne doivent pas être rejetés dans l'atmosphère,puisqu'ils contiennent de la valeur, en plus, ils sont vénéneux. Ils doivent être nettoyés des poussières précieuses, ainsi que neutralisés afin d'éviter d'empoisonner l'atmosphère de l'atelier et des zones adjacentes à l'usine. Afin de purifier les gaz, ils sont lavés avec des solutions faibles de soude dans des épurateurs de gaz à tour (laveurs).
Avec la parfaite organisation des processus de nettoyage et de décontamination, il devient possible de remettre en production une partie des sels fluorés (jusqu'à 50%) et ainsi de réduire le coût de l'aluminium de 3-5%.
Une réduction significative du coût de l'aluminium peut être obtenue grâce à l'utilisation de sources d'électricité moins chères et à l'introduction rapide et généralisée de convertisseurs de courant à semi-conducteurs plus économiques (en particulier ceux en silicium), ainsi qu'en réduisant directement la consommation d'électricité. Ce dernier peut être atteint en concevant des bains plus parfaits avec moins de pertes de tension dans tous ou dans leurs éléments individuels, ainsi qu'en sélectionnant plus d'électrolyte conducteur (la résistance de la cryolite est trop élevée et une énorme quantité d'électricité se transforme en chaleur excessive, qui ne peut pas encore être utilisé de manière rationnelle). Et ce n'est pas un hasard si les bains à anodes cuites commencent à trouver de plus en plus d'applications, puisque la consommation électrique de ces bains est bien moindre.
Le personnel de maintenance des ateliers d'électrolyse joue un rôle important dans la réduction de la consommation d'énergie. Maintenir une distance normale de pôle à pôle, maintenir les contacts électriques propres à divers endroits dans le bain, réduire le nombre et la durée des effets d'anode, maintenir une température d'électrolyte normale et surveiller attentivement la composition de l'électrolyte permettent de réduire considérablement la consommation d'énergie. .
Les équipes avancées des ateliers d'électrolyse des usines d'aluminium, ayant étudié les fondements théoriques du procédé et les caractéristiques des bains qu'ils desservent, observant attentivement le déroulement du procédé, ont la possibilité d'augmenter la quantité de métal produite par unité de consommation l'électricité avec son excellente qualité et, par conséquent, augmenter l'efficacité de la production d'aluminium.
Le facteur le plus important pour réduire les coûts et augmenter la productivité du travail est la mécanisation des processus à forte intensité de main-d'œuvre dans les ateliers d'électrolyse des usines d'aluminium. Des succès significatifs ont été obtenus dans ce domaine dans les usines d'aluminium nationales au cours des dernières décennies : extraction mécanisée de l'aluminium des bains ; des mécanismes efficaces et pratiques pour percer la croûte d'électrolyte et extraire et entraîner les broches ont été introduits. Cependant, il est nécessaire et possibledans une plus grande mesure pour mécaniser et automatiser les processus dans les fonderies d'aluminium. Ceci est facilité par une nouvelle augmentation de la capacité des électrolyseurs, le passage des processus périodiques aux processus continus.
Ces dernières années, l'utilisation intégrée des minerais d'aluminium s'est améliorée du fait que certaines fonderies d'aluminium ont commencé à extraire les oxydes de vanadium et de gallium métallique des déchets.
Il a été découvert en 1875 par la méthode spectrale. Quatre ans plus tôt, D.I. Mendeleev avait prédit avec une grande précision ses propriétés de base (en l'appelant eka-aluminium). a une couleur blanc argenté et un point de fusion bas (+ 30 ° ). Un petit morceau de gallium peut être fondu dans la paume de votre main. Parallèlement à cela, le point d'ébullition du gallium est assez élevé (2230°C), il est donc utilisé pour les thermomètres à haute température. De tels thermomètres à tubes de quartz sont applicables jusqu'à 1300 ° C. Le gallium est proche du plomb en dureté. La densité du gallium solide 5,9 g/cm 3 , liquide 6,09 g/cm 3 .
Le gallium est dispersé dans la nature, les riches leur sont inconnus. On le trouve en centièmes et millièmes de pour cent dans les minerais d'aluminium, les mélanges de zinc et les cendres de certains charbons. Les résines des usines à gaz contiennent parfois jusqu'à 0,75% de gallium.
