Химическая формула боксита. Общая характеристика бокситов

По минералогическому составу бокситы разделяют на: 1) моногидратные – бёмитовые и диаспоровые, 2) тригидратные – гиббситовые и 3) смешанные. В этих типах руд могут присутствовать как моногидраты, так и тригидраты глинозема. В некоторых месторождениях наряду с тригидратом присутствует безводный глинозем (корунд).

Бокситы месторождений Восточной Сибири по возрасту, генезису, внешнему виду и минералогическому составу относятся к двум совершенно различным типам. Первый представляет собой своеобразные аргиллитоподобные метаморфизованные породы с неясно выраженной бобовой микроструктурой, а второй – имеет типичную бобовую структуру.

Основными компонентами бокситов являются окислы алюминия, железа, титана и кремния; окислы магния, кальция, фосфора, хрома и серы содержатся в количествах от десятых долей процента до 2%. Содержание окислов галлия, ванадия и циркония составляет тысячные доли процента.

Кроме Al 2 O 3 для бёмит-диаспоровых бокситов Восточной Сибири характерно высокое содержание SiO 2 и Fe 2 O 3 , а иногда и двуокиси титана (гиббситовый тип).

Технические требования на боксит регулируются ГОСТом, которым нормируется содержание глинозема и его отношение к кремнезему (кремневый модуль). Кроме того, ГОСТом предусматривается содержание в бокситах вредных примесей, таких как сера, окись кальция, фосфор. Эти требования в зависимости от способа переработки, типа месторождения и его технико-экономических условий для каждого месторождения могут изменяться.

В диаспор-бёмитовых бокситах Восточной Сибири характерная бобовая структура наблюдается в основном лишь под микроскопом, причем цементирующий материал преобладает над бобовинами. Среди бокситов этого типа выделяются две основные разновидности: диаспор-хлоритовая и диаспор-бёмит-гематитовая.

В месторождениях гиббситового типа преобладают бокситы с типичной бобовой структурой, среди которых выделяются: плотные, каменистые и выветрелые, разрушенные, именуемые рыхлыми. Кроме каменистых и рыхлых бокситов, значительную часть составляют глинистые бокситы и глины. Бобовая часть каменистых и рыхлых бокситов сложена в основном гематитом и магнетитом. Размеры бобовин от долей миллиметра до сантиметра. Цементирующая часть каменистых бокситов, а также разности бокситов сложены тонкозернистыми и тонкодисперсными глинистыми минералами и гиббситом, обычно окрашенными гидроокислами железа в красновато-бурые цвета.

Основными породообразующими минералами бокситов диаспор-бёмитового типа являются хлорит-дафнит, гематит, диаспор, бёмит, пирофиллит, иллит, каолинит; примеси – серицит, пирит, кальцит, гипс, магнетит, циркон и турмалин. Наличие хлорита, а также высококремнеземистых алюмосиликатов – иллита и пирофиллита обусловливает высокое содержание в бокситах кремнезема. Размеры зерен минералов от долей микрона до 0,01 мм. Минералы в бокситах находятся в тесной ассоциации, образуя тонкодисперсные смеси, и только в отдельных участках и тонких прослоях некоторые минералы образуют обособления (хлорит) или бобовины. Кроме того, часто наблюдаются различные замещения и изменения минералов, обусловленные процессами выветривания и метаморфизма.

Породообразующими минералами бокситов гиббситового типа являются тригидрат алюминия – гиббсит, гематит (гидрогематит), гётит (гидрогётит), маггемит, каолинит, галлуазит, гидрослюды, кварц, рутил, ильменит и безводный глинозем (корунд). Примеси представлены магнетитом, турмалином, апатитом, цирконом и др.

Основной минерал глинозема – гиббсит – наблюдается в виде тонкодисперсной, слабораскристаллизованной массы и реже сравнительно крупных (0,1–0,3 мм) кристаллов и зерен. Тонкодисперсный гиббсит обычно окрашен гидроокислами железа в желтоватые и бурые цвета и под микроскопом почти не поляризует. Крупные зерна гиббсита характерны для каменистых бокситов, где они образуют крустификационные каемки вокруг бобовин. Гиббсит тесно ассоциирует с глинистыми минералами.

Минералы титана представлены ильменитом и рутилом. Ильменит присутствует как в цементирующей части бокситов, так и в бобовой в виде зерен размером от 0,003–0,01 до 0,1–0,3мм. Рутил в бокситах тонкодисперсный размером от долей до 3–8 мк и

2. Изучение вещественного состава

При изучении вещественного состава бокситов, как следует из изложенного, мы имеем дело с аморфными, тонкодисперсными и тонкозернистыми минералами, находящимися в тесных парагенетических срастаниях и почти всегда окрашенных окислами и гидроокислами железа. Поэтому, чтобы произвести качественный и количественный минералогический анализ бокситов, необходимо использовать различные методы исследования.

От исходной пробы руды, измельченной до –0,5 или –1,0 мм, берут навески: одну –10 г для минералогического, вторую –10 г для химического и третью –5 г для термического анализов. Пробы диаспор-бёмитовых бокситов измельчают до 0,01–0,07 мм и гиббситовых – до 0,1–0,2 мм.

Минералогический анализ измельченной пробы производится после предварительного ее обесцвечивания, т. е. растворения окислов и гидроокислов железа в щавелевой и соляной

кислотах или спирте, насыщенном хлористым водородом. При наличии карбонатов пробы вначале обрабатываются уксусной кислотой. В полученных растворах определяются химическим путем содержания окислов железа, алюминия, кремния и титана.

Минералогический состав нерастворимого остатка можно исследовать разделением в тяжелых жидкостях после предварительной дезинтеграции и отмучивания и разделением в тяжелых жидкостях без предварительного отмучивания.

Для более полного изучения глинистых минералов применяется отмучивание (I вариант), при этом глинистые фракции могут исследоваться другими методами анализа (термическим, рентгеноструктурным) и без разделения в тяжелых жидкостях. Вариант II анализа наиболее быстрый, но менее точный.

Ниже описываются основные операции и методы анализов, применяемые при изучении вещественного состава бокситов.

Изучение под микроскопом производится в прозрачных и полированных шлифах и в иммерсионных препаратах. При лабораторном исследовании всему комплексу анализов должно предшествовать изучение бокситов в шлифах. По шлифам, приготовленным из различных образцов бокситов, выясняются минералогический состав, степень дисперсности минералов, взаимоотношение минералов друг с другом, степень выветрелости, структура и т, д. В полированных шлифах изучаются минералы окислов и гидроокислов железа, ильменит, рутил и другие рудные минералы. При этом надо учитывать, что минералы окислов и гидроокислов железа почти всегда находятся в тесной связи с глинистыми и минералами глинозема, поэтому, как показали наши исследования, их оптические свойства не всегда совпадают с данными эталонных образцов.

При исследовании минералогического состава бокситов, особенно их рыхлых разновидностей, широко используется иммерсионный метод. В иммерсионных препаратах минералогический состав изучается главным образом по оптическим свойствам минералов, а также определяется количественное соотношение минералов в пробе.

Изучение бокситовых пород под микроскопом в прозрачных и полированных шлифах и иммерсионных препаратах необходимо проводить при максимальных увеличениях. Даже при этом не всегда удается выяснить необходимые морфологические и оптические свойства минералов, характер их тонких срастаний. Эти задачи решаются только при одновременном применении электронно-микроскопического и электронографического методов исследования.

Отмучивание применяется для отделения сравнительно крупнозернистых фракций от тонкозернистых, требующих иных методов изучения. Для окрашенных бокситов (бурых, зеленоватых) этот анализ проводится только после обесцвечивания. Наиболее тонкозернистые бокситы, плотно сцементированные, отмучивают после предварительной дезинтеграции.

