Vlastnosti ťažby hliníka. Základné vlastnosti hliníkovej rudy pre priemyselné využitie Ako sa ťaží hliníková ruda

IN moderný priemysel Hliníková ruda je najvyhľadávanejšou surovinou. Rýchly rozvoj vedy a techniky umožnil rozšíriť rozsah jeho aplikácie. Čo je hliníková ruda a kde sa ťaží, je popísané v tomto článku.

Priemyselný význam hliníka

Hliník je považovaný za najbežnejší kov. Podľa počtu vkladov v zemská kôra patrí mu tretie miesto. Hliník je každému známy aj ako prvok v periodickej tabuľke, ktorý patrí medzi ľahké kovy.

Hliníková ruda je prírodná surovina, z ktorej sa získava, ťaží sa najmä z bauxitu, ktorý obsahuje oxidy hliníka (oxid hlinitý) v r. najväčší počet- od 28 do 80 %. Ako suroviny na výrobu hliníka sa používajú aj ďalšie horniny - alunit, nefelín a nefelín-apatit, ktoré sú však horšej kvality a obsahujú podstatne menej oxidu hlinitého.

Hliník je na prvom mieste v metalurgii neželezných kovov. Faktom je, že vďaka svojim vlastnostiam sa používa v mnohých priemyselných odvetviach. Tento kov sa teda používa v dopravnom strojárstve, výrobe obalov, stavebníctve, na výrobu rôznych spotrebný tovar. Hliník má široké využitie aj v elektrotechnike.

Aby sme pochopili dôležitosť hliníka pre ľudstvo, stačí sa bližšie pozrieť na veci v domácnosti, ktoré používame každý deň. Mnoho predmetov pre domácnosť je vyrobených z hliníka: sú to diely pre elektrické spotrebiče (chladnička, práčka atď.), riad, športové potreby, suveníry, interiérové ​​prvky. Na výrobu sa často používa hliník odlišné typy kontajnerov a obalov. Napríklad plechovky alebo jednorazové fóliové nádoby.

Druhy hliníkových rúd

Hliník sa nachádza vo viac ako 250 mineráloch. Z nich sú pre priemysel najcennejšie bauxit, nefelín a alunit. Pozrime sa na ne podrobnejšie.

Bauxitová ruda

Hliník sa v prírode nevyskytuje v čistej forme. Získava sa najmä z hliníkovej rudy – bauxitu. Ide o minerál, ktorý väčšinou pozostáva z hydroxidov hliníka, ako aj oxidov železa a kremíka. Kvôli skvelý obsah oxid hlinitý (od 40 do 60 %) bauxit sa používa ako surovina na výrobu hliníka.

Fyzikálne vlastnosti hliníkovej rudy:

• nepriehľadný minerál červenej a šedej farby rôznych odtieňov;
• tvrdosť najsilnejších vzoriek je 6 na mineralogickej stupnici;
• hustota bauxitu v závislosti od chemické zloženie kolíše medzi 2900-3500 kg/m³.

Ložiská bauxitových rúd sú sústredené v rovníkových a tropická zóna pôda. Staršie ložiská sa nachádzajú v Rusku.

Ako vzniká bauxitová hliníková ruda?

Bauxit sa tvorí z monohydrátu oxidu hlinitého, boehmitu a diaspóru, trihydrátu hydrargilitu a pridružených minerálov hydroxidu a oxidu železa.

V závislosti od zloženia prírodotvorných prvkov sa rozlišujú tri skupiny bauxitových rúd:

1. Monohydrát bauxitu – obsahuje oxid hlinitý v monohydrátovej forme.
2. Trihydrát - takéto minerály pozostávajú z oxidu hlinitého v trihydrátovej forme.
3. Zmiešané - táto skupina zahŕňa predchádzajúce hliníkové rudy v kombinácii.

Ložiská surovín vznikajú v dôsledku zvetrávania kyslých, zásaditých a niekedy zásaditých hornín alebo v dôsledku postupného usadzovania veľkého množstva oxidu hlinitého na dne morí a jazier.

Alunitové rudy

Tento typ nánosu obsahuje až 40 % oxidu hlinitého. Alunitová ruda vzniká v bazén a pobrežné zóny v podmienkach intenzívnej hydrotermálnej a sopečnej činnosti. Príkladom takýchto ložísk je jazero Zaglinskoye na Malom Kaukaze.

Hornina je pórovitá. Pozostáva predovšetkým z kaolinitov a hydromikózy. Ruda s obsahom alunitu viac ako 50 % je priemyselne zaujímavá.

Nepheline

Ide o hliníkovú rudu magmatického pôvodu. Je to plne kryštalická alkalická hornina. V závislosti od zloženia a technologické vlastnosti spracovaním vzniká niekoľko druhov nefelínovej rudy:

• prvý stupeň - 60-90% nefelín; obsahuje viac ako 25 % oxidu hlinitého; spracovanie sa uskutočňuje spekaním;
• druhá trieda - 40-60% nefelín, množstvo oxidu hlinitého je o niečo nižšie - 22-25%; počas spracovania sa vyžaduje obohatenie;
• treťou triedou sú nefelínové minerály, ktoré nemajú žiadnu priemyselnú hodnotu.

Svetová produkcia hliníkových rúd

najprv hliníková rudaťažili v prvej polovici 19. storočia na juhovýchode Francúzska, neďaleko mesta Box. Odtiaľ pochádza názov bauxit. Spočiatku sa to vyvíjalo pomalým tempom. Ale keď ľudstvo ocenilo, ktorá hliníková ruda bola užitočná na výrobu, rozsah použitia hliníka sa výrazne rozšíril. Mnohé krajiny začali na svojich územiach hľadať ložiská. Svetová produkcia hliníkových rúd sa tak začala postupne zvyšovať. Čísla túto skutočnosť potvrdzujú. Ak teda v roku 1913 bol celosvetový objem vyťaženej rudy 540 tisíc ton, tak v roku 2014 to bolo viac ako 180 miliónov ton.

Postupne sa zvyšoval aj počet krajín ťažiacich hliníkovú rudu. Dnes ich je asi 30. Ale za posledných 100 rokov sa vedúce krajiny a regióny neustále menili. Na začiatku 20. storočia boli svetovými lídrami v ťažbe hliníkovej rudy a jej výrobe Severná Amerika A západná Európa. Tieto dva regióny predstavovali približne 98 % celosvetovej produkcie. O niekoľko desaťročí neskôr sa z hľadiska kvantitatívnych ukazovateľov hliníkového priemyslu stali lídrami Latinská Amerika A Sovietsky zväz. A už v rokoch 1950-1960 sa Latinská Amerika stala lídrom vo výrobe. A v rokoch 1980-1990. nastal rýchly prelom v hliníku a Afrike. V súčasnom celosvetovom trende sú hlavnými poprednými krajinami vo výrobe hliníka Austrália, Brazília, Čína, Guinea, Jamajka, India, Rusko, Surinam, Venezuela a Grécko.

Ložiská rúd v Rusku

Pokiaľ ide o produkciu hliníkovej rudy, Rusko je na siedmom mieste vo svetovom rebríčku. Hoci ložiská hliníkovej rudy v Rusku poskytujú krajine kov v veľké množstvá, nestačí plne zásobovať priemysel. Preto je štát nútený nakupovať bauxit z iných krajín.

Celkovo je v Rusku 50 ložísk rudy. Toto číslo zahŕňa miesta, kde sa nerast ťaží, ako aj ložiská, ktoré ešte neboli vyvinuté.