En termes de toxicité, le gallium est nettement supérieur et, par conséquent, tous les travaux sur son extraction doivent être effectués avec une hygiène minutieuse.
Dans l'air sec à température ordinaire, le gallium s'oxyde à peine : lorsqu'il est chauffé, il se combine vigoureusement avec l'oxygène, formant l'oxyde blanc Ga 2 O 3. A côté de cet oxyde de gallium, dans certaines conditions, d'autres oxydes de gallium se forment (GaO et Ga 2 O). L'hydroxyde de gallium Ga (OH) 3 est amphotère et donc facilement soluble dans les acides et les alcalis, avec lesquels il forme des gallates, aux propriétés similaires aux aluminates. À cet égard, lors de l'obtention d'alumine à partir de minerais d'aluminium, le gallium, avec l'aluminium, entre en solution et l'accompagne ensuite dans toutes les opérations ultérieures. Une certaine concentration accrue de gallium est observée dans l'alliage anodique lors de l'affinage électrolytique de l'aluminium, dans les solutions d'aluminate circulantes lors de la production d'alumine par la méthode Bayer, et dans les eaux mères subsistant après carbonisation incomplète des solutions d'aluminate.
Ainsi, sans enfreindre le schéma de redistribution, dans les ateliers d'alumine et d'affinage des alumineries, il est possible d'organiser l'extraction du gallium. Les solutions d'aluminate recyclées pour l'extraction du gallium peuvent être périodiquement carbonisées en deux étapes. Dans un premier temps, avec une carbonisation lente, environ 90 % de l'aluminium est précipité et la solution est filtrée, qui est ensuite carbonisée à nouveau pour précipiter sous forme d'hydroxydes de gallium et restant toujours en solution. Le précipité ainsi obtenu peut contenir jusqu'à 1,0 % de Ga 2 O 3 .
Une partie importante de l'aluminium peut être précipitée de la liqueur mère d'aluminate sous forme de sels de fluorure. Pour cela, de l'acide fluorhydrique est ajouté à la solution d'aluminate contenant du gallium. Au 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.
Lorsque la solution acide est neutralisée avec de la soude jusqu'à pH = 6, le gallium et sont précipités.
Une séparation supplémentaire de l'aluminium du gallium peut être effectuéepiquer en traitant les précipités d'hydrate d'aluminium-gallium dans un autoclave avec du lait de chaux contenant une petite quantité d'hydroxyde de sodium; dans ce cas, le gallium passe en solution,et la majeure partie de l'aluminium reste dans les sédiments. Ensuite, le gallium est précipité de la solution avec du dioxyde de carbone. Le précipité résultant contient jusqu'à 25 % de Ga 2 O 3. Ce précipité est dissous dans de l'hydroxyde de sodium à un rapport caustique de 1,7 et traité avec du Na 2 S pour éliminer les métaux lourds, en particulier le plomb. La solution purifiée et clarifiée est soumise à une électrolyse à 60-75°C, tension 3-5 V et agitation constante de l'électrolyte. Les cathodes et anodes doivent être en acier inoxydable.
Il existe d'autres méthodes connues pour la concentration d'oxyde de gallium à partir de solutions d'aluminate. Ainsi, à partir de l'alliage d'anode contenant 0,1-0,3% de gallium restant après raffinage électrolytique de l'aluminium par la méthode des trois couches, ce dernier peut être isolé en traitant l'alliage avec une solution alcaline chaude. Dans ce cas, le gallium entre également en solution et reste dans le sédiment.
Pour obtenir des composés de gallium purs, la capacité du chlorure de gallium à se dissoudre dans l'éther est utilisée.
S'il est présent dans les minerais d'aluminium, il s'accumulera constamment dans les solutions d'aluminate et, avec une teneur supérieure à 0,5 g/l V 2 O 5, précipitera avec l'hydrate d'aluminium lors de la carbonisation et contaminera l'aluminium. Pour éliminer le vanadium, les liqueurs mères sont évaporées à une densité de 1,33 g/cm 3 et refroidies à 30°C, tandis qu'une boue contenant plus de 5% de V 2 O 5 s'échappe, ainsi que de la soude et d'autres composés alcalins de phosphore et d'arsenic , dont il peut être isolé d'abord par traitement hydrochimique complexe puis par électrolyse d'une solution aqueuse.