Дезинтеграция обесцвеченной пробы производится кипячением с пептизатором в колбочках Эрленмейера с обратным холодильником. В качестве пептизатора можно применять целый ряд реактивов (аммиак, жидкое стекло, сода, пирофосфат натрия и др.). Соотношения жидкого и твердого принимаются такими же, как и для глин. В отдельных случаях, как, например, в диаспор-бёмитовых бокситах, даже с помощью пептизатора дезинтеграция полностью не происходит. Поэтому не дезагрегированная часть дополнительно дотирается в ступке при легком нажиме резиновым пестиком.

Существуют различные методы отмучивания. Для глинистых пород они наиболее полно описаны М. Ф. Викуловой. Отмучивание бокситовых проб нами проводилось в литровых стаканах, как описано И. И. Горбуновым. На стенках делаются метки: верхняя – для 1 л, ниже от нее на 7 см – для слива частиц <1 мк и на 10 «г ниже литровой отметки – для слива частиц > 1 мк. Отмученная жидкость сливается с помощью сифона: верхний 7-сантиметровый слой через 24 ч (частицы менее 1 мк), 10-сантиметровый слой через 1 ч 22 мин (частицы 1–5 мк) и через 17 мин 10 сек (частицы 5–10 м.к). Фракции крупнее 10 мк рассеиваются на ситах. Для предотвращения засасывания суспензии с глубины ниже расчетного уровня на нижний конец сифона, опускаемого в суспензию, одевается наконечник конструкции В. А. Новикова.

Из фракции размером менее 1 мк или 5 мк в отдельных случаях с помощью суперцентрифуги (со скоростью вращения 18–20 тыс. об/мин) можно выделять фракции, обогащенные частицами размером в сотые доли микрона. Это достигается изменением скорости подачи суспензии в центрифугу. Принцип действия и применение суперцентрифуги для гранулометрического анализа описаны К. К. Никитиным.

Гравитационный анализ для бокситовых пород производится на электрических центрифугах при 2000–3000 об/мин в жидкостях удельного веса 3,2; 3,0; 2,8; 2,7; 2,5.

Разделение на мономинеральные фракции проб центрифугированием в тяжелых жидкостях без предварительного отмучивания почти не достигается. Тонкие классы (1–5 мк) даже после отмучивания плохо разделяются в тяжелых жидкостях. Происходит это, по-видимому, из-за высокой степени дисперсности, а также тончайших срастаний минералов. Таким образом, перед гравитационным анализом необходимо отмучиванием разделить пробы на классы. Тонкие классы (1–5 мк и иногда 10 мк изучаются термическим, рентгеноструктурным, микроскопическим и другими методами без разделения в тяжелых жидкостях. Из более крупных фракций в тяжелых жидкостях можно отделить диаспор от бёмита (жидкость удельного веса 3,0), пирит, ильменит, рутил, турмалин, циркон, эпидот и др. (в жидкости удельного веса 3,2), бёмит до гиббсита и каолинита (жидкость удельного веса 2,8), гиббсит от каолинита (жидкость удельного веса 2,5).

Необходимо отметить, что для лучшего разделения в тяжелых жидкостях обесцвеченные пробы или фракции после отмучивания не высушивают досуха, а заливают тяжелой жидкостью во влажном состоянии, так как высушенная проба может терять способность к диспергированию. Применение гравитационного анализа при изучении минералогического состава бокситов детально описано Е. В. Рожковой и др.

Термический анализ является одним из основных методов исследования бокситовых проб. Как известно, бокситы, сложены минералами, содержащими воду. В зависимости от изменения температуры в пробе происходят различные фазовые превращения, сопровождающиеся выделением или поглощением тепла. На этом свойстве бокситов основано применение термического анализа. Сущность метода и приемы работы описаны в специальной литературе.

Термический анализ производится различными методами, чаще всего пользуются методом кривых нагреваний и методом обезвоживания. В последнее время сконструированы установки, на которых одновременно записываются кривые нагревания и обезвоживания (потеря в весе). Термические кривые снимаются как для исходных проб, так и для отдельно выделенных из них фракций. Для примера приводятся термические кривые зеленовато-серой хлоритовой разновидности диаспорового боксита и отдельных его фракций. Здесь на термической кривой диаспоровой фракции II хорошо выражен

эндотермический эффект при температуре 560°, которому соответствуют эндотермические эффекты на кривых I и III при температурах 573 и 556°. На кривой нагревания глинистой фракции IV эндотермические остановки при 140, 652 и 1020° соответствуют иллиту. Эндотермическая остановка при 532° и слабые экзотермические эффекты при 816 и 1226° можно объяснить наличием небольшого количества каолинита. Таким образом, эндотермический эффект при 573° на исходной пробе (кривая I ) соответствует как диаспору, так и каолиниту, а при 630° – иллиту (652° на кривой IV) и хлориту. При полиминеральном составе пробы происходит наложение термических эффектов, в результате нельзя получить ясного представления о составе исходной породы без анализа составляющих частей или фракций.

В гиббситовых бокситах минералогический состав по термическим кривым определяется значительно проще. На всех термограммах отмечается эндотермический эффект в интервале от 204 до 588 ° с максимумом при 288–304°, указывающий на наличие гиббсита. В этом же интервале температур теряют воду гидроокислы железа-гётит и гидрогётит, но так как количество воды в них примерно в 2 раза меньше, чем в гиббсите, то на глубину эффекта, соответствующую гидроокислам железа, будет оказывать влияние количество гиббсита. Второй эндотермический эффект в интервале 500–752° с максимумом при 560–592° и соответствующий ему экзотермический эффект при 980–1020° характеризуют каолинит.

Присутствующие в небольших количествах в исследуемых бокситах галлуазит и мусковит на термограммах не отражаются, если не считать небольшой эндотермический эффект при 116–180°, принадлежащий, по-видимому, галлуазиту. Причиной этого являются небольшие содержания указанных минералов и наложение ряда эффектов. Кроме того, если в пробах присутствуют каолинит и слюды, то, как известно даже незначительная примесь каолинита в слюде на термограммах выражается каолинитовым эффектом.

Определение количества гиббсита можно производить по площадям первого эндотермического эффекта. Измерение площадей производится планиметром. За эталон можно принять наиболее обогащенную гиббситом пробу с максимальным содержанием глинозема и воды, наименьшим – кремнезема и окислов железа. Величина А1 2 О 3 гиббсита в других пробах определяется из расчета

где X - величина определяемого гиббситового А1 2 O 3 ;

S -площадь эндотермического гиббситового эффекта исследуемой пробы на термограмме, см 2 ,

А - содержание А1 2 O 3 эталонной пробы гиббcита;

К - площадь эталонной пробы на термограмме, см 2 .

Зависимость величин площадей эндотермического эффекта от содержания гиббсита можно выразить графически. Для этого по оси абсцисс откладываются содержания А1 2 O 3 в процентах, а по оси ординат – соответствующие площади в квадратных сантиметрах. Измерив площадь эндотермического эффекта, соответствующую гиббситу на кривой, можно подсчитать по графику содержание А1 2 O 3 в исследуемой пробе.

Метод обезвоживания основан на том, что минералам, содержащим воду, при определенных температурах свойственны потери в весе. По потерям в весе определяют количество минерала в пробе. В некоторых случаях, особенно когда температурные интервалы дегидратации минералов перекрываются, данный метод малонадежен. Поэтому его следует применять одновременно с регистрацией кривых нагревания, хотя такой комбинированный метод не всегда доступен из-за отсутствия специальных установок.

