Μεταλλεύμα αλουμινίου: κοιτάσματα, εξόρυξη. Ιδιότητες μεταλλεύματος αλουμινίου Το μετάλλευμα από το οποίο συμπιέζεται το αλουμίνιο

Σπίτι Το μετάλλευμα αλουμινίου κατέχει ιδιαίτερη θέση στη σύγχρονη βιομηχανία. Χάρη σε ορισμένες σωματικές καιχημικές ιδιότητες

Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται σε πολλούς κλάδους της ανθρώπινης δραστηριότητας. Η αυτοκινητοβιομηχανία, η μηχανολογία, οι κατασκευές και η παραγωγή πολλών καταναλωτικών αγαθών και οικιακών συσκευών δεν είναι πλέον δυνατές χωρίς τη χρήση αυτού του τύπου μη σιδηρούχων μετάλλων. Η εξόρυξη αλουμινίου είναι μια πολύπλοκη και απαιτητική διαδικασία.

Χαρακτηριστικά μεταλλεύματος αλουμινίου Ένα μετάλλευμα είναι ένας φυσικός ορυκτός σχηματισμός που περιέχει ένα συγκεκριμένο μέταλλο ή ορυκτό. ΣΕκαθαρή μορφή Δεν υπάρχει πρακτικά αλουμίνιο στη φύση, επομένως εξορύσσεται από μετάλλευμα αλουμινίου. ΣΕφλοιό της γης

• το περιεχόμενό του είναι περίπου 9%. Σήμερα υπάρχουν περίπου 250 ποικιλίες ορυκτών ενώσεων που περιλαμβάνουν αλουμίνιο, αλλά δεν είναι όλες κερδοφόρα η επεξεργασία τους. Τα ακόλουθα είδη μεταλλεύματος θεωρούνται τα πιο πολύτιμα για τη βιομηχανία αλουμινίου:
• βωξίτης;
• Αλουνίτης;

νεφελίνηΒωξίτης Χρησιμοποιείται συχνότερα ως πρώτη ύλη για την εξόρυξη μετάλλων, επειδή περιέχει έως και 60% οξείδια του αλουμινίου. Η σύνθεση περιλαμβάνει επίσης οξείδια πυριτίου και σιδήρου, χαλαζία, μαγνήσιο, νάτριο και άλλα χημικά στοιχεία και ενώσεις. Ανάλογα με τη σύνθεσή τους, ο βωξίτης έχει διαφορετικές πυκνότητες. Χρώμαβράχος

κυρίως κόκκινο ή γκρι. Για την παραγωγή 1 τόνου αλουμινίου χρειάζονται 4,5 τόνοι βωξίτη.Αλουνίτης

το μετάλλευμα δεν απέχει πολύ από τον βωξίτη, καθώς περιέχει έως και 40% αλουμίνα - τον κύριο προμηθευτή αλουμινίου. Έχει πορώδη δομή και έχει πολλές ακαθαρσίες. Η εξόρυξη αλουμινίου είναι κερδοφόρα μόνο όταν η συνολική ποσότητα αλουνίτη είναι ίση με τη συνολική ποσότητα προσθέτων.

Είναι αλκαλικό πέτρωμα πυριγενούς προέλευσης. Κατατάσσονται στην τρίτη θέση όσον αφορά την περιεκτικότητα σε οξείδιο του αλουμινίου. Από την πρώτη κατηγορία μεταλλεύματος νεφελίνης, μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία 25% ή περισσότερο αλουμίνα. Από τη δεύτερη τάξη - έως 25%, αλλά όχι λιγότερο από 22%. Όλες οι ορυκτές ενώσεις που περιέχουν οξείδια αλουμινίου μικρότερα από αυτή την τιμή δεν έχουν βιομηχανική αξία.

Μέθοδοι εξόρυξης αλουμινίου

Η παραγωγή μετάλλου είναι δυνατή μόνο από αλουμίνα, για το σχηματισμό της οποίας το μετάλλευμα συνθλίβεται σε κατάσταση σκόνης και θερμαίνεται με ατμό. Με αυτόν τον τρόπο είναι δυνατό να απαλλαγείτε από το μεγαλύτερο μέρος του πυριτίου και να αφήσετε τη βέλτιστη πρώτη ύλη για μετέπειτα τήξη.

Εξορύσσεται μετάλλευμα αλουμινίου ανοιχτή μέθοδος, εάν το βάθος είναι μικρό. Ο βωξίτης και η νεφελίνη, λόγω της πυκνής δομής τους, συνήθως κόβονται με τη χρήση επιφανειακής εξόρυξης με μέθοδο άλεσης. Οι αλουνίτες είναι ένας τύπος χαλαρού βράχου, γι' αυτό ο εκσκαφέας λατομείου είναι ο βέλτιστος για την αφαίρεσή του. Ο τελευταίος φορτώνει αμέσως το βράχο σε ανατρεπόμενα φορτηγά για περαιτέρω μεταφορά.

Μετά την εξόρυξη των πρωτογενών πρώτων υλών, ακολουθούν αρκετά υποχρεωτικά στάδια επεξεργασίας πετρωμάτων προκειμένου να ληφθεί αλουμίνα:

1. Μεταφορά στο προπαρασκευαστικό εργαστήριο, όπου ο εξοπλισμός σύνθλιψης συνθλίβει το βράχο σε κλάσμα περίπου 110 mm.
2. Οι προετοιμασμένες πρώτες ύλες μαζί με πρόσθετα εξαρτήματα αποστέλλονται για περαιτέρω επεξεργασία.
3. Ο βράχος είναι πυροσυσσωματωμένος σε φούρνους. Εάν είναι απαραίτητο, το μετάλλευμα αλουμινίου εκπλένεται. Αυτό παράγει ένα υγρό διάλυμα αργιλικού.
4. Το επόμενο στάδιο είναι η αποσύνθεση. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται ένας πολτός αργιλίου, ο οποίος αποστέλλεται για διαχωρισμό και εξάτμιση του υγρού.
5. Καθαρισμός από υπερβολικά αλκάλια και φρύξη φούρνου.

Το αποτέλεσμα είναι ξηρή αλουμίνα, έτοιμη για παραγωγή αλουμινίου. Το τελικό στάδιο είναι η επεξεργασία υδρόλυσης. Εκτός από τη μέθοδο που περιγράφεται παραπάνω, το αλουμίνιο εξορύσσεται επίσης με τη μέθοδο εξόρυξης. Έτσι κόβεται ο βράχος από τα στρώματα της γης.

Τοποθεσίες εξόρυξης αλουμινίου στη Ρωσία

Στην παγκόσμια κατάταξη όσον αφορά την παραγωγή μεταλλεύματος αλουμινίου, η Ρωσία κατατάσσεται στην έβδομη θέση. Σε όλη την επικράτεια έχουν διερευνηθεί περίπου 50 κοιτάσματα, μεταξύ των οποίων υπάρχουν ακόμη μη ανεπτυγμένα κοιτάσματα. Τα πλουσιότερα αποθέματα μεταλλεύματος συγκεντρώνονται σε Περιφέρεια Λένινγκραντκαι στα Ουράλια, όπου λειτουργεί ένα από τα βαθύτερα ορυχεία «αλουμινίου». Το βάθος του τελευταίου φτάνει τα 1550 μέτρα.

Παρά την ευρέως αναπτυγμένη μη σιδηρούχα μεταλλουργία, καιΗ παραγωγή αλουμινίου, ιδίως, ο όγκος που προκύπτει δεν επαρκεί για να τροφοδοτήσει τη βιομηχανία ολόκληρης της χώρας. Ως εκ τούτου, η Ρωσία αναγκάζεται να εισάγει αλουμίνα από άλλες χώρες. Η ανάγκη αυτή οφείλεται και στη χαμηλότερη ποιότητα του μεταλλεύματος. Ένα από τα πιο κερδοφόρα κοιτάσματα στα Ουράλια παράγει βωξίτη με περιεκτικότητα 50% σε αλουμίνα. Στην Ιταλία εξορύσσεται ένα πέτρωμα που περιέχει 64% οξείδια του αλουμινίου.

Περίπου το 80% της συνολικής μάζας μεταλλεύματος αλουμινίου στη Ρωσία εξορύσσεται σε κλειστά ορυχεία. Αρκετά κοιτάσματα βρίσκονται στο Belgorod, Arkhangelsk, Περιφέρειες Sverdlovsk, καθώς και η Δημοκρατία της Κόμης. Εκτός από βωξίτη, εξορύσσονται και μεταλλεύματα νεφελίνης. Η κερδοφορία αυτού του είδους παραγωγής μετάλλων είναι μικρότερη, αλλά και πάλι το αποτέλεσμα αντισταθμίζει εν μέρει την έλλειψη πρώτων υλών της χώρας.

Ξεχωριστή θέση στη βιομηχανία αλουμινίου κατέχει η παραγωγή μετάλλου από ανακυκλωμένα υλικά. Αυτή η μέθοδος εξοικονομεί σημαντικά ενέργεια και πόρους μεταλλεύματος και μειώνει το επίπεδο των ζημιών που προκαλούνται περιβάλλο. Εδώ η Ρωσία υστερεί κάπως πίσω από άλλες χώρες, αλλά οι επιδόσεις των περισσότερων εγχώριων επιχειρήσεων βελτιώνονται αισθητά κάθε χρόνο.

Παγκόσμια παραγωγή μεταλλευμάτων αλουμινίου

Τα τελευταία εκατό χρόνια, το επίπεδο παραγωγής μεταλλεύματος αλουμινίου έχει αυξηθεί σε απίστευτα επίπεδα. Αν το 1913 ο παγκόσμιος όγκος του βράχου ήταν περίπου 550 χιλιάδες τόνοι, σήμερα ο αριθμός αυτός ξεπερνά τους 190 εκατομμύρια τόνους. Περίπου 30 χώρες εξορύσσουν αυτήν τη στιγμή μετάλλευμα αλουμινίου. Ηγετική θέση κατέχει η Γουινέα (Δυτική Αφρική), όπου συγκεντρώνονται πολλά κοιτάσματα με αποθέματα ίσα με το 28% του παγκόσμιου μεριδίου.

Όσον αφορά τους άμεσους όγκους παραγωγής μεταλλεύματος, η Κίνα θα πρέπει να κατατάσσεται πρώτη. Έτσι, η χώρα του «ήλιου που δύει» παράγει περισσότερους από 80 εκατομμύρια τόνους πρώτων υλών ετησίως. Η πρώτη πεντάδα έχει ως εξής:

• Κίνα- 86 εκατομμύρια τόνοι.
• Αυστραλία- 82 εκατομμύρια τόνοι.
• Βραζιλία- 31 εκατομμύρια τόνοι.
• Γκινέα- 20 εκατομμύρια τόνοι.
• Ινδία- 15 εκατομμύρια τόνοι.