La fusion de l'aluminium en raison de sa capacité calorifique élevée et de sa chaleur latente de fusion (392 J/g) nécessite une consommation d'énergie élevée. Dès lors, l'expérience des usines d'électrolyse, qui ont commencé à obtenir des bandes et des fils machine directement à partir d'aluminium liquide (sans coulée en lingots), mérite d'être étendue. De plus, un effet économique important peut être obtenu de la production de divers alliages de grande consommation à partir d'aluminium liquide dans les fonderies d'installations d'électrolyse, et
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Il existe un grand nombre de minéraux et de roches contenant de l'aluminium, mais seuls quelques-uns d'entre eux peuvent être utilisés pour produire de l'aluminium métallique. Les bauxites sont les plus largement utilisées comme matières premières pour l'aluminium. , De plus, dans un premier temps, un semi-produit, l'alumine (Al 2 0 3), est extrait des minerais, puis l'aluminium métallique est obtenu par électrolyse à partir de l'alumine. Au plus vite. la néphéline-syénite sont utilisées (voir Néphéline syénite) , ainsi que des roches néphéline-apatite, qui servent simultanément de source de production de phosphate. Les roches d'alunite peuvent servir de matières premières minérales pour la production d'aluminium (voir Alunite) , laves de leucite (Leucite minérale), Labradorite, Anorthosite , argiles et kaolins riches en alumine, schistes à kyanite, sillimanite et andalousite.
Dans les pays capitalistes et en développement, pratiquement seule la bauxite est utilisée pour la production d'aluminium. En URSS, outre la bauxite, les roches à néphéline-syénite et à néphéline-apatite ont acquis une grande importance pratique.
Grande Encyclopédie soviétique. - M. : Encyclopédie soviétique. 1969-1978 .
- Monopoles d'aluminium
- Alliages d'aluminium
Voyez ce qu'est « minerai d'aluminium » dans d'autres dictionnaires :
Minerais d'aluminium- (a. minerais d'aluminium ; n. Aluminiumerze, Aluerze ; f. minéraux d'aluminium ; et. minerales de aluminio) formations minérales naturelles contenant de l'aluminium dans de tels composés et concentrations, auxquelles leur production industrielle. utiliser techniquement ...... Encyclopédie géologique
MINERAI D'ALUMINIUM- les roches, matières premières pour la production d'aluminium. Principalement de la bauxite ; les minerais d'aluminium comprennent également les syénites à néphéline, l'alunite, la néphéline, les roches d'apatite, etc. Grand dictionnaire encyclopédique
minerais d'aluminium- les roches, matières premières pour la production d'aluminium. Principalement de la bauxite ; les minerais d'aluminium comprennent également les syénites à néphéline, l'alunite, la néphéline, les roches apatites, etc. * * * MINERAI D'ALUMINIUM MINERAI D'ALUMINIUM, roches, matières premières pour l'obtention... ... Dictionnaire encyclopédique
minerais d'aluminium- les minerais contenant de l'Al dans de tels composés et à des concentrations auxquelles leur utilisation industrielle est techniquement possible et économiquement faisable. Les matières premières les plus répandues comme Al sont la bauxite, l'alunite et ... ...
MINERAI D'ALUMINIUM- la forge. roches, matières premières pour la production d'aluminium. En général. bauxite; à A. p. comprennent également la syénite à néphéline, l'alunite, la néphéline, les roches à apatite, etc. Sciences naturelles. Dictionnaire encyclopédique
minerais de métaux ferreux- les minerais, qui constituent la matière première de base du ChM ; y compris les minerais de fer, de manganèse et de chrome (voir les minerais de fer, les minerais de manganèse et les minerais de chrome) ; Voir aussi : Minerais commerciaux minerais de sidérite... Dictionnaire encyclopédique de la métallurgie
minerais de métaux non ferreux- les minerais qui sont des matières premières pour CM, y compris un groupe étendu de minerais d'Al, polymétalliques (contenant Pb, Zn et autres métaux), Cu, Ni, Co, Sn, W, Mo, Ti. Une caractéristique spécifique des minerais de métaux non ferreux est leur complexe ... ... Dictionnaire encyclopédique de la métallurgie
minerais de métaux de terres rares- des formations minérales naturelles contenant des métaux des terres rares sous forme de leurs propres minéraux ou des impuretés isomorphes dans certains autres minéraux. Sur> 70 propres minéraux de terres rares et environ 280 minéraux, dans lesquels les métaux de terres rares sont inclus en tant que ... Dictionnaire encyclopédique de la métallurgie