Väčšina rudných zásob sa nachádza v európskej časti krajiny. Tu sa nachádzajú v regiónoch Sverdlovsk, Archangelsk, Belgorod, v republike Komi. Všetky tieto regióny obsahujú 70 % celkových preukázaných zásob rudy v krajine.

Hliníkové rudy v Rusku sa stále ťažia zo starých ložísk bauxitu. Medzi takéto oblasti patrí pole Radynskoye v Leningradská oblasť. Taktiež Rusko pre nedostatok surovín využíva iné hliníkové rudy, ktorých ložiská sú ložiskami nerastných surovín horšej kvality. Ale stále sú vhodné na priemyselné účely. V Rusku sa teda vo veľkom ťažia nefelínové rudy, ktoré umožňujú získať aj hliník.

A niektoré ďalšie prvky. Nie všetky tieto prvky sa však v súčasnosti získavajú z hliníkových rúd a využívajú sa pre potreby národného hospodárstva.

Najviac využívaná je hornina apatit-nefelín, z ktorej sa získavajú hnojivá, oxid hlinitý, sóda, potaš a niektoré ďalšie produkty; nie sú tam takmer žiadne skládky.

Pri spracovaní bauxitu Bayerovou metódou alebo spekaním zostáva na skládke ešte veľa červeného blata, racionálne využitie ktorá si zaslúži veľkú pozornosť.

Predtým sa hovorilo, že na výrobu 1 tony hliníka je potrebné minúť veľa elektriny, čo je pätina nákladov na hliník. V tabuľke 55 je znázornená kalkulácia nákladov na 1 tonu hliníka. Z údajov uvedených v tabuľke vyplýva, že najdôležitejšími zložkami nákladov sú suroviny a základné materiály, pričom oxid hlinitý predstavuje takmer polovicu všetkých nákladov. Znižovanie nákladov na hliník by preto malo ísť predovšetkým smerom znižovania nákladov na výrobu oxidu hlinitého.

Na 1 tonu hliníka sa teoreticky musí spotrebovať 1,89 tony oxidu hlinitého. Prekročenie tejto hodnoty pri skutočnej spotrebe je dôsledkom strát najmä z atomizácie. Tieto straty je možné znížiť o 0,5 až 0,6 % automatizáciou nakladania oxidu hlinitého do kúpeľov. Zníženie nákladovoxid hlinitý je možné dosiahnuť znížením strát vo všetkých štádiách jeho výroby, najmä v odpadovom kale, počas prepravy roztokov hlinitanov a ako aj počas kalcinácie oxidu hlinitého; z dôvodu úspor získaných z najlepšie využitie odpadová para (zo samoodparovačov) a plné využitie tepla odpadových plynov. Toto je obzvlášť dôležité pri autoklávovej metóde, kde sú náklady na paru značné.

Zavedenie kontinuálneho lúhovania a skrúcania; pokročilé rafinérie oxidu hlinitého umožnili automatizovať mnohé operácie, čo pomohlo znížiť spotrebu pary a elektriny, zvýšiť produktivitu práce a znížiť cenu hliníka. V tomto smere sa však dá urobiť oveľa viac. Bez toho, aby sme sa vzdali ďalšieho hľadania vysokokvalitných bauxitov, ktorých prechod výrazne zníži cenu oxidu hlinitého, by sme mali hľadať spôsoby, ako komplexne využiť železité bauxity a červené bahno v metalurgii železa. Príkladom by bolo komplexné použitie apatito-nefelínové horniny.

Náklady na fluoridové soli sú 8%. Môžu byť znížené opatrným odstránením plynov z elektrolytických kúpeľov a zachytením fluoridových zlúčenín z nich. Anódové plyny nasávané z kúpeľa obsahujú až 40 mg/m 3 fluóru, asi 100 mg/m 3 živice a 90 mg/m 3 prachu (AlF 3 , Al203, Na3AlF6). Tieto plyny sa nesmú uvoľňovať do atmosféry,keďže obsahujú cenné, navyše sú jedovaté. Musia byť očistené od cenného prachu a tiež zneškodnené, aby sa predišlo otravám ovzdušia dielne a priestorov priľahlých k závodu. Na účely čistenia sa plyny premývajú slabými roztokmi sódy vo vežových čističkách plynov (práčkach plynov).

Vďaka dokonalej organizácii procesov čistenia a neutralizácie je možné vrátiť časť fluoridových solí (až 50%) do výroby a tým znížiť cenu hliníka o 3-5%.

Výrazné zníženie nákladov na hliník je možné dosiahnuť použitím lacnejších zdrojov elektriny a rýchlym všeobecným zavedením ekonomickejších polovodičových meničov prúdu (najmä kremíkových), ako aj priamym znížením spotreby energie. To možno dosiahnuť navrhnutím modernejších kúpeľov s menšou stratou napätia vo všetkých alebo jednotlivých prvkoch, ako aj výberom elektricky vodivých elektrolytov (odpor kryolitu je príliš vysoký a veľké množstvo elektrina sa mení na prebytočné teplo, ktoré sa zatiaľ nedá racionálne využiť). A nie je náhoda, že kúpele s vypálenými anódami začínajú nachádzať čoraz väčšie využitie, keďže spotreba energie v týchto kúpeľoch je oveľa nižšia.

Hrá hlavnú úlohu pri znižovaní spotreby energie obslužný personál elektrolýzne dielne. Udržiavanie normálnej vzdialenosti medzi pólmi, udržiavanie čistých elektrických kontaktov na rôznych miestach vane, znižovanie počtu a trvania anódových efektov, udržiavanie normálna teplota elektrolytu, starostlivé sledovanie zloženia elektrolytu umožňuje výrazne znížiť spotrebu energie.

Študovali pokročilé tímy elektrolýznych dielní hliniek teoretický základ Proces a vlastnosti kúpeľov, ktoré obsluhujú, starostlivo sledujú priebeh procesu, majú možnosť zvýšiť množstvo vyrobeného kovu na jednotku spotrebovanej elektriny s vynikajúcou kvalitou a tým zvýšiť efektivitu výroby hliníka.

Najdôležitejším faktorom znižovania nákladov a zvyšovania produktivity práce je mechanizácia prácne náročných procesov v elektrolýznych dielňach hliniek. V tejto oblasti sa v posledných desaťročiach dosiahol významný pokrok v domácich hutách hliníka: extrakcia hliníka z kúpeľov bola mechanizovaná; Boli zavedené účinné a pohodlné mechanizmy na prerážanie elektrolytovej kôry a vyberanie a zapichovanie kolíkov. Je to však potrebné a možnévo väčšej miere mechanizovať a automatizovať procesy v hutách hliníka. To je uľahčené ďalším zvýšením výkonu elektrolyzérov a prechodom z periodických procesov na kontinuálne.

IN posledné roky Integrované využitie hliníkových rúd sa zlepšilo, keďže niektoré huty hliníka začali extrahovať oxidy vanádu a kovové gálium z odpadu.

Bola objavená v roku 1875 spektrálnou metódou. Štyri roky predtým D.I.Mendelejev predpovedal jeho základné vlastnosti s veľkou presnosťou (nazval ho eka-hliník). má striebristo bielu farbu a nízka teplota topenia (+30 °C). Malý kúsok gália sa dá roztaviť do dlane. Okrem toho je bod varu gália pomerne vysoký (2230 ° C), takže sa používa pre vysokoteplotné teplomery. Takéto teplomery s kremennými trubicami sú použiteľné do 1300° C. Gálium sa svojou tvrdosťou blíži k olovu. Hustota pevného gália je 5,9 g/cm3, tekutého gália je 6,09 g/cm3.