Ακολουθεί η Τζαμάικα με 9,7 εκατ. τόνους και, τέλος, η Ρωσία, της οποίας η συνολική παραγωγή μεταλλεύματος αλουμινίου είναι 6-7 εκατ. τόνοι. Οι ηγέτες στη βιομηχανία αλουμινίου έχουν αλλάξει με τα χρόνια.

Το μετάλλευμα εξορύχθηκε για πρώτη φορά στη Γαλλία, στην πόλη Box, λόγω της οποίας ο πιο κοινός τύπος μεταλλεύματος ονομάζεται βωξίτης. Σύντομα θα μπορούσαν να καυχηθούν για καλύτερες επιδόσεις ΕσπερίαΚαι Βόρεια Αμερική. Μισό αιώνα αργότερα, ο αδιαμφισβήτητος ηγέτης έγινε Λατινική Αμερική. Τώρα η Αφρική, η Αυστραλία, η Κίνα και άλλες ανεπτυγμένες χώρες έχουν αναλάβει το προβάδισμα.

Τα μη σιδηρούχα μέταλλα αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της σύγχρονης βιομηχανίας. Χωρίς αυτούς, η ανάπτυξη πολλών βιομηχανιών δεν θα ήταν δυνατή. Το αλουμίνιο, ως ελαφρύ, ανθεκτικό και λειτουργικό μέταλλο, θεωρείται βασικό δομικό υλικό της σημερινής εποχής.

ΣΥΝΤΟΜΕΣ ΙΣΤΟΡΙΚΕΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ.Πριν από περίπου 1900 χρόνια, ο Πλίνιος ο Πρεσβύτερος ονόμασε για πρώτη φορά τη στυπτηρία, που χρησιμοποιείται ως μυρωδάτο για τη βαφή υφασμάτων, «αλουμένιο». 1500 χρόνια αργότερα, ο Ελβετός φυσιοδίφης Παράκελσος ανακάλυψε ότι η στυπτηρία περιέχει οξείδιο του αργιλίου. Το καθαρό αλουμίνιο εξήχθη για πρώτη φορά από βωξίτη από τον Δανό επιστήμονα G. Oersted το 1825. Το 1865, ο Ρώσος χημικός N. Beketov έλαβε αλουμίνιο εκτοπίζοντάς το με μαγνήσιο από τηγμένο κρυόλιθο (Na 3 AlF 6). Η μέθοδος αυτή βρήκε βιομηχανική εφαρμογή στη Γερμανία και τη Γαλλία στα τέλη του 19ου αιώνα. Στα μέσα του 19ου αιώνα. το αλουμίνιο θεωρούνταν σπάνιο και μάλιστα πολύτιμο μέταλλο. Επί του παρόντος, το αλουμίνιο είναι το δεύτερο μόνο μετά τον σίδηρο από την άποψη της παγκόσμιας παραγωγής.

ΓΕΩΧΗΜΕΙΑ.Το αλουμίνιο είναι ένα από τα στοιχεία που είναι πιο άφθονα στον φλοιό της γης. Το κλαρκ του είναι 8,05%. Υπό φυσικές συνθήκες, αντιπροσωπεύεται από ένα μόνο ισότοπο, το 27 Al.

Υπό ενδογενείς συνθήκες, το αλουμίνιο συγκεντρώνεται κυρίως σε αλκαλικά πετρώματα που περιέχουν νεφελίνη και λευκίτη, καθώς και σε ορισμένες ποικιλίες βασικών πετρωμάτων (ανορθοσίτες κ.λπ.). Σημαντικές μάζες αλουμινίου συσσωρεύονται λόγω των διεργασιών αλουνοποίησης που σχετίζονται με την υδροθερμική επεξεργασία όξινων ηφαιστειακών σχηματισμών. Οι μεγαλύτερες συσσωρεύσεις αλουμινίου παρατηρούνται σε υπολειμματικούς και επαναεναποτιθέμενους φλοιούς όξινων, αλκαλικών και βασικών πετρωμάτων.

Στην ιζηματογενή διαδικασία, η αλουμίνα διαλύεται και μεταφέρεται μόνο σε όξινο (pH< 4) или сильно щелочных (pH >9.5) λύσεις. Η καθίζηση των υδροξειδίων του αλουμινίου αρχίζει σε pH = 4,1. Παρουσία SiO 2, η διαλυτότητα του Al 2 O 3 αυξάνεται και παρουσία CO 2 μειώνεται. Το κολλοειδές Al 2 O 3 σε σύγκριση με το κολλοειδές SiO 2 είναι λιγότερο σταθερό και πήζει γρηγορότερα. Επομένως, στη διαδικασία της κοινής μετανάστευσης τους, συμβαίνει ο διαχωρισμός αυτών των στοιχείων. Λόγω της διαφορετικής γεωχημικής κινητικότητας των ενώσεων αλουμινίου, σιδήρου και μαγγανίου, η διαφοροποίησή τους συμβαίνει στην παράκτια ζώνη των λεκανών καθίζησης. Ο βωξίτης συσσωρεύεται πιο κοντά στην ακτή, στο πάνω μέρος του ραφιού - σιδηρομεταλλεύματα, και στο κάτω μέρος του ραφιού - μεταλλεύματα μαγγανίου. Τα υδροξείδια του αλουμινίου έχουν σημαντική ικανότητα προσρόφησης. Τα ορυκτά που αποτελούν τους βωξίτες περιέχουν συνεχώς Fe, V, Cr, Zn, Mn, Cu, Sn, Ti, B, Mg, Zr, P κ.λπ. σε μεταβλητές ποσότητες.

ΟΡΥΚΤΟΛΟΓΙΑ. Το αλουμίνιο είναι συστατικό περίπου 250 ορυκτών. Ωστόσο, μόνο μερικά από αυτά είναι βιομηχανικής σημασίας: η διασπορία και ο βοημίτης, ο γιβσίτης (υδραργιλίτης), η νεφελίνη, ο λευκίτης, ο αλουνίτης, ο ανδαλουσίτης, ο κυανίτης, ο σιλλιμανίτης κ.λπ.

ΔιασποράΤο HAlO 2 (περιεκτικότητα σε Al 2 O 3 85%) κρυσταλλώνεται στο ορθορομβικό σύστημα, η συνήθεια των κρυστάλλων είναι ελασματοειδείς, πλάκες, βελονοειδείς, τα συσσωματώματα είναι φυλλώδη, κρυπτοκρυσταλλικά, σταλακτιτικά. Το χρώμα του ορυκτού είναι λευκό, γκριζωπό, με πρόσμιξη Mn ή Fe - γκρι, ροζ, καφέ, υαλώδες έως διαμαντένιο λάμψη, σκληρότητα 6,5–7, ειδικό βάρος 3,36 g/cm 3 .

Boehmit AlOOH – πολυμορφική τροποποίηση διασποράς (με το επώνυμο Boehm), ελασματώδεις κρύσταλλοι, κρυπτοκρυσταλλικά αδρανή, σε σχήμα φασολιού, λευκό χρώμα, σκληρότητα 3,5–4, ειδικό βάρος ~ 3 g/cm 3 . Σχηματίζεται κατά την υδροθερμική αλλοίωση της νεφελίνης.

Gibbsite (υδραργιλίτης)Το Al(OH) 3 (Al 2 O 3 64,7%) κρυσταλλώνεται σε ένα μονοκλινικό, λιγότερο συχνά σε ένα τρικλινικό σύστημα, ψευδοεξαγωνικούς κρυστάλλους, ελασματοειδείς και στηλώδεις, πορσελάνινα αδρανή, γήινα, συντηγμένα, σκουληκόμορφα, σφαιροειδή οζίδια, σκληρότητα. –3, ειδικό βάρος 2,4 g/cm3.

ΝεφελίνηΤο Na (Al 2 O 3 34%) κρυσταλλώνεται στο εξαγωνικό σύστημα, οι κρύσταλλοι είναι πρισματικοί, βραχύστηλοι, παχύρρευστοι, άχρωμοι, γκρι, κόκκινοι του κρέατος, λάμψη από υαλώδη έως λιπαρά, σκληρότητα 5,5–6, ειδικό βάρος 2,6 g/cm 3.

Λευκίτης K (Al 2 O 3 23,5%) – πυριτικό πλαίσιο, ισοδομικό με αναλκίμη. κρύσταλλοι - τετραγωνιοκτάεδρα, δωδεκάεδρα. Το χρώμα του ορυκτού είναι λευκό, γκρι, σκληρότητα 5,5–6, ειδικό βάρος 2,5 g/cm 3 .

ΑλουνίτηςΤο KAl ​​3 (OH) 6 2 (Al 2 O 3 37%) κρυσταλλώνεται στο τριγωνικό σύστημα, οι κρύσταλλοι είναι ταινιοειδείς, ρομβοεδρικοί ή φακοειδείς, τα συσσωματώματα είναι πυκνά και κοκκώδη. Το χρώμα του ορυκτού είναι λευκό, γκριζωπό, κιτρινωπό, καφέ, υαλώδη έως περλέ λάμψη, σκληρότητα 3,5–4, ειδικό βάρος 2,9 g/cm 3 . Βρίσκεται στον φλοιό που ξεπερνά τις καιρικές συνθήκες, όπου το H 2 SO 4 είναι άφθονο.

ΑνδαλουσίτηςΤο Al 2 O (στην επαρχία της Ανδαλουσίας, Ισπανία) είναι μία από τις τρεις πολυμορφικές τροποποιήσεις του πυριτικού αλουμινίου (ανδαλουσίτης, κυανίτης και σιλλιμανίτης), που σχηματίζεται στη χαμηλότερη πίεση και θερμοκρασία. Το αλουμίνιο αντικαθίσταται ελαφρώς από Fe και Mn. Κρυσταλλώνεται στο ρομβικό σύστημα, οι κρύσταλλοι είναι στηλώδεις, ινώδεις, κοκκώδεις και ακτινοβόλος στηλών συσσωματώματα, ροζ χρώμα, υαλώδης λάμψη, σκληρότητα 6,5–7, ειδικό βάρος 3,1 g/cm 3 .

Τα πιο σημαντικά μεταλλεύματα αλουμινίου είναι ο βωξίτης - ένα πέτρωμα που αποτελείται από υδροξείδια αλουμινίου, οξείδια και υδροξείδια σιδήρου και μαγγανίου, χαλαζία, οπάλιο, αργιλοπυριτικά άλατα κ.λπ. σύνθεση ορυκτώνΥπάρχουν βωξίτες διασπορίας, βοημίτης, γιβσίτης και σύνθετοι βωξίτες, που αποτελούνται από δύο ή τρία από τα αναφερόμενα ορυκτά. Η άμορφη αλουμίνα, που αποτελεί μέρος των βιομηχανικών ορυκτών αλουμινίου, γερνάει με την πάροδο του χρόνου, με αποτέλεσμα να μετατρέπεται σε βοημίτη και ο τελευταίος να μετατρέπεται σε γιββσίτη.

ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ.Το αλουμίνιο, λόγω της ελαφρότητας του (πυκνότητα 2,7 g/cm3), της υψηλής ηλεκτρικής αγωγιμότητας, της υψηλής αντοχής στη διάβρωση και της επαρκούς μηχανικής του αντοχής (ειδικά σε κράματα με Cu, Mg, Si, Mn, Ni, Zn κ.λπ.), έχει βρει ευρεία χρήση. σε διάφορους κλάδους. Οι κύριοι τομείς εφαρμογής του αλουμινίου και των κραμάτων του είναι: αυτοκίνητα, πλοία, αεροσκάφη και μηχανολογία. κατασκευές (φέρουσες κατασκευές). παραγωγή υλικών συσκευασίας (δοχεία, φύλλο αλουμινίου). Ηλεκτρολογία (καλώδια, καλώδια). παραγωγή ειδών οικιακής χρήσης· αμυντική βιομηχανία.

ΠΟΡΟΙ ΚΑΙ ΑΠΟΘΕΜΑΤΑ.Η κύρια πρώτη ύλη της παγκόσμιας βιομηχανίας αλουμινίου είναι ο βωξίτης. Ο βωξίτης περιλαμβάνει αλουμινένια πετρώματα που περιέχουν τουλάχιστον 28% Al 2 O 3. Το αλουμίνιο λαμβάνεται επίσης από μεταλλεύματα νεφελίνης και αλουνίτη. Έχει αναπτυχθεί μια μέθοδος ηλεκτρικής μηχανικής για την παραγωγή αλουμινίου από σιλλιμανίτη, ανδαλουσίτη, κρυσταλλικούς σχιστόλιθους κυανίτη και γνεύσιους και άλλες πηγές αλουμίνας εκτός βωξίτη. Οι βωξίτες, κατά κανόνα, σχηματίζουν επιφανειακά κοιτάσματα που φτάνουν στην επιφάνεια ή καλύπτονται ελάχιστα, με αποτέλεσμα η ανακάλυψη και η διαπίστωση των βιομηχανικών χαρακτηριστικών των κοιτασμάτων να είναι σχετικά απλή υπόθεση.

Οι παγκόσμιοι πόροι βωξίτη υπολογίζονται σε 55–75 δισεκατομμύρια τόνους Περίπου το 33% από αυτούς συγκεντρώνονται στη Νότια και Κεντρική Αμερική, το 27% στην Αφρική, το 17% στην Ασία, το 13% στην Αυστραλία και την Ωκεανία και μόνο το 10% στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική. Ευρώπη.

Τα συνολικά αποθέματα βωξίτη στον κόσμο είναι 62,2 δισεκατομμύρια τόνοι και τα αποδεδειγμένα αποθέματα είναι 31,4 δισεκατομμύρια τόνοι Οι έξι πρώτες χώρες με τα μεγαλύτερα αποθέματα περιλαμβάνουν τη Γουινέα, την Αυστραλία, τη Βραζιλία, την Τζαμάικα, την Ινδία και την Ινδονησία (Πίνακας 8). Αυτές οι χώρες είναι οι κύριοι προμηθευτές βωξίτη gibbsite στην παγκόσμια αγορά. Άλλες χώρες εξόρυξης βωξίτη, όπως η Κίνα και η Ελλάδα, χρησιμοποιούν βωξίτη βοημίτη-διασπορίου. Η Ρωσία δεν διαθέτει επαρκή αποθέματα βωξίτη για εγχώρια κατανάλωση και το μερίδιό της στο παγκόσμιο ισοζύγιο αυτής της πρώτης ύλης είναι μικρότερο από 1%.

Τα μοναδικά κοιτάσματα περιλαμβάνουν κοιτάσματα με αποθέματα βωξίτη άνω των 500 εκατομμυρίων τόνων, μεγάλα – 500–50 εκατομμύρια τόνους, μεσαία – 50–15 εκατομμύρια τόνους και μικρά – λιγότερο από 15 εκατομμύρια τόνους.

ΟΡΥΞΗ ΚΑΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗ.Παγκόσμια παραγωγή βωξίτη 1995–2000 ανήλθαν σε 110–120 εκατομμύρια τόνους Οι κύριοι παραγωγοί βωξίτη ήταν η Αυστραλία, η Γουινέα, η Τζαμάικα, η Βραζιλία και η Κίνα. Όγκος παραγωγής αυτού του είδους ορυκτές πρώτες ύλεςστη Ρωσία ήταν περίπου 4-5 εκατομμύρια τόνοι, ενώ στην Αυστραλία ήταν 43 εκατομμύρια τόνοι Στην Αυστραλία, η μεγαλύτερη εταιρεία εξόρυξης « Alcan Αλουμίνιο».

Στη Ρωσία, η ανάπτυξη και η εξόρυξη βωξίτη πραγματοποιείται στα κοιτάσματα της Urals OJSC "Sevuralboxytruda" (SUBR)και OJSC "Μεταλλεία βωξίτη του Νότιου Ουραλίου" (YBR), όπου τα αποδεδειγμένα αποθέματα μπορούν να εξασφαλίσουν τη λειτουργία των ορυχείων για 25–40 χρόνια. Ο βωξίτης εξορύσσεται με τη μέθοδο της εξόρυξης από μεγάλα βάθη.

Παραγωγή αλουμίνας στον κόσμο από διάφορες ορυκτές πηγές το 1995–2000. ανήλθαν σε 43–45 εκατομμύρια τόνους Στην Αυστραλία, που είναι ο αναμφισβήτητος παγκόσμιος ηγέτης, οι κύριοι παραγωγοί αλουμίνας είναι εταιρείες « Alcoa» , « Ρέινολντς μέταλλα» Και « Comalco» .

ΜΕΤΑΛΛΟΓΕΝΙΑ ΚΑΙ ΗΛΙΚΙΕΣ ΔΙΑΜΟΡΦΩΣΗΣ ΜΕΤΑΛΛΕΥΜΑΤΟΣ.Οι πιο ευνοϊκές συνθήκες για το σχηματισμό κοιτασμάτων βωξίτη προέκυψαν στο πρώιμο στάδιο του γεωσυγκλινικού σταδίου, όταν σχηματίστηκαν γεωσυνκλινικά κοιτάσματα ορυκτών πρώτων υλών αλουμίνας, καθώς και στο στάδιο της πλατφόρμας, όταν εμφανίστηκαν λατερίτη και ιζηματογενή κοιτάσματα.

Το αλουμίνιο είναι ένα μέταλλο επικαλυμμένο με ένα ματ φιλμ οξειδίου του αργύρου, οι ιδιότητες του οποίου καθορίζουν τη δημοτικότητά του: απαλότητα, ελαφρότητα, ολκιμότητα, υψηλή αντοχή, αντίσταση στη διάβρωση, ηλεκτρική αγωγιμότητα και έλλειψη τοξικότητας. Στο σύγχρονο υψηλής τεχνολογίαςΗ χρήση του αλουμινίου κατέχει ηγετική θέση ως δομικό, πολυλειτουργικό υλικό.

Η μεγαλύτερη αξία για τη βιομηχανία ως πηγή αλουμινίου είναι οι φυσικές πρώτες ύλες - βωξίτης, ένα συστατικό πετρώματος με τη μορφή βωξίτη, αλουνίτη και νεφελίνης.

Ποικιλίες μεταλλευμάτων που περιέχουν αλουμίνα

Περισσότερα από 200 ορυκτά είναι γνωστά που περιέχουν αλουμίνιο.

Πηγή πρώτης ύλης θεωρείται μόνο ο βράχος που μπορεί να πληροί τις ακόλουθες απαιτήσεις:

• Οι φυσικές πρώτες ύλες πρέπει να έχουν υψηλή περιεκτικότητα σε οξείδια αλουμινίου.
• Το κοίτασμα πρέπει να αντιστοιχεί στην οικονομική σκοπιμότητα της βιομηχανικής του ανάπτυξης.
• Το πέτρωμα πρέπει να περιέχει πρώτη ύλη αλουμινίου σε μορφή που να μπορεί να εξαχθεί στην καθαρή του μορφή με γνωστές μεθόδους.

Χαρακτηριστικό του φυσικού βράχου βωξίτη

Τα φυσικά κοιτάσματα βωξίτη, νεφελίνης, αλουνίτη, αργίλου και καολίνης μπορούν να χρησιμεύσουν ως πηγή πρώτων υλών. Ο βωξίτης είναι ο πιο κορεσμένος με ενώσεις αλουμινίου. Οι άργιλοι και οι καολίνες είναι τα πιο κοινά πετρώματα με σημαντική περιεκτικότητα σε αλουμίνα. Οι αποθέσεις αυτών των ορυκτών βρίσκονται στην επιφάνεια της γης.

Βωξίτηςστη φύση υπάρχει μόνο με τη μορφή δυαδικής ένωσης μετάλλου με οξυγόνο. Αυτή η ένωση εξάγεται από φυσικό βουνό μετάλλευμαμε τη μορφή βωξίτη, που αποτελείται από οξείδια πολλών χημικά στοιχεία: αλουμίνιο, κάλιο, νάτριο, μαγνήσιο, σίδηρος, τιτάνιο, πυρίτιο, φώσφορος.

Ανάλογα με το κοίτασμα, ο βωξίτης περιέχει από 28 έως 80% αλουμίνα. Αυτή είναι η κύρια πρώτη ύλη για την απόκτηση ενός μοναδικού μετάλλου. Η ποιότητα του βωξίτη ως πρώτης ύλης αλουμινίου εξαρτάται από την περιεκτικότητά του σε αλουμίνα. Αυτό καθορίζει το φυσικό σκηνικά θέατρουβωξίτης:

• Το ορυκτό έχει κρυφή κρυσταλλική δομή ή βρίσκεται σε άμορφη κατάσταση. Πολλά ορυκτά έχουν σκληρυμένες μορφές υδρογέλης απλής ή πολύπλοκης σύνθεσης.
• Το χρώμα του βωξίτη σε διάφορες τοποθεσίες εξόρυξης κυμαίνεται από σχεδόν λευκό έως σκούρο κόκκινο. Υπάρχουν κοιτάσματα με μαύρο χρώμα του ορυκτού.
• Η πυκνότητα των ορυκτών που περιέχουν αλουμίνιο εξαρτάται από αυτά χημική σύνθεσηκαι είναι περίπου 3.500 kg/m3.
• Η χημική σύνθεση και η δομή του βωξίτη καθορίζει το στερεό σκηνικά θέατρουορυκτό. Τα ισχυρότερα ορυκτά έχουν σκληρότητα 6 μονάδων στην κλίμακα που είναι αποδεκτή στην ορυκτολογία.
• Ως φυσικό ορυκτό, ο βωξίτης έχει έναν αριθμό ακαθαρσιών, πιο συχνά αυτές είναι οξείδια σιδήρου, ασβεστίου, μαγνησίου, μαγγανίου και ακαθαρσίες ενώσεων τιτανίου και φωσφόρου.

