Характеристика и месторождения алюминиевых руд

29.01.2017

Бокситы. Боксит — важнейшая алюминиевая руда — представляет собой сложную горную породу вторичного происхождения. Алюминий находится в нем главным образом в виде гидроокисей алюминия (диаспора, бемита и гидраргиллита). Кроме того, в состав бокситов входят: железо в виде водных и безводных окислов, карбонатов, силикатов; кремний в виде кварца, опала и каолинита; титан в виде рутила, анатаза и титаномагнетитa. В бокситах могут присутствовать также карбонаты кальция и магния, соединения фосфора, серы, хрома и других элементов. В незначительных количествах в бокситах часто присутствуют соединения редких элементов: ванадия, галлия, циркония, ниобия и др.
Химический состав бокситов, а также их физические свойства весьма различны.
Содержание Al2O3 в них колеблется от 28—30% до 60—70%, SiO2 — от десятых долей процента до 20%, Fе2O3 — от 10 до 60%. Характерным свойством бокситов является чрезвычайная дисперсность составных частей, нередко приближающаяся к дисперсности коллоидов.
По внешнему виду бокситы похожи на глину. Цвет их меняется от белого до темнокрасного; чаше всего он красный с различными оттенками. Структура бокситов может быть плотной и пористой. Удельный вес их колеблется от 1,2 (для пористых, маложелезистых) до 3,5 (для плотных, каменистых); твердость колеблется от 2 до 7.
При определении качества бокситов прежде всего обращают внимание на содержание в них глинозема и кремнезема. Чем выше содержание Al2O3 и ниже содержание SiO2 в боксите, тем выше его качество при прочих равных условиях. В зависимости от содержания кремнезема бокситы подразделяют на низкокремнистые и высококремнистые.
В зависимости от того, в какой минералогической форме присутствует глинозем в бокситах, они могут быть подразделены на диаспоровые, бемитовые, гидраргиллитовые и смешанные. В смешанных бокситах находятся одновременно две или три формы гидроокиси алюминия.
Минералогическая форма, в которой присутствует глинозем в бокситах, оказывает влияние на процесс извлечения из них глинозема. Из гидраргиллитовых бокситов глинозем извлекается значительно легче, чем из бемитовых, в свою очередь, из бемитовых бокситов глинозем извлекается легче, чем из диаспоровых.
В Советском Союзе обнаружен ряд крупных месторождений бокситов.
Первое месторождение было открыто в 1916 г. в Тихвинском районе Ленинградской области. Глинозем в тихвинских бокситах находится в основном в виде бемита, в меньшей степени и виде гидраргиллита. Химический состав и физические свойства тихвинских бокситов весьма разнообразны. Тихвинские бокситы имеют повышенное содержание SiO2, что снижает их качество.
Средний химический состав тихвинских бокситов можно характеризовать следующими данными: Аl2О3 — 47,7%; Fе2О3 — 17,2%; SiO2 — 13,2%; TiO2 — 2,6%; CaO — 3,9%; потери при прокаливании (п. п. п.) — 15,4%.
В 1930 г. геологом Архангельским были обнаружены бокситы на Среднем Урале, в районе г. Каменск-Уральского. В настоящее время на Среднем Урале разведано несколько месторождений бокситов гидраргиллитового типа, характеризующихся сравнительно низким содержанием глинозема (в среднем 32%) и повышенным содержанием кремнезема (до 9%).
В 1931 г. мощные месторождения бокситов были разведаны на Северном Урале в районе г. Богословска. Глинозем в этих бокситах находится в виде диаспора и бемита. Северо-уральские бокситы характеризуются высоким содержанием глинозема, низким содержанием кремнезема и относятся к высокосортным.
Средний химический состав основной массы этих бокситов следующий: Al2O2 — 49—59%; Fe2O3 — 21—24%; SiO2 — 3—7%; TiO2 — 2,0%, п. п. п.— 11%.
В 1935 г. были обнаружены месторождения бокситов на Южном Урале в Челябинской области и Башкирской АССР. Глинозем в них находится в виде диаспора и бемита. Они характеризуются высоким содержанием глинозема, сравнительно низким содержанием кремнезема и также относятся к высокосортным бокситам. По химическому составу южно-уральские бокситы близки к северо-уральским, но имеют более высокое содержание кремнезема (в среднем 5—7%).
В последнее время ряд месторождений бокситов был открыт советскими геологами в Западной и Восточной Сибири: салаирские бокситы — в Алтайском крае, татарские бокситы — в Красноярском крае, боксонские бокситы — в Бурят-Монгольской АССР и др.
По Государственному общесоюзному стандарту добываемые у нас бокситы подразделяются на 10 марок (табл. 3).
Характеристика и месторождения алюминиевых руд