Gálium je v prírode rozptýlené, tie bohaté sú neznáme. Nachádza sa v stotinách a tisícinách percenta v hliníkových rudách, zinkovej zmesi a popole niektorých uhlia. Plynové živice niekedy obsahujú až 0,75 % gália.

Gálium je podstatne toxickejšie ako, a preto všetky práce na jeho extrakcii by sa mali vykonávať pri dodržaní prísnej hygieny.

V suchom vzduchu pri bežných teplotách gálium takmer neoxiduje: pri zahrievaní sa prudko spája s kyslíkom a vytvára biely oxid Ga 2 O 3. Spolu s týmto oxidom gália za určitých podmienok vznikajú aj ďalšie oxidy gália (GaO a Ga 2 O). Hydroxid gália Ga(OH) 3 je amfotérny, a preto je ľahko rozpustný v kyselinách a zásadách, s ktorými vytvára galáty, ktoré sú svojimi vlastnosťami podobné hlinitanom. V tomto ohľade pri výrobe oxidu hlinitého z hliníkových rúd prechádza gálium spolu s hliníkom do roztokov a potom ho sprevádza vo všetkých nasledujúcich operáciách. Určitá zvýšená koncentrácia gália sa pozoruje v anódovej zliatine počas elektrolytickej rafinácie hliníka, v cirkulujúcich roztokoch hlinitanov pri výrobe oxidu hlinitého Bayerovou metódou a v matečných lúhoch zostávajúcich po neúplnej karbonizácii roztokov hlinitanov.

Preto bez narušenia schémy prerozdeľovania je možné organizovať ťažbu gália v halách na výrobu oxidu hlinitého a rafinériách hliniek. Recyklované roztoky hlinitanov na extrakciu gália môžu byť periodicky karbonizované v dvoch krokoch. Najprv sa pri pomalej karbonizácii vyzráža približne 90 % hliníka a roztok sa prefiltruje, ktorý sa potom opäť karbonizuje, aby sa vyzrážalo gálium a zostalo v roztoku vo forme hydroxidov. Zrazenina získaná týmto spôsobom môže obsahovať až 1,0 % Ga203.

Značná časť hliníka sa môže vyzrážať z matečného lúhu hlinitanu vo forme fluoridových solí. Na tento účel sa kyselina fluorovodíková primieša do roztoku hlinitanu obsahujúceho gálium. Pri 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.

Keď sa kyslý roztok neutralizuje sódou na pH = 6, gálium a .

Je možné dosiahnuť ďalšie oddelenie hliníka od gáliazahrievanie úpravou sedimentov hydrátu hliníka a gália v autokláve vápenným mliekom obsahujúcim malé množstvo hydroxidu sodného; v tomto prípade gálium prechádza do roztoku,a väčšina hliníka zostáva v sedimente. Gálium sa potom vyzráža z roztoku oxidom uhličitým. Výsledná zrazenina obsahuje až 25 % Ga 2 O 3. Táto zrazenina sa rozpustí v hydroxide sodnom v žieravinovom pomere 1,7 a spracuje sa Na 2 S, aby sa odstránili ťažké kovy, najmä olovo. Vyčistený a vyčírený roztok sa podrobí elektrolýze pri 60-75°C, napätí 3-5V a za stáleho miešania elektrolytu. Katódy a anódy musia byť vyrobené z nehrdzavejúcej ocele.

Sú známe aj iné spôsoby koncentrácie oxidu gália z roztokov hlinitanov. Z anodickej zliatiny obsahujúcej 0,1 až 0,3 % gália, ktorá zostala po elektrolytickej rafinácii hliníka s použitím trojvrstvovej metódy, možno hliník izolovať tak, že sa na zliatinu pôsobí horúcim alkalickým roztokom. V tomto prípade gálium prechádza do roztoku a zostáva v sedimente.

Na získanie čistých zlúčenín gália sa využíva schopnosť chloridu gália rozpúšťať sa v éteri.

Ak je prítomný v hliníkových rudách, bude sa neustále hromadiť v roztokoch hlinitanov a pri obsahu V 2 O 5 viac ako 0,5 g/l sa pri karbonizácii zráža s hydrátom hliníka a znečisťuje hliník. Na odstránenie vanádu sa matečné lúhy odparia na hustotu 1,33 g/cm 3 a ochladia sa na 30 °C, pričom vypadne kal obsahujúci viac ako 5 % V 2 O 5 spolu so sódou a inými alkalickými zlúčeninami fosforu a arzén, z ktorého sa dá izolovať najskôr zložitým hydrochemickým spracovaním a potom elektrolýzou vodného roztoku.

Tavenie hliníka vzhľadom na jeho vysokú tepelnú kapacitu a latentné teplo topenia (392 J/g) vyžaduje vysokú spotrebu energie. Preto si skúsenosti elektrolýznych závodov, ktoré začali vyrábať pásy a valcované tyče priamo z tekutého hliníka (bez odlievania do ingotov), ​​zaslúžia byť šírené. Okrem toho je možné získať veľký ekonomický efekt z výroby rôznych zliatin na hromadnú spotrebu z tekutého hliníka v zlievarňach elektrolýznych závodov a

Gálium história objavu prvku O prvku s atómovým číslom 31 si väčšina čitateľov pamätá len to, že ide o jeden z troch prvkov...

hliník- jeden z najdôležitejších konštrukčných materiálov. Pre svoju ľahkosť, mechanickú pevnosť, vysokú elektrickú vodivosť a vysokú odolnosť proti korózii našiel široké uplatnenie v leteckom, automobilovom, elektrotechnickom priemysle, iných odvetviach modernej techniky a v každodennom živote. Z hľadiska výroby a spotreby vo svete je na druhom mieste medzi kovmi po železe.

Surovinou na výrobu hliníka je oxid hlinitý, ktorý sa získava z bauxitu, nefelínových rúd a iných hornín s vysokým obsahom oxidu hlinitého. Hlavná bauxit, ktorý zabezpečuje 98 % svetovej produkcie oxidu hlinitého, je bauxit. Rusko je jedinou krajinou na svete, kde sa používajú také nekvalitné hliníkové suroviny ako nefelínové rudy.

Celkové zásoby bauxitu v 29 krajinách sveta presahujú 40 miliárd ton, 95 % z nich je sústredených v tropickom pásme, z toho viac ako 50 % v Guinei, 40 % v Austrálii, Venezuele, Brazílii, Indii, Vietname a na Jamajke. Bauxit sa ťaží v 24 krajinách v množstve 140 miliónov ton ročne, 80 % produkcie sa vyskytuje v Austrálii, Guinei, Jamajke, Brazílii, Číne a Indii. Ročná produkcia oxidu hlinitého v krajinách ťažiacich bauxit presiahla 52 miliónov ton a tavenie primárneho hliníka - 24,5 milióna ton.V posledných rokoch sa produkcia hliníka zvýšila viac ako 10-krát.

Sú považované za jedinečné Miesto narodenia bauxit so zásobami viac ako 500 miliónov ton, veľký a stredný - 500 - 50, malý - menej ako 50 miliónov ton.