Οι βωξίτες, οι καολίνες και οι άργιλοι περιέχουν ακαθαρσίες άλλων ενώσεων, οι οποίες διαχωρίζονται σε ξεχωριστές βιομηχανίες κατά την επεξεργασία των πρώτων υλών.

Μόνο στη Ρωσία χρησιμοποιούν κοιτάσματα με κοιτάσματα πετρωμάτων που περιέχουν χαμηλότερες συγκεντρώσεις αλουμίνας.

Πρόσφατα, η αλουμίνα άρχισε να λαμβάνεται από νεφελίνες, οι οποίες, εκτός από αλουμίνα, περιέχουν οξείδια μετάλλων όπως κάλιο, νάτριο, πυρίτιο και, όχι λιγότερο πολύτιμη, πέτρα στυπτηρίας, αλουνίτη.

Μέθοδοι επεξεργασίας ορυκτών που περιέχουν αλουμίνιο

Η τεχνολογία για την παραγωγή καθαρής αλουμίνας από μετάλλευμα αλουμινίου δεν έχει αλλάξει από την ανακάλυψη αυτού του μετάλλου. Ο εξοπλισμός παραγωγής της βελτιώνεται, επιτρέποντάς της να παράγει καθαρό αλουμίνιο. Τα κύρια στάδια παραγωγής για την απόκτηση καθαρού μετάλλου:

• Εξόρυξη μεταλλεύματος από ανεπτυγμένα κοιτάσματα.
• Η πρωτογενής επεξεργασία των αποβλήτων πετρωμάτων με σκοπό την αύξηση της συγκέντρωσης της αλουμίνας είναι μια διαδικασία εμπλουτισμού.
• Παρασκευή καθαρής αλουμίνας, ηλεκτρολυτική αναγωγή του αλουμινίου από τα οξείδια του.

Η παραγωγική διαδικασία ολοκληρώνεται με μέταλλο με συγκέντρωση 99,99%.

Εξόρυξη και αξιοποίηση αλουμίνας

Η αλουμίνα ή τα οξείδια του αλουμινίου δεν υπάρχουν στη φύση στην καθαρή τους μορφή. Εξάγεται από μεταλλεύματα αλουμινίου με υδροχημικές μεθόδους.

Κοιτάσματα μεταλλευμάτων αλουμινίου σε κοιτάσματα συνήθως εκρήγνυνται, παρέχοντας χώρο εξόρυξής του σε βάθος περίπου 20 μέτρων, από όπου επιλέγεται και δρομολογείται στη διαδικασία περαιτέρω επεξεργασίας.

• Με τη χρήση ειδικού εξοπλισμού (σήτες, ταξινομητές), το μετάλλευμα συνθλίβεται και διαλέγεται, απορρίπτοντας τα απόβλητα πετρώματα (υπολείμματα). Σε αυτό το στάδιο εμπλουτισμού αλουμίνας, οι μέθοδοι πλύσης και κοσκινίσματος χρησιμοποιούνται ως οι πλέον συμφέρουσες οικονομικά.
• Το καθαρισμένο μετάλλευμα που κατακάθεται στον πυθμένα της μονάδας συμπύκνωσης αναμιγνύεται με μια θερμαινόμενη μάζα καυστικής σόδας σε αυτόκλειστο.
• Το μείγμα περνά μέσα από ένα σύστημα από χάλυβα υψηλής αντοχής. Τα δοχεία είναι εξοπλισμένα με μανδύα ατμού που διατηρεί την απαιτούμενη θερμοκρασία. Η πίεση ατμού διατηρείται στα 1,5-3,5 MPa έως ότου οι ενώσεις αλουμινίου μεταφερθούν πλήρως από το εμπλουτισμένο πέτρωμα σε αργιλικό νάτριο σε ένα υπέρθερμο διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου.
• Μετά την ψύξη, το υγρό υφίσταται ένα στάδιο διήθησης, ως αποτέλεσμα του οποίου διαχωρίζεται το στερεό ίζημα και λαμβάνεται ένα υπερκορεσμένο καθαρό αργιλικό διάλυμα. Με την προσθήκη υπολειμμάτων υδροξειδίου του αργιλίου από τον προηγούμενο κύκλο στο προκύπτον διάλυμα, η αποσύνθεση επιταχύνεται.
• Για την τελική ξήρανση του ένυδρου οξειδίου του αλουμινίου, χρησιμοποιείται μια διαδικασία φρύξης.

Ηλεκτρολυτική παραγωγή καθαρού αλουμινίου

Το καθαρό αλουμίνιο παράγεται χρησιμοποιώντας μια συνεχή διαδικασία που παράγει πυρωμένο αλουμίνιο εισέρχεται στο στάδιο της ηλεκτρολυτικής αναγωγής.

Οι σύγχρονοι ηλεκτρολύτες είναι μια συσκευή που αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη:

• Κατασκευασμένο από χαλύβδινο περίβλημα επενδεδυμένο με μπλοκ άνθρακα και πλάκες. Κατά τη λειτουργία, σχηματίζεται ένα πυκνό φιλμ παγωμένου ηλεκτρολύτη στην επιφάνεια του σώματος του λουτρού, προστατεύοντας την επένδυση από την καταστροφή από το τήγμα του ηλεκτρολύτη.
• Ένα στρώμα λιωμένου αλουμινίου στο κάτω μέρος του λουτρού, πάχους 10–20 cm, χρησιμεύει ως κάθοδος σε αυτήν την εγκατάσταση.
• Το ρεύμα παρέχεται στο τήγμα αλουμινίου μέσω μπλοκ άνθρακα και ενσωματωμένων χαλύβδινων ράβδων.
• Οι άνοδοι, που αναρτώνται σε ένα σιδερένιο πλαίσιο χρησιμοποιώντας χαλύβδινους πείρους, είναι εφοδιασμένες με ράβδους συνδεδεμένες με έναν μηχανισμό ανύψωσης. Καθώς προχωρά η καύση, η άνοδος κινείται προς τα κάτω και οι ράβδοι χρησιμοποιούνται ως στοιχείο για την παροχή ρεύματος.
• Στα εργαστήρια, οι ηλεκτρολύτες εγκαθίστανται διαδοχικά σε πολλές σειρές (δύο ή τέσσερις σειρές).

Πρόσθετος καθαρισμός του αλουμινίου με διύλιση

Εάν το αλουμίνιο που εξάγεται από τις συσκευές ηλεκτρόλυσης δεν πληροί τις τελικές απαιτήσεις, υποβάλλεται σε πρόσθετο καθαρισμό με διύλιση.

Στη βιομηχανία, αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται σε έναν ειδικό ηλεκτρολύτη, ο οποίος περιέχει τρία υγρά στρώματα:

• Κάτω – εξευγενισμένο αλουμίνιο με την προσθήκη περίπου 35% χαλκού, χρησιμεύει ως άνοδος. Ο χαλκός είναι παρών για να κάνει το στρώμα αλουμινίου βαρύτερο, ο χαλκός δεν διαλύεται στο κράμα ανόδου.
• Το μεσαίο στρώμα είναι ένα μείγμα φθοριούχων και χλωριδίων βαρίου, ασβεστίου και αλουμινίου με σημείο τήξης περίπου 730 °C.
• επάνω στρώμα - καθαρό εξευγενισμένο αλουμίνιοένα τήγμα που διαλύεται στο στρώμα της ανόδου και ανεβαίνει προς τα πάνω. Χρησιμεύει ως κάθοδος σε αυτό το κύκλωμα. Το ρεύμα τροφοδοτείται από ένα ηλεκτρόδιο γραφίτη.

Κατά τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης, οι ακαθαρσίες παραμένουν στο στρώμα ανόδου και στον ηλεκτρολύτη. Η απόδοση του καθαρού αλουμινίου είναι 95-98%. Η ανάπτυξη κοιτασμάτων που περιέχουν αλουμίνιο κατέχει ηγετική θέση εθνική οικονομία, χάρη στις ιδιότητες του αλουμινίου, το οποίο αυτή τη στιγμή κατέχει τη δεύτερη θέση μετά τον σίδηρο στη σύγχρονη βιομηχανία.

Στη σύγχρονη βιομηχανία, το μετάλλευμα αλουμινίου είναι η πιο δημοφιλής πρώτη ύλη. Η ταχεία ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας κατέστησε δυνατή τη διεύρυνση του πεδίου εφαρμογής της. Τι είναι το μετάλλευμα αλουμινίου και πού εξορύσσεται περιγράφεται σε αυτό το άρθρο.

Βιομηχανική σημασία του αλουμινίου

Το αλουμίνιο θεωρείται το πιο κοινό μέταλλο. Κατατάσσεται στην τρίτη θέση ως προς τον αριθμό των κοιτασμάτων στο φλοιό της γης. Το αλουμίνιο είναι επίσης γνωστό σε όλους ως στοιχείο του περιοδικού πίνακα, το οποίο ανήκει στα ελαφρά μέταλλα.

Το μετάλλευμα αλουμινίου είναι η φυσική πρώτη ύλη από την οποία λαμβάνεται αυτό το μέταλλο. Εξορύσσεται κυρίως από βωξίτη, ο οποίος περιέχει οξείδια αλουμινίου (αλουμίνα). ο μεγαλύτερος αριθμός– από 28 έως 80%. Άλλα πετρώματα - αλουνίτης, νεφελίνη και νεφελίνη-απατίτης χρησιμοποιούνται επίσης ως πρώτες ύλες για την παραγωγή αλουμινίου, αλλά είναι κακής ποιότητας και περιέχουν σημαντικά λιγότερη αλουμίνα.

Το αλουμίνιο κατέχει την πρώτη θέση στη μη σιδηρούχα μεταλλουργία. Το γεγονός είναι ότι λόγω των χαρακτηριστικών του χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες. Έτσι, αυτό το μέταλλο χρησιμοποιείται στη μηχανική μεταφορών, στην παραγωγή συσκευασίας, στις κατασκευές και στην κατασκευή διαφόρων καταναλωτικών αγαθών. Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στην ηλεκτρική μηχανική.

Για να κατανοήσουμε τη σημασία του αλουμινίου για την ανθρωπότητα, αρκεί να ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα είδη οικιακής χρήσης που χρησιμοποιούμε καθημερινά. Πολλά είδη οικιακής χρήσης είναι κατασκευασμένα από αλουμίνιο: πρόκειται για εξαρτήματα για ηλεκτρικές συσκευές (ψυγείο, πλυντήριο ρούχων κ.λπ.), πιάτα, αθλητικό εξοπλισμό, αναμνηστικά, εσωτερικά στοιχεία. Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται συχνά για παραγωγή διαφορετικών τύπωνδοχεία και συσκευασίες. Για παράδειγμα, κονσέρβες ή δοχεία αλουμινόχαρτου μιας χρήσης.