minerais de métaux rares- les formations naturelles contenant des ER sous forme de minéraux indépendants ou d'impuretés isomorphes dans d'autres minerais et filons en quantités suffisantes pour leur exploitation industrielle rentable. Le RE est considéré comme ...... Dictionnaire encyclopédique de la métallurgie
minerais de métaux radioactifs- les formations minérales naturelles contenant des métaux radioactifs (U, Th, etc.) dans de tels composés et à des concentrations auxquelles leur extraction est techniquement possible et économiquement faisable. Valeur industrielle ... ... Dictionnaire encyclopédique de la métallurgie
Dans l'industrie moderne, le minerai d'aluminium a gagné la plus grande popularité. L'aluminium est le métal le plus abondant sur terre aujourd'hui. De plus, il occupe la troisième place du classement en termes de nombre de dépôts dans les entrailles de la Terre. De plus, l'aluminium est le métal le plus léger. Le minerai d'aluminium est une roche qui sert de matériau à partir duquel le métal est obtenu. L'aluminium possède certaines propriétés chimiques et physiques qui permettent d'adapter son application à des domaines complètement différents de l'activité humaine. Ainsi, l'aluminium a trouvé sa large application dans des industries telles que l'ingénierie mécanique, l'automobile, la construction, la production de divers conteneurs et emballages, l'ingénierie électrique et d'autres biens de consommation. Presque tous les appareils électroménagers qu'une personne utilise quotidiennement contiennent de l'aluminium d'une manière ou d'une autre.
Il existe un grand nombre de minéraux dans la composition desquels la présence de ce métal a été découverte à un moment donné. Les scientifiques sont arrivés à la conclusion que ce métal peut être extrait de plus de 250 minéraux. Cependant, il n'est pas rentable d'extraire le métal d'absolument tous les minerais. Par conséquent, parmi toutes les variétés existantes, il existe les minerais d'aluminium les plus précieux, à partir desquels le métal est obtenu. Ce sont : la bauxite, la néphéline et l'alunite. De tous les minerais d'aluminium, la teneur maximale en aluminium est notée dans la bauxite. Ils contiennent environ 50 % d'oxydes d'aluminium. En règle générale, les gisements de bauxite sont situés directement à la surface de la terre en quantités suffisantes.
Les bauxites sont des roches opaques rouges ou grises. Les échantillons de bauxite les plus forts sont évalués à 6 points sur une échelle minéralogique. Ils se présentent sous différentes densités de 2900 à 3500 kg/m3, ce qui dépend directement de la composition chimique.
Les minerais de bauxite se distinguent par leur composition chimique complexe, qui comprend des hydroxydes d'aluminium, des oxydes de fer et de silicium, ainsi que de 40 % à 60 % d'alumine, qui est la principale matière première pour la production d'aluminium. Il vaut la peine de dire que les ceintures terrestres équatoriales et tropicales sont la zone principale, qui est célèbre pour les gisements de minerai de bauxite.
Pour la formation de bauxite, la participation de plusieurs composants est nécessaire, notamment l'hydrate d'alumine monohydraté, la boehmite, la diaspora, ainsi que divers minéraux d'hydroxyde de fer et d'oxyde de fer. L'altération des roches acides, alcalines et dans certains cas basiques, ainsi que la lente décantation de l'alumine au fond des réservoirs, conduisent à la formation de minerai de bauxite.
A partir de deux tonnes d'alumine, on obtient la moitié de l'aluminium - 1 tonne. Et pour deux tonnes d'alumine, il faut extraire environ 4,5 tonnes de bauxite. L'aluminium peut être obtenu à partir de la néphéline et de l'alunite.
Les premiers, selon leur teneur, peuvent contenir de 22 % à 25 % d'alumine. Alors que les alunites sont légèrement inférieures à la bauxite et 40 % sont constituées d'oxyde d'aluminium.
Minerais d'aluminium de Russie
La Fédération de Russie est sur la 7ème ligne du classement parmi tous les pays du monde en termes de quantité de minerais d'aluminium extrait. A noter que cette matière première est extraite en quantités colossales sur le territoire de l'Etat russe. Cependant, le pays connaît un déficit important de ce métal, et n'est pas en mesure de le fournir dans la quantité nécessaire à l'approvisionnement absolu de l'industrie. C'est la raison prioritaire pour laquelle la Russie doit acheter des minerais d'aluminium à d'autres États, ainsi que développer des gisements de minerais de faible qualité.