Bauxit je zvyšková alebo sedimentárna hornina pozostávajúca z hydroxidov hliníka, oxidov a hydroxidov železa, ílových minerálov a kremeňa. Autor: minerálne zloženie Existujú gibbsit, boehmit a diaspórové bauxity. Zistilo sa, že v mladých, netransformovaných ložiskách prevládajú gibbsitové rudy, zatiaľ čo na starších a transformovaných ložiskách sú nahradené boehmitovými a diasporickými rudami.

Všetky priemyselné typy ložísk bauxitu sú exogénne formácie. Delia sa na zvetrané a sedimentárne usadeniny. Zvetrávané ložiská sa delia na zvyškové lateritické a zvyškové redeponované a sedimentárne ložiská sa delia na ložiská vyskytujúce sa v terigénnych súvrstviach plošinových oblastí a spojené s karbonátovými súvrstviami geosynklinálnych oblastí. Charakteristiky sú uvedené v tabuľky 1.2.1.

Tabuľka 1.2.1 Hlavné geologické a priemyselné typy ložísk hliníka

Veľký priemyselný význam majú ložiská lateritu (90 % svetových zásob).

V Rusku sa ložiská bauxitu rozvíjajú v regiónoch s bauxitom na severe Uralu (SUBR) a Južnom Urale (YUBR) (84 % produkcie) a v regióne Tikhvin (16 %). Kvôli nedostatku surovín na uspokojenie potrieb domáceho hutníctva Rusko ročne dováža asi 50 % (3,7 milióna ton) oxidu hlinitého z Ukrajiny, Kazachstanu a krajín mimo SNŠ.

STRUČNÉ HISTORICKÉ INFORMÁCIE. Asi pred 1900 rokmi Plínius Starší prvýkrát pomenoval kamenec, ktorý sa používal ako moridlo na farbenie látok, „alumén“. O 1500 rokov neskôr švajčiarsky prírodovedec Paracelsus zistil, že kamenec obsahuje oxid hlinitý. Čistý hliník bol prvýkrát extrahovaný z bauxitu dánskym vedcom G. Ørstedom v roku 1825. V roku 1865 získal ruský chemik N. Beketov hliník jeho vytesnením horčíkom z roztaveného kryolitu (Na 3 AlF 6). Táto metóda našla priemyselné uplatnenie v Nemecku a Francúzsku koncom 19. storočia. V polovici 19. stor. hliník bol považovaný za vzácny a dokonca drahý kov. V súčasnosti je hliník z hľadiska celosvetovej produkcie na druhom mieste po železe.

GEOCHÉMIA. Hliník je jedným z prvkov najrozšírenejších v zemskej kôre. Jeho čírosť je 8,05 %. V prírodných podmienkach je zastúpený iba jedným izotopom 27 Al.

V endogénnych podmienkach sa hliník koncentruje predovšetkým v alkalických horninách obsahujúcich nefelín a leucit, ako aj v niektorých variantoch bázických hornín (anortozitov atď.). Značné masy hliníka sa hromadia v dôsledku alunitizačných procesov spojených s hydrotermálnym spracovaním kyslých vulkanických útvarov. Najväčšie akumulácie hliníka sú pozorované v reziduálnych a redeponovaných zvetrávacích kôrach kyslých, alkalických a zásaditých hornín.

V sedimentačnom procese sa oxid hlinitý rozpúšťa a transportuje iba v kyslom prostredí (pH< 4) или сильно щелочных (pH >9.5) riešenia. Zrážanie hydroxidov hlinitých začína pri pH = 4,1. V prítomnosti SiO 2 sa rozpustnosť Al 2 O 3 zvyšuje a v prítomnosti CO 2 klesá. Koloidný Al 2 O 3 v porovnaní s koloidným SiO 2 je menej stabilný a rýchlejšie koaguluje. Preto v procese ich spoločnej migrácie dochádza k oddeleniu týchto prvkov. V dôsledku rozdielnej geochemickej mobility zlúčenín hliníka, železa a mangánu dochádza v pobrežnej zóne sedimentačných nádrží k ich diferenciácii. Bauxit sa hromadí bližšie k brehu, v hornej časti police - železné rudy, a v spodnej časti police - mangánové rudy. Hydroxidy hlinité majú významnú adsorpčnú kapacitu. Minerály, ktoré tvoria bauxity, neustále obsahujú Fe, V, Cr, Zn, Mn, Cu, Sn, Ti, B, Mg, Zr, P atď. v premenlivom množstve.

MINERALÓGIA. Hliník je súčasťou asi 250 minerálov. Priemyselný význam má však len niekoľko z nich: diaspór a bôhmit, gibbsit (hydrargilit), nefelín, leucit, alunit, andaluzit, kyanit, silimanit atď.

diaspóra HAlO 2 (obsah Al 2 O 3 85 %) kryštalizuje v ortorombickom systéme, habitus kryštálov je lamelárny, tabuľkovitý, ihličkovitý, agregáty sú listnaté, kryptokryštalické, stalaktitové. Farba minerálu je biela, sivastá, s prímesou Mn alebo Fe - sivá, ružová, hnedá, sklovitý až diamantový lesk, tvrdosť 6,5–7, merná hmotnosť 3,36 g/cm 3 .

Boehmit AlOOH – polymorfná modifikácia diaspóry (priezv. Boehm), lamelárne kryštály, kryptokryštalické agregáty, fazuľovitý, biela farba, tvrdosť 3,5–4, merná hmotnosť ~ 3 g/cm 3 . Vzniká pri hydrotermálnej premene nefelínu.

Gibbsite (hydrargilit) Al(OH) 3 (Al 2 O 3 64,7 %) kryštalizuje v monoklinickej, menej často v triklinickej sústave, pseudohexagonálne kryštály lamelárne a stĺpcovité, porcelánu podobné agregáty, zemité, spekané, červovité, guľovité uzliny, tvrdosť 2,5 –3, špecifická hmotnosť 2,4 g/cm3.

Nepheline Na (Al 2 O 3 34 %) kryštalizuje v hexagonálnej sústave, kryštály sú hranolové, krátkostĺpcové, hrubotabulkové, bezfarebné, sivé, mäsovočervené, lesk od sklovitého po mastný, tvrdosť 5,5–6, merná hmotnosť 2,6 g/cm3.

Leucit K (Al 2 O 3 23,5 %) – kostrový silikát, izoštrukturálny s analcimom; kryštály - tetragontrioktaedry, dodekaedry. Farba minerálu je biela, sivá, tvrdosť 5,5–6, merná hmotnosť 2,5 g/cm 3 .

Alunite KAl 3 (OH) 6 2 (Al 2 O 3 37 %) kryštalizuje v trigonálnej sústave, kryštály sú tabuľkové, romboedrické alebo šošovkovité, agregáty sú husté a zrnité. Farba minerálu je biela, sivastá, žltkastá, hnedá, sklovitý až perleťový lesk, tvrdosť 3,5–4, merná hmotnosť 2,9 g/cm 3 . Nachádza sa v kôre zvetrávania, kde je hojný výskyt H 2 SO 4 .

Andalusit Al 2 O (v provincii Andalúzia, Španielsko) je jednou z troch polymorfných modifikácií kremičitanu hlinitého (andalusit, kyanit a sillimanit), ktorý vzniká pri najnižšom tlaku a teplote. Hliník je mierne nahradený Fe a Mn. Kryštalizuje v kosoštvorcovej sústave, kryštály sú stĺpcovité, vláknité, zrnité a žiarivo-stĺpcové agregáty, ružovej farby, sklený lesk, tvrdosť 6,5–7, merná hmotnosť 3,1 g/cm 3 .