Наиболее простой метод определения потерь в весе разработан в ВИМСе. Для этого нужно иметь сушильный шкаф, муфель, термопару, торзионные весы и др. Метод работы, ход анализа и результаты его применения для глин и бокситов подробно описаны В. П. Астафьевым.

Пересчет потерь в весе при нагревании в каждом температурном интервале можно проводить не на количество минерала, как рекомендует В. П. Астафьев, а на количество А1 2 О 3 . содержащегося в этом минерале. Полученные результаты можно сопоставлять с данными химического анализа. Рекомендуемая 2-часовая выдержка при 300° для проб, обогащенных гиббситом, оказывается недостаточной. Проба достигает постоянного веса в течение 3–4 часового нагревания, т. е. когда выделится вся гиббситовая вода. В глинистых же разностях, бедных гиббситом, обезвоживание его при 300° происходит полностью за 2 ч. Потери в весе проб при различных температурах можно выразить графически, если по оси абсцисс отложить значения температур (от 100 до 800°), а по оси ординат – соответствующие им потери в весе (Н 2 О) в процентах. Результаты количественного определения минералов по методу В. П. Астафьева, обычно хорошо совпадают с результатами термического анализа по площадям эффектов и с пересчетом на минеральный состав химического анализа проб.

Химический анализ дает первое представление о качестве бокситов при исследовании их вещественного состава.

Весовое отношение глинозема к кремнезему определяет величину кремневого модуля, который является критерием качества бокситов. Чем больше этот модуль, тем лучше качество бокситов. Величина модуля для бокситов колеблется от 1,5 до 12,0. Соотношение содержания глинозема и потери в весе при прокаливании (п. п. п.) дает некоторое представление о типе боксита. Так, в гиббситовых бокситах потеря при прокаливании значительно выше, чем в диаспор-бёмитовых. В первых она колеблется в пределах от 15 до 25%, а во вторых – от 7 до 15%. Потеря при прокаливании в бокситах обычно принимается за количество Н 2 O, так как SO 3 , CO 2 и органическое вещество лишь в редких случаях встречаются в больших количествах. В диаспор-бёмитовых бокситах в виде примеси присутствуют кальцит и пирит. Сумма SO 3 и СO 2 в них составляет 1–2%. В бокситах гиббситового типа иногда присутствует органическое вещество, но количество его не превышает 1%. Для этого типа бокситов характерны высокие содержания окиси железа (10–46%) и двуокиси титана (2–9%). Железо представлено в основном в виде окиси и входит в состав гематита, гётита, магнетита и их гидратных форм. В диаспор-бёмитовых бокситах присутствует закисное железо, содержание которого колеблется от 1 до 17%. Высокое содержание его обусловлено наличием хлорита и в небольших количествах пирита. В бокситах гиббситового типа закисное железо входит в состав ильменита.

Наличие щелочей может указывать на присутствие в бокситовой породе слюд. Так, в диаспор-бёмитовых бокситах сравнительно высокое содержание щелочей (K 2 O+Na 2 O = 0,5–2,0%) объясняется наличием гидрослюд типа иллита. Окислы кальция и магния могут входить в состав карбонатов, глинистых минералов и хлорита. Содержание их обычно не превышает 1–1,5%. Хром и фосфор также составляют незначительную примесь в бокситах. Другие элементы-примеси Cr, Mn, Cu, Pb, Ni, Zn, As, Co, Ba, Ga, Zr, V в бокситах присутствуют в ничтожных количествах (тысячные и десятитысячные доли процента).

При исследовании вещественного состава бокситов также производится химический анализ отдельных мономинеральных фракций. Например, в бёмит-диаспоровых и гиббситовых фракциях определяют содержание глинозема, потери при прокаливании и примеси – кремнезем, окислы железа, магния, ванадия, галлия и двуокиси титана. Фракции, обогащенные глинистыми минералами, анализируются на содержание кремнезема, суммы щелочей, глинозема, окислов кальция, магния, железа и потерь при прокаливании. Высокие содержания кремнезема при наличии щелочей в глинистых фракциях из диаспор-бёмитовых бокситов указывают на присутствие гидрослюд типа иллита. В глинистых фракциях каолинит-гиббситовых бокситов, если отсутствуют щелочи и минералы свободного кремнезема, высокое содержание SiO 2 может указывать на высокую кремнеземистость каолинита.

По данным химического анализа, можно производить пересчет на минеральный состав. Химический анализ мономинеральных фракций пересчитывается на молекулярные количества, по которым вычисляются химические формулы исследуемых минералов. Пересчет химического состава бокситов на минералы производится для контроля других методов или как дополнение к ним. Например, если в пробе основными кремнеземсодержащими минералами являются кварц и каолинит, то, зная количество кварца, определяют оставшуюся часть кремнезема, связанного в каолините. Исходя из количества кремнезема, приходящегося на каолинит, можно подсчитать количество глинозема, необходимого для увязки его в формулу каолинита. По общему содержанию каолинита можно определить количество А1 2 O 3 , находящегося в виде гидратов глинозема (гиббсита или других). Например, химический состав боксита: 51,6% А1 2 O 3 ; 5,5% SiO 2 ; 13,2% Fe 2 O 3 ; 4,3% TiO 2 ; 24,7% п. п. п.; сумма 99,3%. Количество кварца в пробе 0,5%. Тогда количество SiO 2 в каолините будет равно разнице между общим содержанием его в пробе (5,5%) и SiO 2 кварца (0,5%), т. е. 5,0%.

а количество А1 2 О 3 , приходящегося на 5,0% SiО 2 каолинита, будет

Разница между общим содержанием А1 2 О 3 в породе (51,6) и А1 2 О 3 , приходящимся на каолинит (4,2), составляет Ai 2 О 3 гидратов глинозема, т. е. 47,4%. Зная, что в исследуемых бокситах минералом гидрата глинозема является гиббсит, по полученному для гидратов глинозема количеству А1 2 О 3 (47,4%) подсчитываем количество гиббсита, исходя из теоретического его состава (65,4% А1 2 О 3 ; 34,6% Н 2 О). В данном случае по количеству глинозема оно будет равно

Полученные данные можно контролировать по потере в весе при прокаливании, которая принимается здесь за количество Н 2 О. Так, для увязки А1 2 О 3 =47,4% в гиббсит необходимо

По химическому анализу общее содержание Н 2 0 в пробе 24,7 (п. п. п.), т. е. примерно совпадает с содержанием Н 2 0 в гиббсите. В таком случае на другие минералы (каолинит, гидроокислы железа) не остается воды. Следовательно, количество глинозема, равное 47,4%, кроме тригидрата включает в себя еще какое-то количество моногидрата или безводного глинозема. Приведенный пример показывает лишь принцип пересчета. В действительности же большинство бокситов более сложно по минералогическому составу. Поэтому при пересчете химического анализа на минералогический используются данные и других анализов. Например, в гиббситовых бокситах количество гиббсита и глинистых минералов следует подсчитывать по данным обезвоживания или термического анализа с учетом их химического состава.

Однако, несмотря на сложность минералогического состава, для некоторых бокситов возможен пересчет химического состава на минералогический.

Фазовый химический анализ. Основные принципы химического фазового анализа бокситов изложены в книге В. В. Доливо-Добровольского и Ю. В. Клименко. При изучении бокситов в Восточной Сибири выяснилось, что этот метод в каждом конкретном случае требует некоторых изменений и усовершенствований. Объясняется это тем, что породообразующие минералы бокситов, в особенности глинистые, имеют широкие пределы растворимости в минеральных кислотах.

Химический фазовый анализ для исследования бокситов проводится главным образом в двух вариантах: а) неполный химический фазовый анализ (избирательное растворение одного или группы минералов) и б) полный химический фазовый анализ.