Τύποι μεταλλευμάτων αλουμινίου

Το αλουμίνιο βρίσκεται σε περισσότερα από 250 ορυκτά. Από αυτά, τα πιο πολύτιμα για τη βιομηχανία είναι ο βωξίτης, η νεφελίνη και ο αλουνίτης. Ας τα δούμε πιο αναλυτικά.

μετάλλευμα βωξίτη

Το αλουμίνιο δεν υπάρχει στη φύση στην καθαρή του μορφή. Λαμβάνεται κυρίως από μετάλλευμα αλουμινίου - βωξίτη. Είναι ένα ορυκτό που αποτελείται κυρίως από υδροξείδια του αργιλίου, καθώς και από οξείδια σιδήρου και πυριτίου. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε αλουμίνα (40 έως 60%), ο βωξίτης χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για την παραγωγή αλουμινίου.

Φυσικές ιδιότητες μεταλλεύματος αλουμινίου:

• αδιαφανές ορυκτό κόκκινων και γκρι χρωμάτων διαφόρων αποχρώσεων.
• η σκληρότητα των ισχυρότερων δειγμάτων είναι 6 στην ορυκτολογική κλίμακα.
• Η πυκνότητα του βωξίτη, ανάλογα με τη χημική σύσταση, κυμαίνεται από 2900-3500 kg/m³.

Τα κοιτάσματα μεταλλευμάτων βωξίτη συγκεντρώνονται στον ισημερινό και τροπική ζώνηγη. Περισσότερα αρχαία κοιτάσματα βρίσκονται στη Ρωσία.

Πώς σχηματίζεται το μετάλλευμα αλουμινίου βωξίτη;

Ο βωξίτης σχηματίζεται από μονοένυδρη ένυδρη αλουμίνα, βοημίτη και διασπορά, τριένυδρο υδρίτη - υδραργιλίτη και συναφή ορυκτά υδροξείδιο και οξείδιο του σιδήρου.

Ανάλογα με τη σύνθεση των στοιχείων που σχηματίζουν τη φύση, διακρίνονται τρεις ομάδες μεταλλευμάτων βωξίτη:

1. Μονοένυδρος βωξίτης – περιέχει αλουμίνα σε μονοϋδρική μορφή.
2. Τριένυδρο - τέτοια ορυκτά αποτελούνται από αλουμίνα σε τριένυδρη μορφή.
3. Μικτά - αυτή η ομάδα περιλαμβάνει τα προηγούμενα μεταλλεύματα αλουμινίου σε συνδυασμό.

Κοιτάσματα πρώτων υλών σχηματίζονται λόγω της διάβρωσης όξινων, αλκαλικών και μερικές φορές βασικών πετρωμάτων ή ως αποτέλεσμα της σταδιακής εναπόθεσης μεγάλων ποσοτήτων αλουμίνας στους πυθμένες της θάλασσας και της λίμνης.

Μεταλλεύματα αλουνίτη

Αυτός ο τύπος απόθεσης περιέχει έως και 40% οξείδιο του αλουμινίου. Το μετάλλευμα αλουνίτη σχηματίζεται σε πισίνα νερούΚαι παράκτιες περιοχέςσε συνθήκες έντονης υδροθερμίας και ηφαιστειακή δραστηριότητα. Ένα παράδειγμα τέτοιων κοιτασμάτων είναι η λίμνη Zaglinskoye στον Μικρό Καύκασο.

Ο βράχος είναι πορώδης. Αποτελείται κυρίως από καολινίτες και υδρομίκες. Βιομηχανικό ενδιαφέρον παρουσιάζει μετάλλευμα με περιεκτικότητα σε αλουνίτη άνω του 50%.

Νεφελίνη

Πρόκειται για μετάλλευμα αλουμινίου πυριγενούς προέλευσης. Είναι ένα πλήρως κρυσταλλικό αλκαλικό πέτρωμα. Ανάλογα με τη σύνθεση και τα τεχνολογικά χαρακτηριστικά της επεξεργασίας, διακρίνονται διάφορες ποιότητες μεταλλεύματος νεφελίνης:

• πρώτη τάξη – 60–90% νεφελίνη. περιέχει περισσότερο από 25% αλουμίνα. η επεξεργασία πραγματοποιείται με πυροσυσσωμάτωση.
• δεύτερης κατηγορίας – 40–60% νεφελίνη, η ποσότητα αλουμίνας είναι ελαφρώς χαμηλότερη – 22–25%· απαιτείται εμπλουτισμός κατά την επεξεργασία.
• ο τρίτος βαθμός είναι τα ορυκτά νεφελίνης, τα οποία δεν αντιπροσωπεύουν καμία βιομηχανική αξία.

Παγκόσμια παραγωγή μεταλλευμάτων αλουμινίου

Το μετάλλευμα αλουμινίου εξορύχθηκε για πρώτη φορά το πρώτο μισό του 19ου αιώνα στη νοτιοανατολική Γαλλία, κοντά στην πόλη Μποξ. Από εδώ προέρχεται το όνομα βωξίτης. Αυτή η βιομηχανία αναπτύχθηκε για πρώτη φορά με αργό ρυθμό. Αλλά όταν η ανθρωπότητα εκτίμησε ποιο μετάλλευμα αλουμινίου ήταν χρήσιμο για την παραγωγή, το πεδίο εφαρμογής του αλουμινίου επεκτάθηκε σημαντικά. Πολλές χώρες έχουν αρχίσει να αναζητούν κοιτάσματα στα εδάφη τους. Έτσι, η παγκόσμια παραγωγή μεταλλευμάτων αλουμινίου άρχισε σταδιακά να αυξάνεται. Οι αριθμοί επιβεβαιώνουν αυτό το γεγονός. Έτσι, αν το 1913 ο παγκόσμιος όγκος του μεταλλεύματος ήταν 540 χιλιάδες τόνοι, τότε το 2014 ήταν πάνω από 180 εκατομμύρια τόνοι.

Ο αριθμός των χωρών που εξορύσσουν μεταλλεύματα αλουμινίου αυξήθηκε επίσης σταδιακά. Σήμερα υπάρχουν περίπου 30 από αυτά, αλλά τα τελευταία 100 χρόνια, οι κορυφαίες χώρες και περιοχές έχουν αλλάξει συνεχώς. Έτσι, στις αρχές του 20ου αιώνα, οι παγκόσμιοι ηγέτες στην εξόρυξη μεταλλεύματος αλουμινίου και την παραγωγή του ήταν η Βόρεια Αμερική και η Δυτική Ευρώπη. Αυτές οι δύο περιοχές αντιπροσώπευαν περίπου το 98% της παγκόσμιας παραγωγής. Μετά από αρκετές δεκαετίες, οι χώρες έγιναν ηγέτες όσον αφορά τους ποσοτικούς δείκτες της βιομηχανίας αλουμινίου. Ανατολική Ευρώπη, Λατινική Αμερική και Σοβιετική Ένωση. Και ήδη από τις δεκαετίες 1950-1960, η Λατινική Αμερική έγινε ηγέτης όσον αφορά την παραγωγή. Και τη δεκαετία 1980-1990. Υπήρξε μια ταχεία ανακάλυψη στη βιομηχανία αλουμινίου στην Αυστραλία και την Αφρική. Στην τρέχουσα παγκόσμια τάση, οι κύριες κορυφαίες χώρες στην παραγωγή αλουμινίου είναι η Αυστραλία, η Βραζιλία, η Κίνα, η Γουινέα, η Τζαμάικα, η Ινδία, η Ρωσία, το Σουρινάμ, η Βενεζουέλα και η Ελλάδα.

κοιτάσματα μεταλλεύματος στη Ρωσία

Όσον αφορά την παραγωγή μεταλλεύματος αλουμινίου, η Ρωσία κατέχει την έβδομη θέση στην παγκόσμια κατάταξη. Αν και τα κοιτάσματα μεταλλεύματος αλουμινίου στη Ρωσία παρέχουν στη χώρα μέταλλο μεγάλες ποσότητες, δεν αρκεί για τον πλήρη εφοδιασμό του κλάδου. Ως εκ τούτου, το κράτος αναγκάζεται να αγοράζει βωξίτη από άλλες χώρες.

Συνολικά, υπάρχουν 50 κοιτάσματα μεταλλεύματος στη Ρωσία. Αυτός ο αριθμός περιλαμβάνει τόσο μέρη όπου εξορύσσεται το ορυκτό όσο και κοιτάσματα που δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί.

Τα περισσότερα από τα αποθέματα μεταλλεύματος βρίσκονται στο ευρωπαϊκό τμήμα της χώρας. Εδώ βρίσκονται στις περιοχές Sverdlovsk, Arkhangelsk, Belgorod, στη Δημοκρατία της Κόμι. Όλες αυτές οι περιοχές περιέχουν το 70% των συνολικών αποδεδειγμένων αποθεμάτων μεταλλεύματος της χώρας.

Τα μεταλλεύματα αλουμινίου στη Ρωσία εξακολουθούν να εξορύσσονται από παλιά κοιτάσματα βωξίτη. Τέτοιες περιοχές περιλαμβάνουν το πεδίο Radynskoye στην περιοχή του Λένινγκραντ. Επίσης, λόγω έλλειψης πρώτων υλών, η Ρωσία χρησιμοποιεί άλλα μεταλλεύματα αλουμινίου, τα κοιτάσματα των οποίων διαφέρουν χειρότερη ποιότητακοιτάσματα ορυκτών. Αλλά εξακολουθούν να είναι κατάλληλα για βιομηχανικούς σκοπούς. Έτσι, στη Ρωσία εξορύσσονται σε μεγάλες ποσότητες μεταλλεύματα νεφελίνης, γεγονός που καθιστά δυνατή την απόκτηση αλουμινίου.

Η γαλλική πόλη Les Baux de Provence, που βρίσκεται στα νότια της χώρας, έγινε διάσημη δίνοντας το όνομά της στο ορυκτό βωξίτη. Εκεί το 1821 ο μηχανικός ορυχείων Pierre Berthier ανακάλυψε κοιτάσματα άγνωστου μεταλλεύματος. Χρειάστηκαν άλλα 40 χρόνια έρευνας και δοκιμών για να ανακαλύψουμε τις δυνατότητες της νέας φυλής και να την αναγνωρίσουμε ως πολλά υποσχόμενη βιομηχανική παραγωγήαλουμίνιο, που εκείνα τα χρόνια ήταν πιο ακριβό από τον χρυσό.