Najdôležitejšie rudy hliníka sú bauxit - hornina pozostávajúca z hydroxidov hliníka, oxidov a hydroxidov železa a mangánu, kremeňa, opálu, hlinitokremičitanov atď. Podľa minerálneho zloženia sa bauxity rozlišujú ako diaspór, bauxit, gibbsit, ako komplexné bauxity, pozostávajúce z dvoch alebo troch vyššie uvedených minerálov. Amorfný oxid hlinitý, ktorý je súčasťou priemyselných hliníkových minerálov, časom starne, v dôsledku čoho sa mení na boehmit a ten sa mení na gibbsit.

PRIEMYSELNÉ APLIKÁCIE. Hliník pre svoju ľahkosť (hustota 2,7 g/cm3), vysokú elektrickú vodivosť, vysokú odolnosť proti korózii a dostatočnú mechanickú pevnosť (najmä v zliatinách s Cu, Mg, Si, Mn, Ni, Zn atď.) našiel široké uplatnenie v rôznych odvetviach. Hlavné oblasti použitia hliníka a jeho zliatin sú: automobilový, lodný, letecký a strojársky priemysel; konštrukcia (nosné konštrukcie); výroba obalových materiálov (nádoby, fólie); elektrotechnika (drôty, káble); výroba domácich potrieb; obranného priemyslu.

ZDROJE A REZERVY. Hlavnou surovinou svetového hliníkového priemyslu je bauxit. Vlastný bauxit zahŕňa hlinité horniny obsahujúce najmenej 28% Al 2 O 3 . Hliník sa získava aj z nefelínových a alunitových rúd. Bola vyvinutá elektrotechnická metóda na výrobu hliníka zo silimanitu, andalusitu, kyanitových kryštalických bridlíc a rul a iných nebauxitových zdrojov oxidu hlinitého. Bauxity spravidla tvoria plošné ložiská, ktoré dosahujú povrch alebo sú len málo prekryté, v dôsledku čoho je ich objavenie a stanovenie priemyselných charakteristík ložísk pomerne jednoduchou úlohou.

Svetové zdroje bauxitu sa odhadujú na 55 – 75 miliárd ton. Asi 33 % z nich je sústredených v Južnej a Strednej Amerike, 27 % v Afrike, 17 % v Ázii, 13 % v Austrálii a Oceánii a iba 10 % v Európe a Severnej Amerike. Európa, Amerika.

Celkové zásoby bauxitu vo svete sú 62,2 miliardy ton a overené zásoby sú 31,4 miliardy ton.Prvú šesť krajín s najväčšími zásobami sú Guinea, Austrália, Brazília, Jamajka, India a Indonézia (tabuľka 8). Tieto krajiny sú hlavnými dodávateľmi gibbsitového bauxitu na svetový trh. Iné krajiny ťažiace bauxit, ako napríklad Čína a Grécko, používajú bauxit bauxit-diaspóry. Rusko nemá dostatočné zásoby bauxitu pre domácu spotrebu a jeho podiel na svetovej bilancii tejto suroviny je menej ako 1 %.

Medzi unikátne ložiská patria ložiská so zásobami bauxitu viac ako 500 miliónov ton, veľké – 500 – 50 miliónov ton, stredné – 50 – 15 miliónov ton a malé – menej ako 15 miliónov ton.

ŤAŽBA A VÝROBA. Svetová produkcia bauxitu 1995–2000 110 – 120 miliónov ton Hlavnými producentmi bauxitu boli Austrália, Guinea, Jamajka, Brazília a Čína. Objem produkcie tohto druhu nerastnej suroviny v Rusku bol asi 4–5 miliónov ton, kým v Austrálii to bolo 43 miliónov ton.V Austrálii je najväčšou ťažobnou spoločnosťou « Alcan hliník».

V Rusku sa vývoj a ťažba bauxitu vykonáva v ložiskách Ural OJSC "Sevuralboxytruda" (SUBR) a OJSC "Bauxitové bane na juhu Uralu" (YBR), kde overené zásoby dokážu zabezpečiť prevádzku baní na 25–40 rokov. Bauxit sa ťaží banskou metódou z veľkých hĺbok.

Produkcia oxidu hlinitého vo svete z rôznych minerálnych zdrojov v rokoch 1995–2000. v Austrálii, ktorá je nepochybným svetovým lídrom, sú hlavnými producentmi oxidu hlinitého spoločnosti « Alcoa» , « Reynolds Kovy» A « Comalco» .

METALÓGÉNA A VEKY TVORBY RUDY. Najpriaznivejšie podmienky pre vznik bauxitových ložísk vznikli v ranom štádiu geosynklinálneho štádia, keď sa vytvorili geosynklinálne ložiská nerastných surovín oxidu hlinitého, ako aj v štádiu platformy, kedy sa objavili lateritové a sedimentárne ložiská.

Hliník je kov potiahnutý matným filmom oxidu striebra, ktorého vlastnosti určujú jeho popularitu: mäkkosť, ľahkosť, ťažnosť, vysoká pevnosť, odolnosť proti korózii, elektrická vodivosť a nedostatok toxicity. V moderných špičkových technológiách je použitie hliníka vyhradené popredné miesto ako konštrukčný, multifunkčný materiál.

Najväčšiu hodnotu pre priemysel ako zdroj hliníka predstavujú prírodné suroviny - bauxit, komponent skala vo forme bauxitu, alunitu a nefelínu.

Odrody rúd obsahujúcich oxid hlinitý

Je známych viac ako 200 minerálov, ktoré obsahujú hliník.

Za zdroj suroviny sa považuje iba hornina, ktorá spĺňa nasledujúce požiadavky:

• Prírodné suroviny musia mať vysoký obsah oxidov hliníka;
• Ložisko musí zodpovedať ekonomickej realizovateľnosti jeho priemyselného rozvoja.
• Hornina musí obsahovať hliníkové suroviny vo forme, ktorú je možné v čistej forme ťažiť známymi metódami.

Vlastnosť prírodnej horniny bauxit

Zdrojom surovín môžu byť prírodné ložiská bauxitu, nefelínu, alunitu, ílu a kaolínu. Bauxit je najviac nasýtený zlúčeninami hliníka. Íly a kaolíny sú najbežnejšie horniny s významným obsahom oxidu hlinitého. Ložiská týchto minerálov sa nachádzajú na povrchu zeme.

Bauxit v prírode existuje iba vo forme binárnej zlúčeniny kovu s kyslíkom. Táto zlúčenina sa získava z prírodnej hory ruda vo forme bauxitu, pozostávajúceho z oxidov niekoľkých chemické prvky: hliník, draslík, sodík, horčík, železo, titán, kremík, fosfor.

V závislosti od ložiska obsahuje bauxit 28 až 80 % oxidu hlinitého. Toto je hlavná surovina na získanie jedinečného kovu. Kvalita bauxitu ako hliníkovej suroviny závisí od obsahu oxidu hlinitého. To určuje fyzické vlastnosti bauxit:

• Minerál má skrytú kryštalickú štruktúru alebo je v amorfnom stave. Mnohé minerály majú stužené formy hydrogélov jednoduchého alebo zložitého zloženia.
• Farba bauxitu na rôznych miestach ťažby sa pohybuje od takmer bielej po červenú tmavé farby. Existujú ložiská s čiernou farbou minerálu.
• Hustota minerálov s obsahom hliníka závisí od ich chemického zloženia a je asi 3 500 kg/m3.
• Chemické zloženie a štruktúra bauxitu určuje pevné látky vlastnosti minerál. Najsilnejšie minerály majú tvrdosť 6 jednotiek na stupnici akceptovanej v mineralógii.
• Ako prírodný minerál má bauxit množstvo nečistôt, najčastejšie sú to oxidy železa, vápnika, horčíka, mangánu a nečistoty zlúčenín titánu a fosforu.