Il existe environ 50 gisements dans l'État, dont le plus grand nombre est situé dans la partie européenne de l'État. Cependant, Radynkskoe est le plus ancien gisement de minerai d'aluminium en Russie. Son emplacement est la région de Léningrad. Il se compose de bauxite, qui a été le matériau principal et irremplaçable de l'Antiquité, à partir duquel l'aluminium est ensuite produit.
| Nom | Contenu % | Pourcentage du stock total | Développement industriel | |
|---|---|---|---|---|
| AL 2 O 3 | SiO 2 | |||
| "Le petit chaperon rouge", Severouralsk | 53.7 | 3.7 | 3.1 | En développement |
| Kalinskoe Severouralsk | 56.0 | 2.6 | 3.6 | En développement |
| Cheremuzovskoe, région de Sverdlosk | 54.2 | 4.0 | 11.0 | En développement |
| Novo - Kalinskoe, Severouralsk | 55.0 | 3.1 | 7.0 | En développement |
| Iksinskoe, art. Navolok | 53.5 | 17.4 | 11.4 | En développement |
| Je cours-Vorykvinskoe ,. République des Komis | 49.2 | 0.1 | 11.3 | En préparation |
| Vislovskoe Belgorod | 49.1 | 7.9 | 12.1 | En réserve |
Production d'aluminium en Russie
Au début du 20ème siècle, l'émergence de l'industrie de l'aluminium a eu lieu en Russie. C'est en 1932 que la première usine de production d'aluminium apparaît à Volkhov. Et déjà le 14 mai de la même année, l'entreprise a réussi à recevoir pour la première fois un lot de métal. Chaque année, de nouveaux gisements de minerais d'aluminium sont développés sur le territoire de l'État et de nouvelles capacités sont mises en service, qui se sont considérablement développées au cours de la Seconde Guerre mondiale. La période d'après-guerre pour le pays a été marquée par l'ouverture de nouvelles entreprises, dont l'activité principale était la production de tissus, dont le matériau principal était les alliages d'aluminium. Parallèlement, l'entreprise d'alumine de Pikalevo a été lancée.
La Russie est célèbre pour sa variété d'usines, grâce auxquelles le pays produit de l'aluminium. Parmi ceux-ci, le plus ambitieux non seulement au sein de l'État russe, mais dans le monde entier, est considéré comme OK "Rusal". Il a réussi à produire en 2015 environ 3,603 millions de tonnes d'aluminium, et en 2012, l'entreprise a atteint 4,173 millions de tonnes de métal.
BREF RENSEIGNEMENTS HISTORIQUES. Il y a environ 1900 ans, Pline l'Ancien a nommé pour la première fois l'alun, qui était utilisé pour la gravure lors de la teinture des tissus "alumen". Après 1500 ans, le naturaliste suisse Paracelse a établi que l'alun contient de l'oxyde d'aluminium. Pour la première fois, de l'aluminium pur a été extrait de la bauxite par le scientifique danois G. Oersted en 1825. En 1865, le chimiste russe N. Beketov a obtenu de l'aluminium en le déplaçant avec du magnésium à partir de cryolite fondue (Na 3 AlF 6). Cette méthode a trouvé une application industrielle en Allemagne et en France à la fin du XIXe siècle. Au milieu du XIXème siècle. l'aluminium était classé parmi les métaux rares et même précieux. À l'heure actuelle, en termes de production mondiale, l'aluminium est juste derrière le fer.
GEOCHIMIE. L'aluminium est l'un des éléments les plus abondants dans la croûte terrestre. Son clarke est de 8,05 %. Dans des conditions naturelles, il est représenté par un seul isotope, 27 Al.
En conditions endogènes, l'aluminium se concentre principalement dans les roches alcalines à néphéline et à leucite, ainsi que dans certaines variétés de roches basiques (anorthosites, etc.). Des quantités importantes d'aluminium s'accumulent en lien avec les processus d'alunitisation associés au traitement hydrothermal des formations volcanogènes acides. Les plus grandes accumulations d'aluminium sont observées dans les croûtes d'altération résiduelles et redéposées des roches acides, alcalines et basiques.