Χαρακτηριστικά και προέλευση

Ο βωξίτης είναι το πρωτογενές μετάλλευμα αλουμινίου. Σχεδόν όλο το αλουμίνιο που έχει παραχθεί ποτέ στον κόσμο μετατρέπεται από αυτά. Αυτό το πέτρωμα είναι μια σύνθετη πρώτη ύλη, που χαρακτηρίζεται από πολύπλοκη και ετερογενή δομή.

Περιλαμβάνει ως κύρια συστατικά οξείδια και υδροξείδια αλουμινίου. Τα οξείδια του σιδήρου χρησιμεύουν επίσης ως ορυκτά που σχηματίζουν μεταλλεύματα. Και μεταξύ των πιο κοινών ακαθαρσιών:

• πυρίτιο (που αντιπροσωπεύεται από χαλαζία, καολινίτη και οπάλιο).
• τιτάνιο (με τη μορφή ρουτιλίου)?
• ενώσεις ασβεστίου και μαγνησίου.
• Στοιχεία σπάνιων γαιών.
• μαρμαρυγίας;
• σε μικρές ποσότητες γάλλιο, χρώμιο, βανάδιο, ζιρκόνιο, νιόβιο, φώσφορο, κάλιο, νάτριο και πυρίτη.

Από προέλευση, οι βωξίτες είναι λατεριτικοί και καρστικοί (ιζηματογενείς). Τα πρώτα, υψηλής ποιότητας, σχηματίστηκαν στο κλίμα των υγρών τροπικών περιοχών ως αποτέλεσμα βαθιών χημικών μετασχηματισμών πυριτικών πετρωμάτων (η λεγόμενη λατεροποίηση). Τα τελευταία είναι κατώτερης ποιότητας, είναι προϊόν διάβρωσης, μεταφοράς και εναπόθεσης στρωμάτων αργίλου σε νέες θέσεις.

Οι βωξίτες ποικίλλουν σε:

1. Φυσική κατάσταση (βραχώδης, γήινη, πορώδης, χαλαρή, σαν πηλό).
2. Δομή (με τη μορφή θραυσμάτων και μπιζελιών).
3. Χαρακτηριστικά υφής (με ομοιογενή ή πολυεπίπεδη σύνθεση).
4. Πυκνότητα (κυμαίνεται από 1800 έως 3200 kg/m³).

Χημικά και φυσικές ιδιότητες

Οι χημικές ιδιότητες του βωξίτη έχουν ένα ευρύ φάσμα που σχετίζεται με τη μεταβλητή σύνθεση του υλικού. Ωστόσο, η ποιότητα των ορυκτών που εξορύσσονται καθορίζεται κυρίως από την αναλογία της περιεκτικότητας σε αλουμίνα και πυρίτιο. Πως περισσότερη ποσότητατου πρώτου και λιγότερο του δεύτερου, τόσο μεγαλύτερη είναι η βιομηχανική αξία. Σπουδαίος χημικό χαρακτηριστικόΟι μηχανικοί ορυχείων θεωρούν τη λεγόμενη «θραυσιμότητα», δηλαδή πόσο εύκολα μπορούν να εξαχθούν τα οξείδια του αλουμινίου από το υλικό του μεταλλεύματος.

Παρά το γεγονός ότι ο βωξίτης δεν έχει σταθερή σύνθεση, οι φυσικές του ιδιότητες συνοψίζονται στους ακόλουθους δείκτες:

Είναι ενδιαφέρον ότι η φυσική κατάσταση δεν έχει καμία σχέση με τη χρησιμότητα και την αξία του βωξίτη. Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι υποβάλλονται σε επεξεργασία σε άλλο υλικό, οι ιδιότητες του οποίου διαφέρουν σημαντικά από το αρχικό πέτρωμα.

Παγκόσμια αποθέματα και παραγωγή

Παρά το γεγονός ότι η ζήτηση για αλουμίνιο αυξάνεται συνεχώς, τα αποθέματα του πρωτογενούς μεταλλεύματός του επαρκούν για να ικανοποιήσουν αυτή την ανάγκη για αρκετούς ακόμη αιώνες, αλλά όχι λιγότερο από 100 χρόνια παραγωγής.

Το Αμερικανικό Γεωλογικό Ινστιτούτο έδωσε στη δημοσιότητα στοιχεία σύμφωνα με τα οποία οι παγκόσμιοι πόροι βωξίτη ανέρχονται σε 55-75 δισεκατομμύρια τόνους. Επιπλέον, τα περισσότερα από αυτά συγκεντρώνονται στην Αφρική (32%). Η Ωκεανία αντιπροσωπεύει το 23%, η Καραϊβική και Νότια Αμερική 21%, ασιατική ήπειρος 18%, άλλες περιοχές 6%.

Η εισαγωγή μιας διαδικασίας ανακύκλωσης αλουμινίου εμπνέει επίσης αισιοδοξία, η οποία θα επιβραδύνει την εξάντληση των φυσικών αποθεμάτων πρωτογενούς μεταλλεύματος αλουμινίου (και ταυτόχρονα θα εξοικονομήσει κατανάλωση ενέργειας).

Οι δέκα πρώτες χώρες στην εξόρυξη βωξίτη, που εκπροσωπούνται από το ίδιο Γεωλογικό Ινστιτούτο των ΗΠΑ, έμοιαζαν έτσι το 2016.

Το Βιετνάμ δείχνει πολλά υποσχόμενο, ολοκληρώνοντας το 2016 με δείκτη 1.500 χιλιάδων μετρικών τόνων. Όμως η Μαλαισία, που ήταν τρίτη το 2015, μείωσε απότομα την ανάπτυξη του βωξίτη λόγω των προσδοκιών για αυστηρούς περιβαλλοντικούς νόμους και σήμερα κατατάσσεται 15η στην παγκόσμια κατάταξη.

Ο βωξίτης εξορύσσεται συνήθως σε ανοιχτά λάκκα. Για να ληφθεί μια πλατφόρμα εργασίας, ένα στρώμα μεταλλεύματος ανατινάζεται σε βάθος 20 εκατοστών και στη συνέχεια αφαιρείται. Κομμάτια του ορυκτού συνθλίβονται και ταξινομούνται: τα άχρηστα πετρώματα (τα λεγόμενα "υπολείμματα") ξεπλένονται με ένα ρεύμα νερού πλύσης και θραύσματα πυκνού μεταλλεύματος παραμένουν στον πυθμένα της μονάδας επεξεργασίας.

Τα αρχαιότερα κοιτάσματα βωξίτη στη Ρωσία χρονολογούνται από την Προκάμβρια εποχή. Βρίσκονται στα ανατολικά βουνά Sayan (πεδίο Boksonskoye). Νεότερο μετάλλευμα αλουμινίου, που χρονολογείται από τη Μέση και Άνω Δεβονική, βρίσκεται στο βόρειο και Νότια Ουράλια, στις περιοχές του Αρχάγγελσκ, του Λένινγκραντ και του Μπέλγκοροντ.

Βιομηχανική Εφαρμογή

Οι εξορυσσόμενοι βωξίτες χωρίζονται ανάλογα με τη μετέπειτα εμπορική τους χρήση σε μεταλλουργικούς, λειαντικούς, χημικούς, τσιμέντους, πυρίμαχους κ.λπ.

Η κύρια χρήση τους, που αντιπροσωπεύει το 85% της παγκόσμιας παραγωγής, είναι να χρησιμεύουν ως πρώτη ύλη για την παραγωγή αλουμίνας (οξείδιο του αλουμινίου).

Η τεχνολογική αλυσίδα μοιάζει με αυτό: ο βωξίτης θερμαίνεται με καυστική σόδα, στη συνέχεια φιλτράρεται, το στερεό υπόλειμμα κατακρημνίζεται και πυρώνεται. Αυτό το προϊόν είναι η άνυδρη αλουμίνα, ο προτελευταίος μετασχηματισμός στον κύκλο παραγωγής αλουμινίου.

Στη συνέχεια, το μόνο που μένει είναι να το βυθίσετε σε ένα λουτρό λιωμένου φυσικού ή συνθετικού κρυόλιθου και, μέσω ηλεκτρολυτικής αναγωγής, να απομονώσετε το ίδιο το μέταλλο.

Ο πρώτος που ανακάλυψε αυτή την τεχνολογία το 1860 ήταν ο Γάλλος χημικός Henri Saint-Clair Deville. Αντικατέστησε μια δαπανηρή διαδικασία κατά την οποία το αλουμίνιο παρήχθη σε κενό από κάλιο και νάτριο.

Ο επόμενος σημαντικός τομέας χρήσης του βωξίτη είναι ως λειαντικά.

Όταν η αλουμίνα πυρώνεται, το αποτέλεσμα είναι συνθετικό κορούνδιο, ένα πολύ σκληρό υλικό με βαθμολογία 9 στην κλίμακα Mohs. Θρυμματίζεται, διαχωρίζεται και στη συνέχεια προστίθεται στη σύνθεση γυαλόχαρτοκαι μια ποικιλία από σκόνες και εναιωρήματα γυαλίσματος.

Πυροσυσσωματωμένος, κονιοποιημένος και λιωμένος σε στρογγυλούς κόκκους, ο βωξίτης είναι επίσης ένα εξαιρετικό λειαντικό αμμοβολής. Είναι ιδανικό για επιφανειακή επεξεργασία και λόγω του σφαιρικού του σχήματος μειώνει τη φθορά στον εξοπλισμό αμμοβολής.

Ένας άλλος σημαντικός σκοπός του βωξίτη είναι να συμμετέχει ως υποστηρικτικό (ένα υλικό που εμποδίζει το κλείσιμο των ειδικά δημιουργημένων βλαβών) στη διαδικασία παραγωγής λαδιού με υδραυλική θραύση. Σε αυτή την περίπτωση, τα επεξεργασμένα σωματίδια πετρωμάτων βωξίτη αντιστέκονται στην υδραυλική πίεση και επιτρέπουν στις ρωγμές να παραμείνουν ανοιχτές για όσο διάστημα χρειάζεται για να διαφύγει το λάδι.

Ο βωξίτης είναι επίσης απαραίτητος για τη δημιουργία πυράντοχων προϊόντων. Η καμένη αλουμίνα μπορεί να αντέξει θερμοκρασίες έως και 1780 C. Αυτή η ιδιότητα χρησιμοποιείται τόσο για την παραγωγή τούβλων και σκυροδέματος όσο και για τη δημιουργία εξοπλισμού για μεταλλουργική βιομηχανία, ειδικό γυαλί και ακόμη και πυρίμαχα ρούχα.

Σύναψη

Οι χημικοί και οι τεχνολόγοι αναζητούν συνεχώς επαρκή υποκατάστατα του βωξίτη που δεν θα ήταν κατώτερα στις ιδιότητές τους. Η έρευνα έχει αποκαλύψει ότι τα υλικά αργίλου, η τέφρα των εργοστασίων παραγωγής ενέργειας και ο σχιστόλιθος πετρελαίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή αλουμίνας.