Неполный химический фазовый анализ выполняется, с одной стороны, с целью предварительной обработки проб для последующего изучения нерастворимых остатков под микроскопом, термическим, рентгеноструктурным и другими анализами, с другой – для количественного определения одного или двух компонентов. Количество минералов определяется по разности весов до и после растворения или по пересчету химического состава растворенной части пробы.

С помощью избирательного растворения определяется количество окислов и гидроокислов железа (иногда хлорита). Вопрос обезжелезивания бокситов подробно освещен в работах ВИМСа . В бокситах диаспор-бёмитового типа окислы железа и хлориты растворяются в 6 н. НСl. В гиббситовых бокситах гидроокислы и окислы железа максимально (90–95%) извлекаются в раствор при растворении в спирте, насыщенном хлористым водородом (3 н.), при Ж: Т = 50. При этом в раствор переходит 5–10% глинозема от общего количества его в бокситах, а двуокиси титана до 40%. Обесцвечивание бокситов можно проводить в 10%-ной щавелевой кислоте при нагревании на водяной бане в течение 3–4 ч при Ж: Т= 100. В этих условиях меньше растворяются титансодержащие минералы (около 10-15% TiO 2), но больше извлекается в раствор глинозема (25–40%), при извлечении окислов железа на 80–90%. Таким образом, для максимального сохранения минералов титана при обесцвечивании бокситов нужно пользоваться 10%-ной щавелевой кислотой, а для сохранения минералов глинозема – раствором спирта, насыщенного хлористым водородом.

Карбонаты (кальцит), присутствующие в некоторых бокситах, растворяются в 10%-ной уксусной кислоте при нагревании в течение 1 ч при Ж: Т=100 (см. главу «Медистые песчаники»). Растворение их должно предшествовать обесцвечиванию бокситов.

Неполный химический фазовый анализ применяется также для количественного определения минералов глинозема. Существует несколько методов их определения, основанных на избирательном растворении. В некоторых бокситах количество гиббсита достаточно быстро можно определять растворением проб в 1 н. КОН или NaOH по методике, описанной В. В. Доливо-Добровольским и Ю. В. Клименко. Маловодные и безводные минералы глинозема – диаспор и корунд в бокситах можно определить с помощью растворения проб в плавиковой кислоте без подогрева, подобно методике определения силлиманита и андалузита, описанной нами ниже. А. А. Глаголев и П. В. Кулькин указывают, что корунд и диаспор из вторичных кварцитов Казахстана в плавиковой кислоте на холоде в течение 20 ч практически не растворяются.

Полный химический фазовый анализ, ввиду своеобразия вещественного состава бокситов и различного поведения при растворении одних и тех же минералов из разных месторождений, имеет свою специфику для каждого типа бокситов. После растворения каолинита в остатке определяют А1 2 О 3 и SiО 2 . По содержанию последнего подсчитывается количество пирофиллита, при этом надо иметь в виду, что и в самом диаспоре почти постоянно присутствует кремнезем (до 11%).

Для гиббситовых бокситов, в которых моногидратные минералы глинозема отсутствуют или составляют незначительную часть, химический фазовый анализ может быть сокращен до двух или трех стадий. По этой схеме двухкратной обработкой щелочью растворяют гиббсит. По содержанию в растворе А1 2 О 3 подсчитывается количество гиббсита в пробе. Но на примере гиббситовых бокситов Восточной Сибири выяснилось, что в отдельных пробах выщелачивается больше глинозема, чем содержится его в виде гиббсита. В этих бокситах в щелочные вытяжки, по-видимому, переходит свободный глинозем, образующийся в процессе физико-химического разложения каолинита. Учитывая особенности гиббситовых бокситов, при проведении химического фазового анализа необходимо параллельно вести анализ без обработки проб щелочью. Сначала проба растворяется в НСl удельного веса 1,19 при нагревании в течение 2 ч. В этих условиях гиббсит, окислы и гидроокислы железа полностью растворяются.

Спектральный, рентгеноструктурный и другие анализы являются очень эффективными при изучении бокситов. Как известно, спектральный анализ дает полное представление об элементарном составе руды. Производится он как для исходных проб, так и для отдельных выделенных из них фракций. Спектральным анализом в бокситах определяют содержания основных компонентов (Al, Fe, Ti, Si), а также элементов-примесей Ga, Cr, V, Mn, P, Zr и др.

Широко применяется рентгеноструктурный анализ, позволяющий определять фазовый состав различных фракций. С той же целью используются электронографические и электронно-микроскопические исследования. Сущность этих анализов, методы приготовления препаратов, способы интерпретации результатов описаны в специальной литературе. Здесь необходимо отметить, что при исследовании этими методами большое значение имеет способ приготовления пробы. Для рентгеноструктурного и электронографического методов анализа необходимо получение более или менее мономинеральных фракций, а также разделение частиц по размерам. Например, в диаспор-бёмитовых бокситах во фракции менее 1 мк рентгеноструктурным анализом обнаруживается только иллит, а электронографическим только каолинит. Обусловлено это тем, что иллит находится в виде крупных частиц, которые не поддаются исследованию электронографом (частицы крупнее 0,05 мк), а каолинит, наоборот, из-за высокой степени дисперсности обнаруживается только электронографически. Термическим анализом подтвердилось, что эта фракция представляет собой смесь иллита и каолинита.

Электронно-микроскопический метод не дает определенного ответа, так как в бокситах, особенно плотно сцементированных, естественная форма частиц после измельчения и растворения проб в кислотах не сохраняется. Поэтому просмотр под электронным микроскопом имеет вспомогательное или контролирующее значение для электронографического и рентгеноструктурного анализов. Он дает возможность судить о степени однородности и дисперсности той или иной фракции, о наличии примесей, которые могут быть отражены вышеназванными анализами.

Из других методов исследования следует отметить магнитную сепарацию. Постоянным магнитом выделяют маггемит-гематитовые бобовины.

Название камня Боксит произошло от французского "bauxite", по названию местности Ле-Бо (Les Baux) на юге Франции, где впервые были обнаружены залежи бокситов.

Бокситы - алюминиевая руда, состоящая из гидроксидов алюминия, оксидов железа и кремния, сырье для получения глинозема и глиноземосодержащих огнеупоров. Содержание глинозема в промышленных бокситах колеблется от 40% до 60% и выше. Используется также в качестве флюса в черной металлургии.

Школьная генетическая классификация - осадочная

Состав

Боксит состоит в основном из гидратов глинозема, окислов железа с примесью других минеральных компонентов.

Основной химический компонент боксита - глинозем (Al2O3) (28 - 80%). Постоянная составная часть - окись железа (FeзOз). Наиболее вредная примесь - кремнезем (SiO2).

Из других примесей встречаются: двуокись титана (TiO2), окись кальция (CaO), окись магния (MgO), окись марганца (MnO), пятиокись фосфора(P2O5) и др.