Нефелин. Нефелин входит в состав апатито-нефелиновой породы. Огромные запасы этой породы были обнаружены в 1921 г. на Кольском полуострове, в Хибинских горах. Основными компонентами апатито-нефелиновой породы являются апатит 3Ca3(PO4)2*CaF2 и нефелин (Na, К)2O*Al2O3*2SiO2.
С целью разделения этих компонентов породу подвергают флотационному обогащению. При этом получают апатитовый концентрат, который служит сырьем для получения фосфорных удобрений, и нефелиновый концентрат, являющийся сырьем для получения глинозема. Содержание нефелина в нефелиновом концентрате достигает 95%.
Средний химический состав нефелинового концентрата характеризуется следующими данными: 20—30% Al2O3; 43—44% SiO2; 3—4% Fe2O3; 2—3% CaO и 20% Na2O+K2O.
Нефелин входит также в состав щелочных горных пород, называемых нефелиновыми сиенитами и представляющих собой смесь сложных кремнеземсодержащих минералов. Большие запасы нефелиновых сиенитов обнаружены в Сибири и на Урале.
Нефелин, кроме Al2O3, содержит другие ценные составляющие — Na2O+K2O — и является комплексным сырьем. Поэтому переработка его является экономически выгодной, несмотря на сравнительно низкое содержание глинозема.
Алуниты. Алунит входит в состав алунитовой породы, крупные месторождения которой обнаружены в Азербайджанской ССР(Загликское), Казахской CCP (Акташское) и Узбекской CCP (Чушсайское). В минералогическом отношении алунит представляет собой основной сульфат алюминия и калия (или натрия) K2SO4*Al2(SO4)3 4Аl(OH)3.
Образовались алуниты в результате воздействия на алюмосиликаты горячих сернокислых вод.
Содержание Al2O3 в алунитовой породе составляет в среднем всего 20—22%, но в ней содержатся и другие ценные составляющие: серный ангидрид SO3 (20—21 %) и щелочь Na2O+K2O (4—5%). Следовательно, алуниты, как и нефелины, являются комплексным сырьем.
Глины. Глины являются наиболее распространенной глиноземсодержащей горной породой. Образовались они в результате выветривания полевых шпатов. В СССР имеется ряд крупных месторождений высококачественных глин на Урале, Украине, в Ленинградской и Московской области, в Сибири и др.
Алюминий находится в глинах в виде водного алюмосиликата-каолинита (Al2O3*2SiО2*2Н2О). Качество глины как алюминий содержащего сырья определяется прежде всего содержанием каолинита. Глины, которые почти исключительно состоят из каолинита с незначительным содержанием примесей, называют каолинами. Они содержат 36—39% Al2O3 и могут служить сырьем для получения глинозема.
В настоящее время каолины используют для получения кремнеалюминиевого сплава — силикоалюминия путем непосредственного их восстановления.
Кианиты. Ценным сырьем для получения силикоалюминия служит кианит (Al2O3*SiO2), являющийся составной частью кианитовых пород, из которых он может быть выделен. Огромные запасы кианитовой породы находятся на Кольском полуострове и в Северной Карелии.
Крупные месторождения бокситов имеются в странах народной демократии — Венгрии, Румынии. Значительны запасы бокситов в Китае.
Венгерские бокситы содержат 57—62% Al2O3, 2—7% SiO2, 18—20% Fe2O3; румынские — 55—65% Al2O3, 2—6% SiO2, 20—30% Fe2O3; югославские — 48—51% Al2O3, 1—4% SiO2, 20—24% Fe2O3. Кроме того, в бокситах содержится от 2.5 до 3,5% TiO2, потери при прокаливании составляют в них от 10 до 24%.
Бокситы Китайской народной республики содержат 50—59% Al2O3 и сравнительно высокое количество кремнезема.
Выявленные запасы бокситов в капиталистических странах, по данным на 1952 г., составляют примерно 1,6 млрд. т.
В Европе крупные месторождения бокситов находятся во Франции и Греции. Важное значение имеют также месторождения Испании. Крупные месторождения бокситов имеются в США. В Южной Америке весьма значительные месторождения бокситов разведаны в Британской и Нидерланской Гвиане, в Бразилии и на Антильских островах (Ямайка, Гаити и Доминиканская Республика).
В Азии месторождения промышленного значения имеются в Индии, на Индо-Китайском полуострове, в Малайе, на острове Борнео и нa Каролинских островах.
В Африке значительные запасы бокситов найдены в Гане и во Французской Гвинее.
Добыча бокситов в капиталистических странах составляет свыше 10 млн. т в год. Основными районами добычи бокситов являются Нидерландская Гвиана, Британская Гвиана, США, Ямайка и Франция.
Бокситы Франции содержат 57—62% Al2O3, 3—5% SiO2, 18—26 /о Fe2Os; CШA — 57—60% Al2O3, 4—7% SiO2, 2—7% Fe2O3; Нидерландской Гвианы — 60—61% Al2O3, 2—2,5% SiO2, 2,5—3,0% Fe2O3; Британской Гвианы — 59—60% Al2O3, 1,6—2,0% SiO2, 5-6% Fe2O3; Ямайки — 46,4—50,3%, Al2O3, 0,4—3,5% SiO2, 17,6—22,8% Fe2O3; Греции — 56—59% Al2O3, 3—7% SiO2, 16— 21% Fe2O3. Кроме того, в бокситах содержится от 2,0 до 5% TiO2, потери при прокаливании составляют в них от 10 до 31,0%.