Ωστόσο, το κόστος ολόκληρης της τεχνολογικής αλυσίδας είναι πολλαπλάσιο. Το καρβίδιο του πυριτίου έχει καλή απόδοση ως λειαντικό και συνθετικό μουλλίτη ως πυρίμαχο. Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι πριν από την ώρα της πλήρους εξάντλησης φυσικών πόρωνβωξίτης θα βρεθεί αντίστοιχος αντικαταστάτης.

Στη σύγχρονη βιομηχανία, το μετάλλευμα αλουμινίου είναι η πιο δημοφιλής πρώτη ύλη. Η ταχεία ανάπτυξη της επιστήμης και της τεχνολογίας κατέστησε δυνατή τη διεύρυνση του πεδίου εφαρμογής της. Τι είναι το μετάλλευμα αλουμινίου και πού εξορύσσεται περιγράφεται σε αυτό το άρθρο.

Βιομηχανική σημασία του αλουμινίου

Το αλουμίνιο θεωρείται το πιο κοινό μέταλλο. Κατατάσσεται στην τρίτη θέση ως προς τον αριθμό των κοιτασμάτων στο φλοιό της γης. Το αλουμίνιο είναι επίσης γνωστό σε όλους ως στοιχείο του περιοδικού πίνακα, το οποίο ανήκει στα ελαφρά μέταλλα.

Το μετάλλευμα αλουμινίου είναι μια φυσική πρώτη ύλη από την οποία εξορύσσεται κυρίως από βωξίτη, ο οποίος περιέχει οξείδια αλουμινίου (αλουμίνα) στη μεγαλύτερη ποσότητα - από 28 έως 80%. Άλλα πετρώματα - αλουνίτης, νεφελίνη και νεφελίνη-απατίτης χρησιμοποιούνται επίσης ως πρώτες ύλες για την παραγωγή αλουμινίου, αλλά είναι κακής ποιότητας και περιέχουν σημαντικά λιγότερη αλουμίνα.

Το αλουμίνιο κατέχει την πρώτη θέση στη μη σιδηρούχα μεταλλουργία. Το γεγονός είναι ότι λόγω των χαρακτηριστικών του χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες. Έτσι, αυτό το μέταλλο χρησιμοποιείται στη μηχανική μεταφορών, στην παραγωγή συσκευασίας, στις κατασκευές και στην κατασκευή διαφόρων καταναλωτικών αγαθών. Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται επίσης ευρέως στην ηλεκτρική μηχανική.

Για να κατανοήσουμε τη σημασία του αλουμινίου για την ανθρωπότητα, αρκεί να ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στα είδη οικιακής χρήσης που χρησιμοποιούμε καθημερινά. Πολλά είδη οικιακής χρήσης είναι κατασκευασμένα από αλουμίνιο: πρόκειται για εξαρτήματα για ηλεκτρικές συσκευές (ψυγείο, πλυντήριο ρούχων κ.λπ.), πιάτα, αθλητικό εξοπλισμό, αναμνηστικά, εσωτερικά στοιχεία. Το αλουμίνιο χρησιμοποιείται συχνά για την παραγωγή διαφόρων τύπων δοχείων και συσκευασιών. Για παράδειγμα, κονσέρβες ή δοχεία αλουμινόχαρτου μιας χρήσης.

Τύποι μεταλλευμάτων αλουμινίου

Το αλουμίνιο βρίσκεται σε περισσότερα από 250 ορυκτά. Από αυτά, τα πιο πολύτιμα για τη βιομηχανία είναι ο βωξίτης, η νεφελίνη και ο αλουνίτης. Ας τα δούμε πιο αναλυτικά.

μετάλλευμα βωξίτη

Το αλουμίνιο δεν υπάρχει στη φύση στην καθαρή του μορφή. Λαμβάνεται κυρίως από μετάλλευμα αλουμινίου - βωξίτη. Είναι ένα ορυκτό που αποτελείται κυρίως από υδροξείδια του αργιλίου, καθώς και από οξείδια σιδήρου και πυριτίου. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητας σε αλουμίνα (40 έως 60%), ο βωξίτης χρησιμοποιείται ως πρώτη ύλη για την παραγωγή αλουμινίου.

Φυσικές ιδιότητες μεταλλεύματος αλουμινίου:

• αδιαφανές ορυκτό κόκκινων και γκρι χρωμάτων διαφόρων αποχρώσεων.
• η σκληρότητα των ισχυρότερων δειγμάτων είναι 6 στην ορυκτολογική κλίμακα.
• Η πυκνότητα του βωξίτη, ανάλογα με τη χημική σύσταση, κυμαίνεται από 2900-3500 kg/m³.

Τα κοιτάσματα μεταλλευμάτων βωξίτη συγκεντρώνονται στις ισημερινές και τροπικές ζώνες της γης. Περισσότερα αρχαία κοιτάσματα βρίσκονται στη Ρωσία.

Πώς σχηματίζεται το μετάλλευμα αλουμινίου βωξίτη;

Ο βωξίτης σχηματίζεται από μονοϋδρική αλουμίνα, βοημίτη και διασπορά, τριένυδρο υδραργιλίτη και συναφή ορυκτά υδροξείδιο και οξείδιο του σιδήρου.

Ανάλογα με τη σύνθεση των στοιχείων που σχηματίζουν τη φύση, διακρίνονται τρεις ομάδες μεταλλευμάτων βωξίτη:

1. Μονοένυδρος βωξίτης - περιέχει αλουμίνα σε μονοϋδρική μορφή.
2. Τριένυδρο - τέτοια ορυκτά αποτελούνται από αλουμίνα σε τριένυδρη μορφή.
3. Μικτά - αυτή η ομάδα περιλαμβάνει τα προηγούμενα μεταλλεύματα αλουμινίου σε συνδυασμό.

Κοιτάσματα πρώτων υλών σχηματίζονται λόγω της διάβρωσης όξινων, αλκαλικών και μερικές φορές βασικών πετρωμάτων ή ως αποτέλεσμα της σταδιακής εναπόθεσης μεγάλων ποσοτήτων αλουμίνας στους πυθμένες της θάλασσας και της λίμνης.

Μεταλλεύματα αλουνίτη

Αυτός ο τύπος απόθεσης περιέχει έως και 40% οξείδιο του αλουμινίου. Το μετάλλευμα αλουνίτη σχηματίζεται σε υδάτινες λεκάνες και παράκτιες ζώνες υπό συνθήκες έντονης υδροθερμικής και ηφαιστειακής δραστηριότητας. Ένα παράδειγμα τέτοιων κοιτασμάτων είναι η λίμνη Zaglinskoye στον Μικρό Καύκασο.

Ο βράχος είναι πορώδης. Αποτελείται κυρίως από καολινίτες και υδρομίκες. Βιομηχανικό ενδιαφέρον παρουσιάζει μετάλλευμα με περιεκτικότητα σε αλουνίτη άνω του 50%.

Νεφελίνη

Πρόκειται για μετάλλευμα αλουμινίου πυριγενούς προέλευσης. Είναι ένα πλήρως κρυσταλλικό αλκαλικό πέτρωμα. Ανάλογα με τη σύνθεση και τα τεχνολογικά χαρακτηριστικά της επεξεργασίας, διακρίνονται διάφορες ποιότητες μεταλλεύματος νεφελίνης:

• πρώτη τάξη - 60-90% νεφελίνη. περιέχει περισσότερο από 25% αλουμίνα. η επεξεργασία πραγματοποιείται με πυροσυσσωμάτωση.
• δεύτερης κατηγορίας - 40-60% νεφελίνη, η ποσότητα αλουμίνας είναι ελαφρώς χαμηλότερη - 22-25%. απαιτείται εμπλουτισμός κατά την επεξεργασία.
• ο τρίτος βαθμός είναι τα ορυκτά νεφελίνης, τα οποία δεν έχουν βιομηχανική αξία.

Παγκόσμια παραγωγή μεταλλευμάτων αλουμινίου

Το μετάλλευμα αλουμινίου εξορύχθηκε για πρώτη φορά το πρώτο μισό του 19ου αιώνα στη νοτιοανατολική Γαλλία, κοντά στην πόλη Μποξ. Από εδώ προέρχεται το όνομα βωξίτης. Στην αρχή αναπτύχθηκε με αργούς ρυθμούς. Αλλά όταν η ανθρωπότητα εκτίμησε ποιο μετάλλευμα αλουμινίου ήταν χρήσιμο για την παραγωγή, το πεδίο εφαρμογής του αλουμινίου επεκτάθηκε σημαντικά. Πολλές χώρες έχουν αρχίσει να αναζητούν κοιτάσματα στα εδάφη τους. Έτσι, η παγκόσμια παραγωγή μεταλλευμάτων αλουμινίου άρχισε σταδιακά να αυξάνεται. Οι αριθμοί επιβεβαιώνουν αυτό το γεγονός. Έτσι, αν το 1913 ο παγκόσμιος όγκος του μεταλλεύματος ήταν 540 χιλιάδες τόνοι, τότε το 2014 ήταν πάνω από 180 εκατομμύρια τόνοι.

Ο αριθμός των χωρών που εξορύσσουν μεταλλεύματα αλουμινίου αυξήθηκε επίσης σταδιακά. Σήμερα υπάρχουν περίπου 30 από αυτά, αλλά τα τελευταία 100 χρόνια, οι κορυφαίες χώρες και περιοχές έχουν αλλάξει συνεχώς. Έτσι, στις αρχές του 20ου αιώνα, οι παγκόσμιοι ηγέτες στην εξόρυξη μεταλλεύματος αλουμινίου και την παραγωγή του ήταν η Βόρεια Αμερική και η Δυτική Ευρώπη. Αυτές οι δύο περιοχές αντιπροσώπευαν περίπου το 98% της παγκόσμιας παραγωγής. Λίγες δεκαετίες αργότερα, η Λατινική Αμερική και η Σοβιετική Ένωση έγιναν οι ηγέτες στους ποσοτικούς δείκτες της βιομηχανίας αλουμινίου. Και ήδη από τη δεκαετία του 1950-1960, η Λατινική Αμερική έγινε ηγέτης όσον αφορά την παραγωγή. Και τη δεκαετία 1980-1990. υπήρξε μια ταχεία ανακάλυψη στο αλουμίνιο και την Αφρική. Στην τρέχουσα παγκόσμια τάση, οι κύριες κορυφαίες χώρες στην παραγωγή αλουμινίου είναι η Αυστραλία, η Βραζιλία, η Κίνα, η Γουινέα, η Τζαμάικα, η Ινδία, η Ρωσία, το Σουρινάμ, η Βενεζουέλα και η Ελλάδα.