Бокситы являются важнейшим сырьем для производства глинозема.
Бокситом называется горная порода, состоящая главным образом из водных окисей алюминия, железа и небольших количеств окислов кремния, титана и некоторых других элементов, а также водных алюмосиликатов. Бокситы по своему происхождению делятся на две основные группы, остаточные и осадочные Остаточные бокситы образованы в процессе латеритного выветривания сиенитов, гранитов, диоритов, базальтов, долеритов, кристаллических сланцев, глин, а также при выщелачивании известняков.
Латеритизация - процесс выветривания алюмосиликатных пород в условиях выровненного рельефа, жаркого климата со сменой дождливых и засушливых периодов В этом процессе происходит разложение алюмосиликатов, вынос кремнекислоты, образование и накапливание свободных гидратов окисей алюминия и железа. Типичные латеритные бокситы на территории России неизвестны Большое распространение они имеют в тропической и субтропической зонах.
Осадочные бокситы образовались в прибрежно-морских лагунах, континентальных озерах и речных долинах за счет переносимых реками, а также грунтовыми водами растворов, суспензий и коллоидных соединений алюминия, железа, титана и многих других элементов.
Характерным для бокситов является скрытокристаллическое и часто аморфное состояние большинства минералов, входящих в их состав. Многие минеральные формы представлены затвердевшими простыми и комплексными гидрогелями. Цвет боксита колеблется от почти белого до темно-красного и черного. Бокситы имеют бобовую, оолитовую, сгустковую, мелкозернистую и поровую структуры. Бокситы разных структур часто встречаются в месторождениях на близком расстоянии друг от друга.
Кроме некоторых разновидностей, по внешнему виду, без специальных методов изучения (в шлифах, при помощи химических, дифференциально-термических, рентгеновских анализов), бокситы определить трудно. Твердость бокситов весьма различна и определяется их минералогическим составом и структурой. Бокситам присуща значительная пористость, иногда переходящая в кавернозность, что обусловливает их значительную влажность
В бокситах обнаружено 42 химических элемента, в том числе десять (О, Н, С, Al, Si, Ti, Ca, Mg, Fe и S) входят в состав бокситов в наибольших количествах и содержание каждого из них превышает 1%, пять элементов (Р, V, Cr, Na и К) входят в количестве до 1%, содержание остальных элементов не превышает 0,1% (Cu, Zn, Zr, Ca, Co, Mn, Ge, Sr, Be, Ba, U, Th).
Химический состав бокситов колеблется в широких пределах как в разных месторождениях, так и в пределах одного месторождения.
Минералогический состав бокситов очень сложный. В них установлено около 100 минералов. Однако породообразующее значение из них имеют, в зависимости от типа бокситов, следующие: диаспор, бемит, гидраргиллит или гиббсит, каолинит, хлориты, кальцит, сидерит, гематит, гетит, пирит.
Обычно бокситы в своем составе имеют два минерала окиси алюминия.
В зависимости от степени гидратизации окиси алюминия бокситы разделяются на:
1) маловодные - корундовые,
2) одноводные - диаспоровые и бемитовые,
3) трехводные - гидраргиллитовые или гиббситовые.
Размеры месторождений крайне различны и определяются размером бассейнов накопления, эродированностью района и, в меньшей мере, зависят от их генезиса. Максимальная известная длина месторождения по простиранию достигает 10 км и ширина 2 км. Наибольшую протяженность имеют покровы остаточных бокситов латеритного происхождения. Мощность залежей без раздувов и карманов обычно бывает порядка 5 м.
Мощность карманов в пластообразных месторождениях достигает 65 м, а в месторождениях, залегающих в известняках, - до 250 м. Запасы отдельных залежей всех типов обычно не превышают 20-25 млн. т. Строение залежей зависит от генезиса месторождения. Наиболее простое строение имеют осадочные месторождения лагунного происхождения, залегающие среди известняков. Как правило, они имеют ровный верхний контакт и крайне извилистый нижний Эти место рождения характеризуются устойчивым качеством по ширине, простиранию и мощности. Самыми сложными являются месторождения осадочные и смешанные, озерно-болотного происхождения. Они обычно представляют несколько пластов бокситов, перемежающихся с бокситовыми и обыкновенными глинами.
Для озерно-болотных и долинных месторождений характерна зональность их строения Залежи некоторых месторождений имеют форму линз чешуйчатого или концентрически-зонального строения (Тихвинский бассейн).
Промышленность предъявляет к бокситам как сырью для производства глинозема ряд требований. В России эти требования определяются государственным стандартом ГОСТ 972-50 (табл. 1).

2. Для боксита, предназначенного для производства глинозема, устанавливаются следующие пределы содержания серы: для боксита марок Б-1, Б-2, Б-7, Б-8 - не более 0,7%; для боксита марок Б-3, Б-5, Б-4 - не более 1,0%.
3. Боксит марок Б-1, Б-2, Б-7 и Б-8 выпускается в зависимости от содержания углекислоты, двух сортов: первый сорт - с содержанием углекислоты до 1,3%, второй сорт - с содержанием углекислоты свыше 1,3% от веса сухого боксита.
4. В боксите, предназначенном для производства глинозема способом спекания (марок Б-3, Б-4, Б-5), допускается пониженное содержание окиси алюминия за счет увеличения содержания углекислого кальция
5. В боксите, предназначенном для производства электрокорунда, устанавливается следующее содержание окиси кальция: для боксита марок БВ и В-О - не более 0,5%, для боксита марки Б-1 - не более 0,8%. Содержание серы не более 0,3%.
6. В боксите, предназначенном для мартеновского производства, содержание серы не должно превышать 0,2%, содержание фосфора 0,6% в расчете на P2O6.
7. В боксите, предназначенном для производства плавленых огнеупоров, содержание окиси кальция не должно превышать 1,5%, содержание серы 0,5%.
8. В боксите, предназначенном для производства глиноземистого цемента, содержание серы не должно превышать 0,5%.

Месторождения бокситов России

Бокситы на территории России впервые были обнаружены в 1916 г. (Тихвинское). В начале 30 х годов были открыты бокситы на Северном Урале. Затем последовал ряд находок бокситов в различных частях России.
В настоящее время можно говорить о следующих бокситоносных областях России:
1 Северо-Уральской- бокситы бемит-диаспорового типа, имеют средний состав 51,0-57,0% AbO3, 2,5-8,5% SiO2, 20,0-22,0% Fe2О3, 2,5-3,0% TiO2. Распространены пиритсодержащие разности, в которых серы содержится 6-8%.
2 Южно-Уральской - бокситы бемит-диаспорового типа, имеют средний состав: 48,0-60,0% Al2O3, 5,0-12,0% SiO2, 18,0-20,0% Fe2O3, 2,5-3,0% TiO2. Имеются пиритсодержащие разности.
3. Средне-Уральской - бокситы гидраргиллитового типа, имеют средний состав: 33,0-39,0% Al2O3, 6-8% SiO2, 15,0-20,0% Fe2O3, 3,0-4,0 TiO2. Имеются разности, содержащие Fe2O3 в виде сидерита.
4. Енисейской - бокситы гидраргиллитового типа, имеют средний состав. 32,0-46,0% Al2O2, 6,0-10,0% SiO2, 25-35% Fe2O3, 4,8-5,5% TiO2. Имеются разности, содержащие вместе с гидраргиллитом корунд.
5. Северо-Западной - бокситы гидраргиллит-бемитового типа, имеют средний состав 39,0-46,0% AbO3, 8-15% SiO2, 14,С-16,0% Fe2O3, 2,0-3,0% TiO2.
6. Северо-Казахстанской - бокситы гидраргиллитового типа, имеют средний состав, 40,0-50,0% Al2O3, 5,0-15,0% SiO2, 10,0-12,0% Fe2O3, 2,3-2,5% TiO2 Распространены разности, где основное количество железа находится в виде сидерита.
Кроме того, в России известны низкокачественные бокситы, не отвечающие требованиям ГОСТа:
1. Онежские - бокситы гидраргиллит-бемитового типа.
2. Саянские - бокситы бемит-диаспорового типа и др.