Bauxity, kaolíny a íly obsahujú nečistoty iných zlúčenín, ktoré sa pri spracovaní surovín separujú do samostatných priemyselných odvetví.

Len v Rusku používajú ložiská s ložiskami hornín, ktoré obsahujú nižšie koncentrácie oxidu hlinitého.

V poslednej dobe sa oxid hlinitý začal získavať z nefelínov, ktoré okrem oxidu hlinitého obsahujú oxidy kovov ako draslík, sodík, kremík a nemenej cenný kamencový kameň, alunit.

Spôsoby spracovania minerálov obsahujúcich hliník

Technológia výroby čistého oxidu hlinitého z hliníkovej rudy sa od objavenia tohto kovu nezmenila. Jeho výrobné zariadenie sa zdokonaľuje, čo mu umožňuje vyrábať čistý hliník. Hlavné výrobné fázy získavania čistého kovu:

• Ťažba rudy z rozvinutých ložísk.
• Primárne spracovanie odpadových hornín na zvýšenie koncentrácie oxidu hlinitého je proces obohacovania.
• Príprava čistého oxidu hlinitého, elektrolytická redukcia hliníka z jeho oxidov.

Výrobný proces končí kovom s koncentráciou 99,99 %.

Ťažba a ťažba oxidu hlinitého

Oxid hlinitý alebo oxidy hliníka v prírode neexistujú v čistej forme. Extrahuje sa z hliníkových rúd pomocou hydrochemických metód.

Ložiská hliníkovej rudy v ložiskách zvyčajne vybuchnú, poskytnutie miesta na jeho ťažbu v hĺbke približne 20 metrov, odkiaľ sa vyberie a spustí do procesu ďalšieho spracovania;

• Pomocou špeciálnych zariadení (triediče, triediče) sa ruda drví a triedi, pričom sa likviduje odpadová hornina (hlušina). V tomto štádiu obohacovania oxidom hlinitým sa ako ekonomicky najvýhodnejšie používajú metódy premývania a triedenia.
• Vyčistená ruda usadená na dne koncentračného zariadenia sa v autokláve zmieša so zahriatou hmotou lúhu sodného.
• Zmes prechádza cez sústavu nádob z vysokopevnostnej ocele. Nádoby sú vybavené parným plášťom, ktorý udržuje požadovanú teplotu. Tlak pary sa udržiava na 1,5 až 3,5 MPa, kým sa zlúčeniny hliníka úplne neprenesú z obohatenej horniny na hlinitan sodný v prehriatom roztoku hydroxidu sodného.
• Po ochladení prechádza kvapalina filtračným stupňom, v dôsledku ktorého sa oddelí pevný sediment a získa sa presýtený čistý roztok hlinitanu. Pridaním zvyškov hydroxidu hlinitého z predchádzajúceho cyklu do výsledného roztoku sa rozklad urýchli.
• Na konečné sušenie hydrátu oxidu hlinitého sa používa postup kalcinácie.

Elektrolytická výroba čistého hliníka

Čistý hliník sa vyrába pomocou kontinuálneho procesu, ktorý produkuje kalcinovaný hliník vstupuje do štádia elektrolytickej redukcie.

Moderné elektrolyzéry sú zariadenia pozostávajúce z nasledujúcich častí:

• Vyrobené z oceľového plášťa obloženého uhoľnými blokmi a doskami. Počas prevádzky sa na povrchu telesa kúpeľa vytvorí hustý film zmrazeného elektrolytu, ktorý chráni obloženie pred zničením taveninou elektrolytu.
• Vrstva roztaveného hliníka na dne kúpeľa s hrúbkou 10–20 cm slúži v tomto zariadení ako katóda.
• Prúd je privádzaný do taveniny hliníka cez uhlíkové bloky a zapustené oceľové tyče.
• Anódy, zavesené na železnom ráme pomocou oceľových čapov, sú vybavené tyčami spojenými so zdvíhacím mechanizmom. Ako horenie pokračuje, anóda sa pohybuje nadol a tyče sa používajú ako prvok na napájanie prúdu.
• V dielňach sú elektrolyzéry inštalované postupne v niekoľkých radoch (dva alebo štyri rady).

Dodatočné čistenie hliníka rafináciou

Ak hliník extrahovaný z elektrolyzérov nespĺňa konečné požiadavky, podrobí sa dodatočnému čisteniu rafináciou.

V priemysle sa tento proces vykonáva v špeciálnom elektrolyzéri, ktorý obsahuje tri vrstvy kvapaliny:

• Spodná časť – rafinovaný hliník s prídavkom približne 35 % medi, slúži ako anóda. Meď je prítomná, aby bola hliníková vrstva ťažšia, meď sa v anódovej zliatine nerozpúšťa, jej hustota musí presiahnuť 3000 kg/m3.
• Stredná vrstva je zmesou fluoridov a chloridov bária, vápnika a hliníka s teplotou topenia asi 730 °C.
• Horná vrstva - čistý rafinovaný hliník tavenina, ktorá sa rozpúšťa v anódovej vrstve a stúpa nahor. V tomto obvode slúži ako katóda. Prúd je dodávaný grafitovou elektródou.

Počas procesu elektrolýzy zostávajú nečistoty v anódovej vrstve a elektrolyte. Výťažok čistého hliníka je 95-98%. Popredné miesto má vývoj ložísk s obsahom hliníka národného hospodárstva, vďaka vlastnostiam hliníka, ktorý je v súčasnosti v modernom priemysle na druhom mieste po železe.

V modernom priemysle je hliníková ruda najobľúbenejšou surovinou. Rýchly rozvoj vedy a techniky umožnil rozšíriť rozsah jeho aplikácie. Čo je hliníková ruda a kde sa ťaží, je popísané v tomto článku.

Priemyselný význam hliníka

Hliník je považovaný za najbežnejší kov. Z hľadiska počtu ložísk v zemskej kôre je na treťom mieste. Hliník je každému známy aj ako prvok v periodickej tabuľke, ktorý patrí medzi ľahké kovy.

Hliníková ruda je prírodná surovina, z ktorej sa tento kov získava. Ťaží sa najmä z bauxitu, ktorý v najväčšom množstve obsahuje oxidy hliníka (oxid hlinitý) – od 28 do 80 %. Ako suroviny na výrobu hliníka sa používajú aj ďalšie horniny - alunit, nefelín a nefelín-apatit, ktoré sú však horšej kvality a obsahujú podstatne menej oxidu hlinitého.

Hliník je na prvom mieste v metalurgii neželezných kovov. Faktom je, že vďaka svojim vlastnostiam sa používa v mnohých priemyselných odvetviach. Tento kov sa teda používa v dopravnom strojárstve, výrobe obalov, stavebníctve a na výrobu rôzneho spotrebného tovaru. Hliník má široké využitie aj v elektrotechnike.