κοιτάσματα μεταλλεύματος στη Ρωσία

Όσον αφορά την παραγωγή μεταλλεύματος αλουμινίου, η Ρωσία κατέχει την έβδομη θέση στην παγκόσμια κατάταξη. Αν και τα κοιτάσματα μεταλλεύματος αλουμινίου στη Ρωσία παρέχουν στη χώρα μεγάλες ποσότητες μετάλλου, δεν επαρκούν για την πλήρη τροφοδοσία της βιομηχανίας. Ως εκ τούτου, το κράτος αναγκάζεται να αγοράζει βωξίτη από άλλες χώρες.

Συνολικά, υπάρχουν 50 κοιτάσματα μεταλλεύματος στη Ρωσία. Αυτός ο αριθμός περιλαμβάνει τόσο μέρη όπου εξορύσσεται το ορυκτό όσο και κοιτάσματα που δεν έχουν ακόμη αναπτυχθεί.

Τα περισσότερα από τα αποθέματα μεταλλεύματος βρίσκονται στο ευρωπαϊκό τμήμα της χώρας. Εδώ βρίσκονται στις περιοχές Sverdlovsk, Arkhangelsk, Belgorod, στη Δημοκρατία της Κόμι. Όλες αυτές οι περιοχές περιέχουν το 70% των συνολικών αποδεδειγμένων αποθεμάτων μεταλλεύματος της χώρας.

Τα μεταλλεύματα αλουμινίου στη Ρωσία εξακολουθούν να εξορύσσονται από παλιά κοιτάσματα βωξίτη. Τέτοιες περιοχές περιλαμβάνουν το πεδίο Radynskoye στην περιοχή του Λένινγκραντ. Επίσης, λόγω έλλειψης πρώτων υλών, η Ρωσία χρησιμοποιεί άλλα μεταλλεύματα αλουμινίου, τα κοιτάσματα των οποίων είναι χαμηλότερης ποιότητας κοιτάσματα ορυκτών. Αλλά εξακολουθούν να είναι κατάλληλα για βιομηχανικούς σκοπούς. Έτσι, στη Ρωσία εξορύσσονται σε μεγάλες ποσότητες μεταλλεύματα νεφελίνης, γεγονός που καθιστά δυνατή την απόκτηση αλουμινίου.

Το αλουμίνιο είναι ένα μέταλλο επικαλυμμένο με ένα ματ φιλμ οξειδίου του αργύρου, οι ιδιότητες του οποίου καθορίζουν τη δημοτικότητά του: απαλότητα, ελαφρότητα, ολκιμότητα, υψηλή αντοχή, αντίσταση στη διάβρωση, ηλεκτρική αγωγιμότητα και έλλειψη τοξικότητας. Στις σύγχρονες υψηλές τεχνολογίες, η χρήση του αλουμινίου κατέχει ηγετική θέση ως δομικό, πολυλειτουργικό υλικό.

Η μεγαλύτερη αξία για τη βιομηχανία ως πηγή αλουμινίου είναι οι φυσικές πρώτες ύλες - βωξίτης, ένα συστατικό πετρώματος με τη μορφή βωξίτη, αλουνίτη και νεφελίνης.

Ποικιλίες μεταλλευμάτων που περιέχουν αλουμίνα

Περισσότερα από 200 ορυκτά είναι γνωστά που περιέχουν αλουμίνιο.

Πηγή πρώτης ύλης θεωρείται μόνο ο βράχος που μπορεί να πληροί τις ακόλουθες απαιτήσεις:

Χαρακτηριστικό του φυσικού βράχου βωξίτη

Τα φυσικά κοιτάσματα βωξίτη, νεφελίνης, αλουνίτη, αργίλου και καολίνης μπορούν να χρησιμεύσουν ως πηγή πρώτων υλών. Ο βωξίτης είναι ο πιο κορεσμένος με ενώσεις αλουμινίου. Οι άργιλοι και οι καολίνες είναι τα πιο κοινά πετρώματα με σημαντική περιεκτικότητα σε αλουμίνα. Οι αποθέσεις αυτών των ορυκτών βρίσκονται στην επιφάνεια της γης.

Βωξίτηςστη φύση υπάρχει μόνο με τη μορφή δυαδικής ένωσης μετάλλου με οξυγόνο. Αυτή η ένωση εξάγεται από φυσικό βουνό μετάλλευμαμε τη μορφή βωξίτη, που αποτελείται από οξείδια πολλών χημικών στοιχείων: αλουμίνιο, κάλιο, νάτριο, μαγνήσιο, σίδηρος, τιτάνιο, πυρίτιο, φώσφορος.

Ανάλογα με το κοίτασμα, ο βωξίτης περιέχει από 28 έως 80% αλουμίνα. Αυτή είναι η κύρια πρώτη ύλη για την απόκτηση ενός μοναδικού μετάλλου. Η ποιότητα του βωξίτη ως πρώτης ύλης αλουμινίου εξαρτάται από την περιεκτικότητά του σε αλουμίνα. Αυτό καθορίζει το φυσικό σκηνικά θέατρουβωξίτης:

Οι βωξίτες, οι καολίνες και οι άργιλοι περιέχουν ακαθαρσίες άλλων ενώσεων, οι οποίες διαχωρίζονται σε ξεχωριστές βιομηχανίες κατά την επεξεργασία των πρώτων υλών.

Μόνο στη Ρωσία χρησιμοποιούν κοιτάσματα με κοιτάσματα πετρωμάτων που περιέχουν χαμηλότερες συγκεντρώσεις αλουμίνας.

Πρόσφατα, η αλουμίνα άρχισε να λαμβάνεται από νεφελίνες, οι οποίες, εκτός από αλουμίνα, περιέχουν οξείδια μετάλλων όπως κάλιο, νάτριο, πυρίτιο και, όχι λιγότερο πολύτιμη, πέτρα στυπτηρίας, αλουνίτη.

Μέθοδοι επεξεργασίας ορυκτών που περιέχουν αλουμίνιο

Η τεχνολογία για την παραγωγή καθαρής αλουμίνας από μετάλλευμα αλουμινίου δεν έχει αλλάξει από την ανακάλυψη αυτού του μετάλλου. Ο εξοπλισμός παραγωγής της βελτιώνεται, επιτρέποντάς της να παράγει καθαρό αλουμίνιο. Τα κύρια στάδια παραγωγής για την απόκτηση καθαρού μετάλλου:

• Εξόρυξη μεταλλεύματος από ανεπτυγμένα κοιτάσματα.
• Η πρωτογενής επεξεργασία των αποβλήτων πετρωμάτων με σκοπό την αύξηση της συγκέντρωσης της αλουμίνας είναι μια διαδικασία εμπλουτισμού.
• Παρασκευή καθαρής αλουμίνας, ηλεκτρολυτική αναγωγή του αλουμινίου από τα οξείδια του.

Η παραγωγική διαδικασία ολοκληρώνεται με μέταλλο με συγκέντρωση 99,99%.

Εξόρυξη και αξιοποίηση αλουμίνας

Η αλουμίνα ή τα οξείδια του αλουμινίου δεν υπάρχουν στη φύση στην καθαρή τους μορφή. Εξάγεται από μεταλλεύματα αλουμινίου με υδροχημικές μεθόδους.

Κοιτάσματα μεταλλευμάτων αλουμινίου σε κοιτάσματα συνήθως εκρήγνυνται, παρέχοντας χώρο εξόρυξής του σε βάθος περίπου 20 μέτρων, από όπου επιλέγεται και δρομολογείται στη διαδικασία περαιτέρω επεξεργασίας.

• Με τη χρήση ειδικού εξοπλισμού (σήτες, ταξινομητές), το μετάλλευμα συνθλίβεται και διαλέγεται, απορρίπτοντας τα απόβλητα πετρώματα (υπολείμματα). Σε αυτό το στάδιο εμπλουτισμού αλουμίνας, οι μέθοδοι πλύσης και κοσκινίσματος χρησιμοποιούνται ως οι πλέον συμφέρουσες οικονομικά.
• Το καθαρισμένο μετάλλευμα που κατακάθεται στον πυθμένα της μονάδας συμπύκνωσης αναμιγνύεται με μια θερμαινόμενη μάζα καυστικής σόδας σε αυτόκλειστο.
• Το μείγμα περνά μέσα από ένα σύστημα από χάλυβα υψηλής αντοχής. Τα δοχεία είναι εξοπλισμένα με μανδύα ατμού που διατηρεί την απαιτούμενη θερμοκρασία. Η πίεση ατμού διατηρείται στα 1,5-3,5 MPa έως ότου οι ενώσεις αλουμινίου μεταφερθούν πλήρως από το εμπλουτισμένο πέτρωμα σε αργιλικό νάτριο σε ένα υπέρθερμο διάλυμα υδροξειδίου του νατρίου.
• Μετά την ψύξη, το υγρό υφίσταται ένα στάδιο διήθησης, ως αποτέλεσμα του οποίου διαχωρίζεται το στερεό ίζημα και λαμβάνεται ένα υπερκορεσμένο καθαρό αργιλικό διάλυμα. Με την προσθήκη υπολειμμάτων υδροξειδίου του αργιλίου από τον προηγούμενο κύκλο στο προκύπτον διάλυμα, η αποσύνθεση επιταχύνεται.
• Για την τελική ξήρανση του ένυδρου οξειδίου του αλουμινίου, χρησιμοποιείται μια διαδικασία φρύξης.

Ηλεκτρολυτική παραγωγή καθαρού αλουμινίου

Το καθαρό αλουμίνιο παράγεται χρησιμοποιώντας μια συνεχή διαδικασία που παράγει πυρωμένο αλουμίνιο εισέρχεται στο στάδιο της ηλεκτρολυτικής αναγωγής.

Οι σύγχρονοι ηλεκτρολύτες είναι μια συσκευή που αποτελείται από τα ακόλουθα μέρη:

Πρόσθετος καθαρισμός του αλουμινίου με διύλιση

Εάν το αλουμίνιο που εξάγεται από τις συσκευές ηλεκτρόλυσης δεν πληροί τις τελικές απαιτήσεις, υποβάλλεται σε πρόσθετο καθαρισμό με διύλιση.

Στη βιομηχανία, αυτή η διαδικασία πραγματοποιείται σε έναν ειδικό ηλεκτρολύτη, ο οποίος περιέχει τρία υγρά στρώματα:

Κατά τη διαδικασία της ηλεκτρόλυσης, οι ακαθαρσίες παραμένουν στο στρώμα ανόδου και στον ηλεκτρολύτη. Η απόδοση του καθαρού αλουμινίου είναι 95-98%. Η ανάπτυξη κοιτασμάτων που περιέχουν αλουμίνιο κατέχει ηγετική θέση στην εθνική οικονομία, χάρη στις ιδιότητες του αλουμινίου, το οποίο σήμερα κατέχει τη δεύτερη θέση μετά το σίδηρο στη σύγχρονη βιομηχανία.