Месторождения бокситов зарубежных стран

США. Хотя эта страна занимает первое место по производству металлического алюминия, однако в основном американская глиноземная промышленность зависит от импорта. Например, в 1960 г. в США было ввезено боксита из: Суринама 3 317 240 т; Ямайки 4 257 040 т и Британской Гвианы 335280 т.
Бокситы в США были открыты в штате Джорджия в 1883 г Известны две бокситоносные области. Центральная часть штата Арканзас и штаты юго-востока - Джорджия, Алабама, Миссисипи, Теннеси и Виргиния.
Диаслоровые бокситы, не считающиеся в США глиноземным сырь ем, известны в Пенсильвании и Миссури.
Запасы бокситов (на 1950 г.) составляют: Арканзас - 39 млн. т, Алабама - 700 тыс. г, Джорджия - 1 млн г, Пенсильвания - 5 млн. т. В 1957 г. было добыто 1437000 т., из них 9/10 - из месторождений штата Арканзас. Средний состав арканзасских бокситов: 56-59% Al2O3, 5-8% SiO2, 2-6% Fe2O3, 29-31% п. п. п.
Канада - второй в мире по масштабу производства производитель алюминия Собственных месторождений не имеет. Бокситы импортирует из Британской Гвианы, Суринама и США, В 1956 г. в Канаду было ввезено 2 159 000 т бокситов.
Ямайка. Полоса месторождений протягивается здесь через весь остров с востока на запад Объем месторождений от нескольких тысяч тонн до многих миллионов тонн, в среднем 500 тыс т. Общие запасы - около 600 млн. т. Добыча в 1952 г. - 420 000 г, а в 1960 г. уже достигала 5 836 920 т Средний состав. 46-50% Al2O3, 0,4-3,5% SiO2, 17-23% Fe2O3. Боксит в основном экспортируется. На Ямайке имеются два глиноземных завода. Один в Кирхванне производительностью 550 000 т в год, и другой в области Сент-Катерина производительностью 250 000 т.
Британская Гвиана. Основные месторождения находятся вдоль р. Демерера, между Христианбургом и Акима, вдоль р. Эсскибо, вдоль р. Бербайс и ее притока р. Итуни. Значение месторождений очень различное. Запасы оцениваются в 65-100 млн. т. Эксплуатация началась в 1914 г В 1960 г. было добыто 2 510 730 т. Средний состав: 50-61% Al2O3, 3-12% SiO2, 1,0-2,5% Fe2O3. В районе г. Мекензи построен глиноземный завод производительностью 230 000 т в год.
Суринам. Бокситы открыты в 1915 г. Главнейшие месторождения расположены вдоль рек Коттика и Суринам. Крупнейшим месторождением является Моенгро. Бокситы представляют поверхностные отложения (покровы на вершинах низких холмов). Общие запасы определяются в 50-100 млн. т Состав: 55-57% Al2O3, 2-3% SiO2, 8-12% Fe2O3, 30-31% п п.п. Эксплуатация началась с 1922 г. Добыча в 1951 г. составляла 2 699 000 г, а в 1960 г. уже 3 454 400 т. Намечено строительство глиноземного и алюминиевого заводов.
Бразилия. Месторождения бокситов имеются во многих частях страны, но наиболее крупные находятся на плато Посос де Кальдос. Запасы оцениваются величиной около 200 млн. т.
В 1960 г. добыча составила всего 99 000 т. Состав боксита: 45-65% Al2O3, 2-20% SiO2, 0,3-10 % Fe2O3.
Гавайские острова. Месторождения бокситов известны на многих островах архипелага. Бокситы гидраргиллитового типа. Общие запасы оцениваются в 600 млн. г. Состав: 40-46% Al2O3, 2% SiO2, 35-40% Fe2O3.
Гана. Месторождения представляют полосу, тянущуюся параллельно берегу океана, в 100-150 км от него в глубь континента. Наиболее интересны четыре района: Нсисресо, Аффо (Сефви-Беквай), Енахин и горы Ейуанохоюа. Самыми крупными запасами обладает район Енахин - 168 млн. т, в Аффо имеется около 32,5 млн. г, в горах Ейуанахема - 4 млн. т. Состав- 51% Al2O3, 1-1,5% SiO2, 19% Fe2O3, 1,5% TiO2.
Боксит вывозится в Англию. В 1960 г. добыча составляла 191 008 т. Наличие больших ресурсов гидроэнергии позволяет организовать крупное производство алюминия. Начато строительство завода мощностью 210 000 т алюминия в год.
Гвинейская Республика. Месторождения бокситов известны в ряде мест республики, но добыча ведется только на острове Лoc. Бокситы гидраргиллитового типа. Состав: 51% Al2O3, 6% SiO2, 11% Fe2O3.
Возможные запасы оцениваются примерно в 1 млрд. т. Добыча в 1960 г составила 1 377 696 т, из которых 385 000 т было вывезено в Канаду
В 1960 г пущен глиноземный завод производительностью 480 000 т в год.
Индонезия. Бокситы известны на многих островах: Бинтан, Банка, Батам, Сингкап. Наиболее значительные находятся на о. Бинтан с за пасами 23 млн. г. Общие запасы бокситов - около 30 млн. т.
Состав бокситов: 53-55% Al2O3, 4% SiO2, 9-13% Fe2O3. Вся добываемая руда экспортируется. Запланировано строительство алюминиевого завода производительностью 10 000 т в год в Восточной Суматре.
Индия. Основные запасы сосредоточены в штатах: Бихар, Мадхча-Прадеш, Орисса, Мадрас, Бомбей, Джжами и Кашмир. Общие запасы превышают 250 млн. г, из которых высококачественных только 27 млн. т. Бокситы гидраргиллитового типа, кроме кашмирских, которые являются диаспоровьми.
Состав гидраргиллитовых бокситов: 56-68% Al2O3, 0,3-7,0% SiO2, 0,3-6,0% Fe2O3, 1-10% TiO2.
Состав диаспоровых бокситов: 79% Al2O3, ~1% SiO2, 2,1% Fe2O3.
Австралия. Месторождения бокситов открыты в 1952 г. в северной части континента и имеются в ряде других мест. Бокситы гидраргиллитового типа. Средний состав 46% Al2O3, 5-6% SiO2, Возможные запасы оцениваются более миллиарда тонн.
Франция. Бокситы открыты в 1821 г. Месторождения расположены в департаментах Вар, Буш-дю-Рон, Эро, Восточные Пиренеи и Ариеж и вытянуты приблизительно параллельно берегу Средиземного моря. Основные запасы находятся в департаменте Bap, который является главным производителем боксита, давая 6/7 всей добычи Франции. Достоверные запасы 20 млн. т, вероятные - 40 млн. т. Основной тип бокситов - бемитовый. Добываемые бокситы имеют состав. 51-58% Al2O3, 3,5-5,5% SiO2, 18-25% Fe2 O3.
Эксплуатация месторождений началась в 1873 г., добыча е 1960 г составляла более 2 038 096 т.
Италия. Месторождения в основном сосредоточены в центральной части Аппенинского полуострова. Выделяются три бокситоносные зоны: Абруцца, Кампания, горы Гаргано. Запасы оцениваются в 30 млн, т. В 1957 г. добыто 261000 т. Бокситы бемитового типа. Состав 43-53% Al2O3, 2-6 % SiO2.
Греция. Месторождения представляют прерывистую полосу, тянущуюся с северо-запада на юго-восток, от острова Аморгос в архипелаге Цоклиды до Фтиотид в горном хребте Пинд, пересекая Аттику, Беотию и Фосиды. Бокситы диаспор-бемитового типа. Состав: 56-59% Al2O3, 3-7% SiO2, 18,0% Fe2O3. Добыча в 1960 г. составляла 949 960 т Бокситы полностью вывозятся в ФРГ, Великобританию и России.
Югославия. Месторождения находятся в Истрии, Далмации, Боснии, Герцеговине и Черногории. Тип бокситов: далматинских - гидраргиллитовый; истринских, черногорских, герцеговинских - бемитовый. Разведанные запасы составляют около 130 млн т, возможные 270 млн. т. Средний состав: 59,7% Al2O3, 3,4% SiO2, 18,2 % Fe2O3. В 1960 г. было добыто 1 025 144 т боксита; значительная часть боксита вывозится в ФРГ и Италию.
Венгрия. Месторождения протягиваются полосой от южного конца озера Балатон до сел. Негра севернее Будапешта. Основная часть запасов находится в районе «Лес Баконь», где известно 15 месторождений, из которых Халимба - одно из крупнейших в Европе.
Бокситы гидраргиллит-бемитового типа Состав: 48-63% Al2O3, 2-14% SiO2, 20-30% Fe2O3. Для венгерских бокситов характерно повышенное содержание P2Os, V2O5 и Сr2Oз. Запасы оцениваются в 200-250 млн т.
Добыча концентрируется на месторождениях Гант и Искасент-Двердь, которые дают до 80% всей продукции бокситов Венгрии. В 1960 г. добыто более 1 150 000 т.
Румыния. Наиболее важные месторождения находятся в Трансильвании в горах Бихар. Размер отдельных месторождений небольшой Бокситы главным образом диаспорового типа. Состав: 49-71% Al2O3, 2-9% SiO2, 3-30% Fe2Oa. Общие запасы оцениваются в 40 млн т.
КНР. Месторождения бокситов находятся в пределах Корейско-Китайской платформы. Известны два генетических типа месторождений - осадочные и остаточные (латеритные), а также два минералогических типа - диаспоровый и гидраргиллитовый. Главнейшие из них находятся в провинциях Шандунь, Хэнань, Гуй-Чжоу. Состав бокситов 63-70% Al2O3, 20% SiO2, 1-5% Fe2O3. Запасы весьма значительны, но ввиду слабой изученности месторождений полностью не учтены. Большие масштабы имеют месторождения высокоглиноземистых диаспоровых сланцев.
Федеративная Республика Германии. Единственное месторождение бокситов, с запасами всего несколько сот тысяч тонн, находится в Гессене. Ежегодная добыча 7-8 тыс. т. Довольно мощная алюминиевая промышленность ФРГ зависит целиком от импорта, главным образом из Югославии, Франции, Италии В 1956 г. ФРГ ввезла 1 312 100 т бокситов.
Швейцария, Швеция, Норвегия. Собственных месторождений бокситов не имеют. Значительная алюминиевая промышленность этих стран базируется на импорте бокситов и глинозема.
Великобритания. В собственно Англии и Шотландии месторождений бокситов нет. Давно известны бокситы в Северной Ирландии (область Антрим). В настоящее время лучшие месторождения выработаны и масштабы добычи крайне небольшие. Эксплуатация в 1934 г. прекращалась совсем, но возобновилась в годы второй мировой войны.
Этими бокситами снабжается главным образом химическая промышленность. Тип бокситов гидраргиллитовый. Состав: 40-60% Al2O3, 3-7% SiO2, 1-20% Fe2O3, 17-28% п. п. п.
Для производства глинозема используется привозной боксит. В 1957 г импорт боксита составлял 360 тыс. т. Бокситы ввозятся в основном из Ганы.