Aby sme pochopili dôležitosť hliníka pre ľudstvo, stačí sa bližšie pozrieť na veci v domácnosti, ktoré používame každý deň. Mnoho predmetov pre domácnosť je vyrobených z hliníka: sú to diely pre elektrické spotrebiče (chladnička, práčka atď.), Riad, športové potreby, suveníry, interiérové ​​prvky. Hliník sa často používa na výrobu rôznych typov nádob a obalov. Napríklad plechovky alebo jednorazové fóliové nádoby.

Druhy hliníkových rúd

Hliník sa nachádza vo viac ako 250 mineráloch. Z nich sú pre priemysel najcennejšie bauxit, nefelín a alunit. Pozrime sa na ne podrobnejšie.

Bauxitová ruda

Hliník sa v prírode nevyskytuje v čistej forme. Získava sa najmä z hliníkovej rudy – bauxitu. Ide o minerál, ktorý väčšinou pozostáva z hydroxidov hliníka, ako aj oxidov železa a kremíka. Pre vysoký obsah oxidu hlinitého (40 až 60 %) sa bauxit používa ako surovina na výrobu hliníka.

Fyzikálne vlastnosti hliníkovej rudy:

• nepriehľadný minerál červenej a šedej farby rôznych odtieňov;
• tvrdosť najsilnejších vzoriek je 6 na mineralogickej stupnici;
• Hustota bauxitu sa v závislosti od chemického zloženia pohybuje od 2900 do 3500 kg/m³.

Ložiská bauxitových rúd sú sústredené v rovníkových a tropických zónach Zeme. Staršie ložiská sa nachádzajú v Rusku.

Ako vzniká bauxitová hliníková ruda?

Bauxit sa tvorí z monohydrátu oxidu hlinitého, boehmitu a diaspóru, trihydrátu hydrargilitu a pridružených minerálov hydroxidu a oxidu železa.

V závislosti od zloženia prírodotvorných prvkov sa rozlišujú tri skupiny bauxitových rúd:

1. Monohydrát bauxitu – obsahuje oxid hlinitý v monohydrátovej forme.
2. Trihydrát - takéto minerály pozostávajú z oxidu hlinitého v trihydrátovej forme.
3. Zmiešané - táto skupina zahŕňa predchádzajúce hliníkové rudy v kombinácii.

Ložiská surovín vznikajú v dôsledku zvetrávania kyslých, zásaditých a niekedy zásaditých hornín alebo v dôsledku postupného usadzovania veľkého množstva oxidu hlinitého na dne morí a jazier.

Alunitové rudy

Tento typ nánosu obsahuje až 40 % oxidu hlinitého. Alunitová ruda vzniká vo vodných nádržiach a pobrežných zónach v podmienkach intenzívnej hydrotermálnej a vulkanickej činnosti. Príkladom takýchto ložísk je jazero Zaglinskoye na Malom Kaukaze.

Hornina je pórovitá. Pozostáva predovšetkým z kaolinitov a hydromikózy. Ruda s obsahom alunitu viac ako 50 % je priemyselne zaujímavá.

Nepheline

Ide o hliníkovú rudu magmatického pôvodu. Je to plne kryštalická alkalická hornina. V závislosti od zloženia a technologických vlastností spracovania sa rozlišuje niekoľko druhov nefelínovej rudy:

• prvý stupeň – 60–90 % nefelínu; obsahuje viac ako 25 % oxidu hlinitého; spracovanie sa uskutočňuje spekaním;
• druhý stupeň – 40–60 % nefelín, množstvo oxidu hlinitého je o niečo nižšie – 22–25 %; počas spracovania sa vyžaduje obohatenie;
• treťou triedou sú nefelínové minerály, ktoré nemajú žiadnu priemyselnú hodnotu.

Svetová produkcia hliníkových rúd

Hliníková ruda sa prvýkrát ťažila v prvej polovici 19. storočia na juhovýchode Francúzska, neďaleko mesta Box. Odtiaľ pochádza názov bauxit. Spočiatku sa toto odvetvie rozvíjalo pomalým tempom. Ale keď ľudstvo ocenilo, ktorá hliníková ruda bola užitočná na výrobu, rozsah použitia hliníka sa výrazne rozšíril. Mnohé krajiny začali na svojich územiach hľadať ložiská. Svetová produkcia hliníkových rúd sa tak začala postupne zvyšovať. Čísla túto skutočnosť potvrdzujú. Ak teda v roku 1913 bol celosvetový objem vyťaženej rudy 540 tisíc ton, tak v roku 2014 to bolo viac ako 180 miliónov ton.

Postupne sa zvyšoval aj počet krajín ťažiacich hliníkovú rudu. Dnes ich je asi 30. Ale za posledných 100 rokov sa vedúce krajiny a regióny neustále menili. Na začiatku 20. storočia boli teda svetovými lídrami v ťažbe hliníkovej rudy a jej výrobe Severná Amerika a západná Európa. Tieto dva regióny predstavovali približne 98 % celosvetovej produkcie. Po niekoľkých desaťročiach sa krajiny stali lídrami z hľadiska kvantitatívnych ukazovateľov hliníkového priemyslu. východnej Európy, Latinská Amerika a Sovietsky zväz. A už v 50. – 60. rokoch sa Latinská Amerika stala lídrom vo výrobe. A v rokoch 1980-1990. V Austrálii a Afrike nastal rýchly prelom v hliníkovom priemysle. V súčasnom celosvetovom trende sú hlavnými poprednými krajinami vo výrobe hliníka Austrália, Brazília, Čína, Guinea, Jamajka, India, Rusko, Surinam, Venezuela a Grécko.

Ložiská rúd v Rusku

Pokiaľ ide o produkciu hliníkovej rudy, Rusko je na siedmom mieste vo svetovom rebríčku. Hoci ložiská hliníkovej rudy v Rusku poskytujú krajine veľké množstvo kovu, nestačí to na úplné zásobovanie priemyslu. Preto je štát nútený nakupovať bauxit z iných krajín.

Celkovo je v Rusku 50 ložísk rudy. Toto číslo zahŕňa miesta, kde sa nerast ťaží, ako aj ložiská, ktoré ešte neboli vyvinuté.

Väčšina rudných zásob sa nachádza v európskej časti krajiny. Tu sa nachádzajú v regiónoch Sverdlovsk, Archangelsk, Belgorod, v republike Komi. Všetky tieto regióny obsahujú 70 % celkových preukázaných zásob rudy v krajine.

Hliníkové rudy v Rusku sa stále ťažia zo starých ložísk bauxitu. Medzi takéto oblasti patrí pole Radynskoye v Leningradskej oblasti. Taktiež Rusko pre nedostatok surovín využíva iné hliníkové rudy, ktorých ložiská sú ložiskami nerastných surovín horšej kvality. Ale stále sú vhodné na priemyselné účely. V Rusku sa teda vo veľkom ťažia nefelínové rudy, ktoré umožňujú získať aj hliník.

Francúzske mesto Les Baux de Provence ležiace na juhu krajiny sa preslávilo pomenovaním minerálu bauxit. Práve tam v roku 1821 banský inžinier Pierre Berthier objavil ložiská neznámej rudy. Trvalo ďalších 40 rokov výskumu a testovania, kým sme objavili možnosti nového plemena a uznali ho za sľubné priemyselná produkcia hliník, ktorý bol v tých rokoch drahší ako zlato.

