Боксит

Основным рудным сырьем для производства алюминия являются бокситы. Боксит – это горная порода, состоящая в основном из гидроксида алюминия, оксидов и гидроксидов железа, а также из кварца, двуокиси титана, и примеси минералов многих других элементов. В мире на сегодняшний день около 95% глинозема получают именно из бокситов.

Средний химический состав бокситов:

Al₂O₃ 30-80%; Fe₂O₃ < 50%; SiO₂ < 20%; TiO₂ < 10%; CaO < 5%.

О качестве бокситов судят по содержанию глинозема Al₂O₃ и кремнезема SiO₂. Чем больше глинозема и меньше кремнезема, тем лучше боксит. Для этого служит важнейшая характеристика бокситов - кремневый модуль - соотношениеAl₂O₃/SiO₂; чем он выше – тем выше качество боксита. Для богатых руд он равен 10-15, для бедных 3-4. Практикой установлено, что различные по качеству бокситы целесообразно перерабатывать разными методами.

Минералогический состав бокситов.

В состав бокситов входит до 100 минералов, содержащих свыше 40 химических элементов. Основные элементы:

1-й и основной минерал – это глинозем (Al₂O₃). В бокситах глинозем в основном находится в гидроксидах. В зависимости от того, в какой форме находится глинозем в боксите, различают 4 группы бокситов:

1) Корундовые бокситы Al₂O₃

2) Гиббситовые бокситы - Al(OH)₃

3) Диаспор-бемитовые бокситы – в виде AlOOH

4) Смешанные бокситы – гиббсит-бемитовые бокситы – в виде смеси Al(OH)₃ и AlOOH

Самым легковскрываемым бокситом является гиббситовый. Самым трудновскрываемым – диаспор-бемитовый.

2-й основной минерал - кремнезем – SiO₂.

3-я группа минералов - железосодержащие минералы. Оксиды, гидроксиды железа, карбонаты железа, силикаты железа (шамуазит – 4FeO*Al₂O₃*3SiO₂*4H₂O), сульфиды и сульфаты железа.

4-й – диоксид титана, TiO₂. В чистом виде – минералы анатаз, брукит, рутил.

5 – минералы, содержащие углекислоту. Кальцит – CaCO₃.

6 – органические вещества

7 – минералы серы

8 – минералы фосфора

9 – минералы, содержащие щелочь

10 – малые примеси (Mo, Ni, Cr, Zn, Cu, W, Ga, Sc)

Нефелин. (Na,K)₂O*Al₂O₃*2SiO₂*2H₂O

Нефелин – это высококремнистое сырье. Нефелин экономически выгодно перерабатывать лишь комплексно, так как содержание глинозема в нем не очень высокое – до 28%, кроме того, для того чтобы переработать нефелины методом спекания, они должны содержать не более 5% Fe₂O_3. Поэтому эти руды необходимо обогащать. Для обогащения могут быть использованы методы магнитной сепарации и флотации. Разработана технологическая схема, позволяющая получать из нефелина глинозем Al₂O₃, соду Na₂CO₃, поташ K₂CO₃, цемент, редкие металлы.

Алунит. (Na,K)₂SO₄*Al₂(SO₄)₃*4Al(OH)₃

Это комплексное сырье. Разработана схема получения из него глинозема, сульфатов натрия и калия, серной кислоты, редких металлов и элементарной серы. Эти руды перед металлургической переработкой обогащают флотацией.

Каолин Al₂O₃*2Н₂O*2SiO₂

Каолин – это белая огнеупорная глина, содержащая небольшое количество примесей. Это сырье является низкокачественным, несмотря на то, что содержание Al₂O₃ около 37%. Но при этом содержание SiO₂ - до 60%. Т.е. это очень высококремнистое сырье Для производства глинозема пригодны лучшие сорта каолина, содержащие 36-39% Al₂O_3.

Производство алюминия складывается из двух процессов:

1. Производство глинозема A1₂О₃ из бокситов или нефелинов,

2. Производство алюминия из глинозема.

К этим двум основным процессам непосредственно примыкают еще два процесса: производство криолита (3NaF*A1F₃) и фтористых солей, в расплаве которых идет электролиз алюминия, и производство угольных изделий. Эти продукты изготавливаются по довольно сложным технологиям, поэтому современная алюминиевая промышленность включает в себя, по существу, 4 производства: глинозема, криолита, электродов и производство алюминия из глинозема.