Dans le processus sédimentaire, l'alumine se dissout et n'est transférée que sous forme acide (pH< 4) или сильно щелочных (pH >9.5) solutions. La précipitation des hydroxydes d'aluminium commence à pH = 4,1. En présence de SiO 2 , la solubilité de Al 2 O 3 augmente, et en présence de CO 2 , elle diminue. L'Al 2 O 3 colloïdal est moins stable que le SiO 2 colloïdal et coagule plus rapidement. Par conséquent, dans le processus de leur migration conjointe, ces éléments sont séparés. En raison de la mobilité géochimique différente des composés d'aluminium, de fer et de manganèse, leur différenciation se produit dans la zone côtière des bassins sédimentaires. Plus près de la côte, la bauxite s'accumule, dans la partie supérieure du plateau - les minerais de fer, et dans la partie inférieure du plateau - les minerais de manganèse. Les hydroxydes d'aluminium ont une capacité d'adsorption importante. Dans les minéraux composant la bauxite, Fe, V, Cr, Zn, Mn, Cu, Sn, Ti, B, Mg, Zr, P, etc. sont constamment présents en quantités variables.
MINÉRALOGIE. L'aluminium se trouve dans environ 250 minéraux. Cependant, seuls quelques-uns d'entre eux ont une importance industrielle : diaspora et boehmite, gibbsite (hydrargillite), néphéline, leucite, alunite, andalousite, kyanite, sillimanite, etc.
Diaspora HAlO 2 (teneur en Al 2 O 3 85 %) cristallise dans un système rhombique, l'habit des cristaux est lamellaire, tabulaire, aciculaire ; les agrégats sont feuillus, cryptocristallins, stalactites. La couleur du minéral est blanche, grisâtre, avec un mélange de Mn ou de Fe - gris, rose, marron, lustre de verre au diamant, dureté 6,5-7, densité 3,36 g / cm 3.
Boehmite AlOOH est une modification polymorphe de la diaspora (du nom de Boehm), cristaux lamellaires, agrégats cryptocristallins, ressemblant à un haricot, couleur blanche, dureté 3,5–4, densité ~ 3 g / cm 3. Formé par altération hydrothermale de la néphéline.
Gibbsite (hydrargilite) Al (OH) 3 (Al 2 O 3 64,7%) cristallise dans un système monoclinal, moins souvent dans un système triclinique, les cristaux sont pseudohexagonaux, lamellaires et colonnaires, les agrégats sont de type porcelaine, terreux, frittés, vermiformes, nodules sphéroïdaux, dureté 2,5-3, densité 2,4 g/cm 3.
Néphéline Na (Al 2 O 3 34 %) cristallise dans un système hexagonal, les cristaux sont prismatiques, à colonnes courtes, à tabulaires épais, incolores, gris, rouge chair, brillant de vitreux à gras, dureté 5,5 à 6, densité 2,6 g / cm3.
Leucite K (Al 2 O 3 23,5%) - silicate cadre, isostructural avec analcime; cristaux - tétragontrioctaèdres, dodécaèdres. La couleur du minéral est blanche, grise, dureté 5,5 à 6, densité 2,5 g / cm 3.
Alunite KAl 3 (OH) 6 2 (Al 2 O 3 37%) cristallise dans le système trigonal, les cristaux sont tabulaires, rhomboédriques ou lenticulaires, les agrégats sont denses et granuleux. La couleur du minéral est blanche, grisâtre, jaunâtre, brune, lustre vitreux à nacré, dureté 3,5–4, densité 2,9 g / cm 3. On le trouve dans la croûte d'altération, où le H 2 SO 4 est abondant.
Andalousie Al 2 O (dans la province d'Andalousie, Espagne) est l'une des trois modifications polymorphes du silicate d'aluminium (andalousite, kyanite et sillimanite), formée aux pressions et températures les plus basses. L'aluminium est légèrement remplacé par Fe et Mn. Il cristallise dans un système cristallin rhombique, des cristaux colonnaires et fibreux, des agrégats granulaires et radiants-colonnes, couleur rose, lustre en verre, dureté 6,5-7, densité 3,1 g / cm 3.
Les minerais d'aluminium les plus importants sont les bauxites - une roche constituée d'hydroxydes d'aluminium, d'oxydes et d'hydroxydes de fer et de manganèse, de quartz, d'opale, d'aluminosilicates, etc. minéraux. L'alumine amorphe, qui fait partie des minéraux d'aluminium industriels, subit un vieillissement au fil du temps, à la suite de quoi elle se transforme en boehmite, et cette dernière se transforme en gibbsite.