Charakteristika a pôvod

Bauxit je primárna hliníková ruda. Prerába sa z nich takmer všetok hliník, ktorý sa kedy na svete vyrobil. Táto hornina je zložená surovina, ktorá sa vyznačuje zložitou a heterogénnou štruktúrou.

Jeho hlavnými zložkami sú oxidy a hydroxidy hliníka. Oxidy železa slúžia aj ako rudotvorné minerály. A medzi najčastejšie nečistoty:

• kremík (reprezentovaný kremeňom, kaolinitom a opálom);
• titán (vo forme rutilu);
• zlúčeniny vápnika a horčíka;
• prvky vzácnych zemín;
• sľuda;
• v malých množstvách gálium, chróm, vanád, zirkónium, niób, fosfor, draslík, sodík a pyrit.

Pôvodom sú bauxity lateritické a krasové (sedimentárne). Prvé, kvalitné, vznikli v klíme vlhkých trópov v dôsledku hĺbkovej chemickej premeny silikátových hornín (tzv. laterizácia). Tie sú menej kvalitné, sú produktom zvetrávania, prenosu a ukladania ílových vrstiev na nových miestach.

Bauxity sa líšia v:

1. Fyzický stav (skalnatý, zemitý, pórovitý, sypký, hlinený).
2. Štruktúra (vo forme úlomkov a hrášku).
3. Textúrne prvky (s homogénnym alebo vrstveným zložením).
4. Hustota (od 1800 do 3200 kg/m³).

Chemické a fyzikálne vlastnosti

Chemické vlastnosti bauxitu majú široký rozsah spojený s premenlivým zložením materiálu. O kvalite ťažených minerálov však rozhoduje predovšetkým pomer obsahu oxidu hlinitého a oxidu kremičitého. Ako väčšie množstvo z prvého a menej z druhého, tým väčšia je priemyselná hodnota. Banskí inžinieri považujú takzvanú „lámavosť“ za dôležitú chemickú vlastnosť, teda to, ako ľahko možno oxidy hliníka extrahovať z rudného materiálu.

Napriek tomu, že bauxit nemá konštantné zloženie, jeho fyzikálne vlastnosti sa zmenšujú na tieto ukazovatele:

Je zaujímavé, že fyzický stav nemá nič spoločné s užitočnosťou a hodnotou bauxitu. Vysvetľuje sa to tým, že sú spracované na iný materiál, ktorého vlastnosti sa výrazne líšia od pôvodnej horniny.

Svetové zásoby a produkcia

Napriek tomu, že dopyt po hliníku sa neustále zvyšuje, zásoby jeho primárnej rudy postačujú na uspokojenie tejto potreby na niekoľko ďalších storočí, najmenej však 100 rokov výroby.

Americká geologická služba USGS zverejnila údaje, podľa ktorých svetové zásoby bauxitu dosahujú 55-75 miliárd ton. Väčšina z nich je navyše sústredená v Afrike (32 %). Oceánia tvorí 23 %, Karibik a Južná Amerika 21 %, ázijský kontinent 18 %, ostatné regióny 6 %.

Optimizmus vzbudzuje aj zavedenie procesu recyklácie hliníka, ktorý spomalí vyčerpávanie prírodných zásob primárnej hliníkovej rudy (a zároveň ušetrí spotrebu energie).

Takto vyzerala v roku 2016 desiatka krajín v ťažbe bauxitu, zastúpená rovnakým US Geological Survey.

Vietnam sa ukazuje ako veľmi sľubný a končí rok 2016 s ukazovateľom 1 500 tisíc metrických ton. Malajzia, ktorá bola v roku 2015 tretia, však výrazne obmedzila rozvoj bauxitu v dôsledku očakávaní prísnych environmentálnych zákonov a dnes je na 15. mieste vo svetovom rebríčku.

Bauxit sa zvyčajne ťaží v povrchových jamách. Na získanie pracovnej plošiny sa vrstva rudy odpáli v hĺbke 20 centimetrov a potom sa odstráni. Kusy nerastu sa drvia a triedia: odpadová hornina (tzv. „hlušina“) sa odplavuje prúdom premývacej vody a na dne spracovateľského závodu zostávajú úlomky hutnej rudy.

Najstaršie ložiská bauxitu v Rusku pochádzajú z prekambrickej éry. Nachádzajú sa vo východných Sajanoch (pole Boksonskoye). Mladšia hliníková ruda, siahajúca do stredného a vrchného devónu, sa nachádza v severnej a Južný Ural, v oblastiach Archangeľsk, Leningrad a Belgorod.

Priemyselná aplikácia

Ťažené bauxity sa delia podľa ich následného komerčného využitia na metalurgické, abrazívne, chemické, cementárske, žiaruvzdorné a pod.

Ich hlavné využitie, ktoré tvorí 85 % svetovej produkcie, má slúžiť ako surovina na výrobu oxidu hlinitého (oxid hlinitý).

Technologický reťazec vyzerá takto: bauxit sa zahrieva s lúhom sodným, potom sa filtruje, pevný zvyšok sa vyzráža a kalcinuje. Tento produkt je bezvodý oxid hlinitý, predposledná transformácia v cykle výroby hliníka.

Potom už zostáva len ponoriť do kúpeľa roztaveného prírodného alebo syntetického kryolitu a pomocou elektrolytickej redukcie izolovať samotný kov.

Prvým, kto objavil túto technológiu v roku 1860, bol francúzsky chemik Henri Saint-Clair Deville. Nahradil drahý proces, pri ktorom sa hliník vyrábal vo vákuu z draslíka a sodíka.

Ďalšou dôležitou oblasťou použitia bauxitu je použitie ako abrazíva.

Keď sa oxid hlinitý kalcinuje, výsledkom je syntetický korund, veľmi tvrdý materiál s hodnotením 9 na Mohsovej stupnici. Drví sa, oddeľuje a potom sa pridáva do brúsneho papiera a rôznych leštiacich práškov a suspenzií.

Spekaný, práškový a tavený do okrúhlych granúl, bauxit je tiež vynikajúcim brusivom na pieskovanie. Je ideálny na povrchovú úpravu a vďaka svojmu guľovitému tvaru znižuje opotrebovanie pieskovacieho zariadenia.

Ďalším dôležitým účelom bauxitu je podieľať sa ako propant (materiál, ktorý zabraňuje uzavretiu špeciálne vytvorených porúch) v procese výroby ropy pomocou hydraulického štiepenia. V tomto prípade upravené častice bauxitovej horniny odolávajú hydraulickému tlaku a umožňujú, aby trhliny zostali otvorené tak dlho, ako je potrebné na únik oleja.

Bauxit je tiež nevyhnutný na výrobu ohňovzdorných výrobkov. Pálený oxid hlinitý odolá teplotám až do 1780 C. Táto vlastnosť sa využíva ako na výrobu tehál a betónu, tak aj na tvorbu zariadení pre hutnícky priemysel, špeciálneho skla a dokonca aj ohňovzdorných odevov.

Záver

Chemici a technológovia neustále hľadajú adekvátne náhrady za bauxit, ktoré by svojimi vlastnosťami neboli horšie. Výskum odhalil, že ílovité materiály, elektrárenský popol a ropná bridlica možno použiť na výrobu oxidu hlinitého.

Náklady na celý technologický reťazec sú však mnohonásobne vyššie. Karbid kremíka sa dobre osvedčil ako brúsny a syntetický mullit ako žiaruvzdorný materiál. Vedci dúfajú, že pred časom úplného vyčerpania prírodné zdroje bauxit nájde ekvivalentnú náhradu.