История утверждает, что боксит был найден геологом из Франции Пьером Бертье в 1821 году. Учёный находился в деревне Ле Бо на отдыхе. Прогуливаясь, он отломил кусочек неизвестной породы в ближайшем каньоне и дал ему название в честь деревни.

Формула боксита позволяет получать разную цветовую гамму этой породы: от белоснежного до почти чёрного. Реже он бывает красным, серым или бурым.

Общая информация

Если посмотреть на боксит, то внешне эта порода сильно напоминает глину. Но глина растворяется в воде, а бокситная руда - нет. Ещё бокситы отличаются от глины тем, что в первой руде алюминий представляет собой гидроксид, а во второй - каолинит. Минерал не прозрачен, а по плотности может отличаться - всё будет зависеть от содержания в нём железа, показатель которого составляет от 2900 до 3500 кг/м3. Его структура может быть разной - от пористой до однородной, со всевозможными включениями (оксид железа, глинозём).

В природе встречаются очень красивые экземпляры, которые могут быть полноценным сувениром.

Химический состав

Ценность боксита зависит от сконцентрированных в нём элементов, таких как гидроскид алюминия или соединения кремния и железа. Также в руде можно встретить такие компоненты, как карбонаты, кальциты и титаниты. Помимо них, есть множество химических элементов: Na, K, Mg, Cr, V, Ga. В боксите присутствуют следующие составляющие:

Учёные говорят, что боксит ценен тогда, когда в нём есть высокое содержание алюминия, а вот оксид кремния, напротив, ухудшает этот состав.

Основные группы

Геологи различают три основные группы бокситов в зависимости от химического состава:

Моногидроокисные. Эта группа представляет собой бокситовые руды, где содержатся такие породообразующие компоненты, как диаспор и бемит.
Тригидроокисные. Вторая группа представляет собой руды, где содержатся породообразующие минералы, например, гиббситы.
Смешанные. Третья группа совмещает в себе особенности 1 и 2 групп, где породообразующие минералы органично между собой перемешаны.

Как же создаются бокситовые руды в природных условиях? Остаточные виды образуются в условиях тропического климата.

Для того чтобы руда «созрела», понадобятся сложные химические процессы под действием уникального сочетания высокой влажности и плюсовой температуры.

Осадочные бокситы образуются в более сухих и прохладных регионах под воздействием продуктов выветривания (перенос и переотложение). Чаще всего такая порода залегает слоями.

Применение минерала

Бокситы - это основной источник алюминия на планете. Также из него делают глинозёмистый цемент, который быстро застывает при низких температурах и обладает высокими вяжущими способностями. Данную породу применяют в следующих сферах:

Чёрная металлургия (в качестве флюса).
Во время производства красок.
В абразивной промышленности.

Минерал почти не применяют в ювелирном производстве, только делают сувениры. В природе встречаются довольно красивые и уникальные экземпляры. Что касается целебных и магических качеств, то у этой руды таких нет. Для того, чтобы возникли бокситы, должны произойти сложные химические процессы. В основном они создаются путём выветривания полевых шпатов. Мировые запасы бокситов сосредоточены в странах с жарким и влажным климатом. Потому есть два способа создания бокситов: хемогенный остаточного образца и хемогенный осадочного образца.

На просторах России

Первые месторождения бокситовой руды были обнаружены в Северо-Уральском районе. Рудоносная жила залегает очень глубоко (глубина до 1 км). Добыча производится шахтным методом. В Архангельской области также было найдено месторождение, но в этих бокситах содержится слишком много примесей (хром, гипс).

В регионе Коми были найдены перспективные залежи. Всё усложнилось тем, что инфраструктура здесь слабо развита, это сильно мешает работе по добыче. Известны места добычи и в районе Ангары

Добыча и переработка

Как будет добываться боксит, зависит от его качества. Чаще всего используют открытый способ, но иногда применяют и шахтный. Основной процесс состоит из двух частей: добыча глинозёма и выделение алюминия (электролиз). Для того чтобы извлечь глинозём из руды, прибегают к методу Байера. Боксит тонко измельчают и обрабатывают гидроксидом натрия. В итоге образуется раствор алюминия. Затем происходит очистка от красного шрама и осаждения из него гидроксида алюминия.

Бокситовую руду более низкого качества перерабатывают, используя сложный метод . Сначала ее измельчают, потом смешивают с известняком и содой. Далее эту смесь запекают в специальных печах, которые вращаются. Когда порода остынет, её обрабатывают щелочным веществом. В осадок выпадает гидроксид, его отделяют и фильтруют.