APPLICATIONS INDUSTRIELLES. En raison de sa légèreté (densité 2,7 g/cm 3), de sa conductivité électrique élevée, de sa résistance élevée à la corrosion et de sa résistance mécanique suffisante (en particulier dans les alliages avec Cu, Mg, Si, Mn, Ni, Zn, etc.), l'aluminium a trouvé une large utilisation dans diverses industries. Les principaux domaines d'application de l'aluminium et de ses alliages sont : l'automobile, les navires, l'aéronautique et l'ingénierie mécanique ; construction (structures de support); production de matériaux d'emballage (contenants, papier d'aluminium); génie électrique (fils, câbles); production d'articles ménagers; industrie de la défense.
RESSOURCES ET RÉSERVES. La principale matière première de l'industrie mondiale de l'aluminium est la bauxite. La bauxite proprement dite comprend les roches alumineuses contenant au moins 28 % d'Al 2 O 3. L'aluminium est également obtenu à partir des minerais de néphéline et d'alunite. Une méthode électrotechnique de production d'aluminium à partir de sillimanite, d'andalousite, de schistes et de gneiss cristallins à la kyanite et d'autres sources d'alumine autres que la bauxite a été mise au point. En règle générale, les bauxites forment des gisements superficiels qui remontent à la surface ou ne se chevauchent que légèrement, de sorte que leur découverte et l'établissement des caractéristiques commerciales des gisements sont une tâche relativement simple.
Les ressources mondiales de bauxite sont estimées entre 55 et 75 milliards de tonnes. Environ 33 % d'entre elles sont concentrées en Amérique du Sud et centrale, 27 % en Afrique, 17 % en Asie, 13 % en Australie et en Océanie, et seulement 10 % en Europe et Amérique du Nord.
Les réserves totales de bauxite dans le monde sont de 62,2 milliards de tonnes, tandis que les réserves prouvées sont de 31,4 milliards de tonnes.Les six pays les plus riches sont la Guinée, l'Australie, le Brésil, la Jamaïque, l'Inde et l'Indonésie (tableau 8). Ces pays sont les principaux fournisseurs de gibbsite bauxite sur le marché mondial. D'autres pays producteurs de bauxite tels que la Chine et la Grèce utilisent la bauxite de la diaspora à boehmite. La Russie n'a pas suffisamment de réserves de bauxite pour la consommation intérieure et sa part dans le bilan mondial de cette matière première est inférieure à 1%.
Les gisements avec des réserves de bauxite de plus de 500 millions de tonnes sont uniques, grands - 500-50 millions de tonnes, moyens - 50-15 millions de tonnes et petits - moins de 15 millions de tonnes.
EXTRACTION ET PRODUCTION. Production mondiale de bauxite en 1995-2000 s'élevait à 110-120 millions de tonnes.Les principaux producteurs de bauxite étaient l'Australie, la Guinée, la Jamaïque, le Brésil et la Chine. Le volume de production de ce type de matières premières minérales en Russie était d'environ 4 à 5 millions de tonnes, tandis qu'en Australie, 43 millions de tonnes. En Australie, la plus grande société minière est « Alcan Aluminium».
En Russie, le développement et la production de bauxite sont réalisés dans les gisements de l'Oural OJSC "Sevuralboksitruda" (SUBR) et JSC "Mines de bauxite du sud de l'Oural" (YuBR) où les réserves prouvées peuvent soutenir l'exploitation des mines pendant 25 à 40 ans. L'extraction de la bauxite est réalisée par la méthode des mines à de grandes profondeurs.
Production d'alumine dans le monde à partir de diverses sources de matières premières minérales en 1995-2000. s'élevait à 43-45 millions de tonnes.En Australie, qui est le leader mondial incontesté, les principaux producteurs d'alumine sont des entreprises « Alcoa» , « Reynolds Les métaux» et « Comalco» .
MÉTALLOGÉNIE ET L'ÉPOQUE DE LA FORMATION DU MINERAI. Les conditions les plus favorables à la formation de gisements de bauxite sont apparues au stade précoce du stade géosynclinal, lorsque des gisements géosynclinaux de matières premières minérales d'alumine se sont formés, ainsi qu'au stade de plate-forme, lorsque des gisements de latérite et de sédiments sont apparus.