На заводах обычно применяют оба метода, что позволяет получить большое количество алюминия. Все манипуляции приводят к безотходному производству.

Французский город Ле-Бо-де-Прованс, расположенный на юге страны, прославился тем, что дал имя минералу бокситу. Именно там в 1821 г. горный инженер Пьер Бертье обнаружил залежи неизвестной руды. Понадобилось еще 40 лет исследований и испытаний, чтобы открыть возможности новой породы и признать ее перспективной для промышленного производства алюминия, в те года превышавшего по цене золото.

Характеристика и происхождение

Бокситы - это первичная алюминиевая руда. Практически весь алюминий, который когда-либо производился в мире, преобразован из них. Эта порода является композиционным сырьем, отличающимся сложной и неоднородной структурой.

В качестве основных компонентов она включают оксиды и гидроксиды алюминия. Рудообразующими минералами также служат оксиды железа. А среди примесей наиболее часто встречаются:

кремний (представленный кварцем, каолинитом и опалом);
титан (в виде рутила);
соединения кальция и магния;
редкоземельные элементы;
слюда;
в малых количествах галлий, хром, ванадий, цирконий, ниобий, фосфор, калий, натрий и пирит.

По происхождению бокситы бывают латеритными и карстовыми (осадочными). Первые, высококачественные, образовались в климате влажных тропиков как результат глубокого химического преобразования силикатных пород (так называемой латеризации). Вторые отличаются более низким качеством, они - продукт выветривания, переноса и отложения глинистых слоев в новых местах.

Бокситы различаются по:

Физическому состоянию (каменистые, землистые, пористые, рыхлые, глинообразные).
Структуре (в виде обломков и горошин).
Текстурным особенностям (с однородным или слоистым составом).
Плотности (варьируется от 1800 до 3200 кг/м³).

Химические и физические свойства

Химические свойства бокситов имеют широкий диапазон, связанный с переменной композицией материала. Однако качество добытых минералов определяется в первую очередь соотношением содержания глинозема и кремнезема. Чем больше количество первого и меньше - второго, тем значительнее промышленная ценность. Важной химической особенностью горные инженеры считают так называемую «вскрываемость», то есть то, насколько легко удается извлекать из рудного материала оксиды алюминия.

Несмотря на то, что бокситы не имеют постоянного состава, их физические свойства сводятся к таким показателям:

№	Наименование	Характеристика
1	Цвет	коричневый, оранжевый, кирпичный, розовый, красный; реже серый, желтый, белый и черный
2	Прожилки	как правило, белые, но иногда их могут окрасить примеси железа
3	Блеск	Тусклый и землистый
4	Прозрачность	Непрозрачный
5	Удельный вес	2-2,5 кг/см³
6	Твердость	1-3 по минералогической шкале Мооса (для сравнения - у алмаза 10). Из-за этой мягкости бокситы напоминают глину. Но в отличие от последней, при добавлении воды не образуют однородную пластичную массу

Интересно, что физический статус никак не связан с полезностью и ценностью бокситов. Это объясняется тем, что они перерабатывается в другой материал, свойства которого существенно отличаются от исходной породы.

Мировые запасы и добыча

Несмотря на то, что спрос на алюминий постоянно увеличивается, запасов его первичной руды достаточно для удовлетворения этой потребности в течение еще нескольких столетий, но не менее, чем на 100 лет производства.

Геологическая служба США обнародовала данные, согласно которых мировые ресурсы бокситов составляют 55-75 млрд. тонн. Причем большинство из них сосредоточено в Африке (32%). На долю Океании приходится 23%, Карибского бассейна и Южной Америки 21%, азиатского континента 18%, прочих регионов 6%.

Оптимизм вселяет и внедрение процесса утилизации алюминия, что замедлит исчерпание природных запасов первичной алюминиевой руды (а заодно сэкономит и потребление электроэнергии).

Десятка стран-лидеров по добыче бокситов, представленная все той же Геологической службой США, в 2016 г. выглядела так.

№	Страна	Тысяча метрических тонн
1	Австралия	82 000
2	Китай	65 000
3	Бразилия	34 500
4	Индия	25 000
5	Гвинея	19 700
6	Ямайка	8 500
7	Россия	5 400
8	Казахстан	4 600
9	Саудовская Аравия	4 000
10	Греция	1 800

Очень перспективно заявляет о себе Вьетнам, окончивший 2016 г. с показателем в 1,500 тыс. метрических тонн. А вот Малайзия, бывшая в 2015 г. третьей, резко сократила разработки бокситов из-за ожидания строгих природоохранных законов и сегодня занимает 15 место в мировом рейтинге.

Бокситы добываются, как правило, в карьерах, открытым способом. Для получения рабочей площадки слой руды взрывается на 20-сантиметровой глубине, а затем выбирается. Куски минерала измельчают и сортируют: пустая порода (так называемые «хвосты») смывается потоком промывочной воды, а фрагменты плотной руды остаются на дне обогатительной установки.

Наиболее древние залежи бокситов в России относятся к докембрийской эпохе. Они располагаются в Восточных Саянах (Боксонское месторождение). Более молодую алюминиевую руду, времен среднего и верхнего девона, находят на Северном и Южном Урале, в Архангельской, Ленинградской и Белгородской областях.

Промышленное применение

Добытые бокситы делятся соответственно их последующему коммерческому применению на металлургические, абразивные, химические, цементные, огнеупорные и т.д.

Основное их применение, на которое идет 85% мировой разработки, - служить в качестве сырья для производства глинозема (оксида алюминия).

Технологическая цепочка выглядит так: боксит нагревают с едким натром, затем фильтруют, осаждают твердый остаток и прокаливают его. Данный продукт - безводный глинозем, предпоследнее превращение в цикле получения алюминия.

После чего остается погрузить его в ванну расплавленного природного или синтетического криолита и путем электролитического восстановления выделить сам металл.

Первым в 1860 г. эту технологию открыл французский химик Анри Сент-Клер Девиль. Она заменила дорогостоящий процесс, при котором алюминий производился в вакууме из калия и натрия. Следующая важная область использования бокситов - применение в качестве абразивов.

Если прокалить глинозем, то в результате получается синтетический корунд - очень твердый материал, имеющий коэффициент 9 по шкале Мооса. Его измельчают, разделяют и далее вводят в состав наждачной бумаги и разнообразных полировальных порошков и суспензий.

Спеченный, раздробленный в порошок и сплавленный в круглые гранулы боксит является также отличным пескоструйным абразивом. Он идеален для обработки поверхностей, а за счет сферической формы уменьшает износ пескоструйного оборудования.

Еще одно важное назначение бокситов - участвовать в качестве проппанта (материала, не позволяющего сомкнуться специально созданным разломам) в процессе добычи нефти способом гидроразрыва пласта. В этом случае частички обработанной бокситовой породы проявляют устойчивость к гидравлическому давлению и позволяют трещинам оставаться открытыми столь долго, сколько необходимо для выхода нефти.

Незаменимы бокситы и для создания огнеупорной продукции. Обожженный глинозем выдерживает температуру до 1780 С. Это свойство используется как для выработки кирпичей и бетона, так и создания оборудования для металлургической промышленности, специального стекла и даже огнестойкой одежды.

Заключение

Химики и технологи постоянно ищут для бокситов адекватные заменители, которые бы не уступали по своим свойствам. Исследования позволили выяснить, что для производства глиноземов могут быть использованы глинистые материалы, зола электростанций и горючие сланцы.

Однако стоимость всей технологической цепочки в разы выше. Хорошо себя проявил карбид кремния в качестве абразива и синтетический муллит в качестве огнеупора. Ученые надеются, что до времени полного исчерпания природных ресурсов бокситов равнозначная замена будет найдена.