Боксит доклад для 3 класса

Обновлено: 17.05.2024

Боксит является основной рудой для производства алюминия. Образование залежей связано с процессом выветривания и переноса материала, в котором помимо гидроокислов алюминия находятся и другие химические элементы. Технология извлечения металла предусматривает экономически выгодный процесс промышленного производства без образования отходов.

Характеристика рудного минерала

Название минерального сырья для добычи алюминия происходит от названия местности во Франции, где впервые были обнаружены залежи. Боксит состоит из гидроокислов алюминия, в качестве примесей в нем находятся глинистые минералы, окислы и гидроокислы железа.

По внешнему виду боксит является каменистой, а реже — глиноподобной, породой — однородной или слоистой по текстуре. В зависимости от формы залегания в земной коре она бывают плотной или пористой. По структуре различают минералы:

обломочные — конгломератовые, гравелиты, песчаниковые, пелитовые;
конкреционные — бобовые, оолитовые.

Основная масса породы в виде включений содержит оолитовые образования окислов железа или глинозема. Бокситовая руда обычно бурого или кирпичного цвета, но встречаются залежи белого, красного, серого, желтого оттенков.

Главными минералами для образования руды являются:

диаспор;
гидрогетит;
гетит;
бемит;
гиббсит;
каолинит;
ильменит;
алюмогематит;
кальцит;
сидерит;
слюды.

Различают бокситы платформенные, геосинклинальные и океанических островов. Месторождения алюминиевой руды образовались в результате переноса продуктов выветривания горных пород с последующим их отложением и образованием осадка.

Месторождения и добыча сырья

Основным сырьем промышленного производства алюминия в РФ являются бокситы, нефелиновые руды и их концентраты, сосредоточенные на Кольском полуострове.

Месторождения бокситов в России характеризуются низким качеством сырья и сложными горно-геологическими условиями добычи. В пределах государства находится 44 разведанных месторождения, среди которых эксплуатируется только четверть.

Мировые запасы бокситов сосредоточены в 18 странах, находящихся в тропической и субтропической зонах. Местонахождение бокситов высшего качества приурочено к участкам выветривания алюмосиликатных горных пород во влажных условиях. Именно в этих зонах находится основная часть общемирового запаса сырья.

Самые крупные запасы сосредоточены в Гвинее. По добыче рудного сырья в мире первенство принадлежит Австралии. В Бразилии находится 6 млрд тонн запасов, во Вьетнаме — 3 млрд тонн, запасы бокситов Индии, отличающиеся высоким качеством, составляют 2,5 млрд тонн, Индонезии — 2 млрд тонн. В недрах этих стран сосредоточена основная масса руды.

Бокситы добывают открытым и подземным способом. Технологический процесс переработки сырья зависит от его химического состава и предусматривает поэтапное выполнение работ.

На первой стадии под воздействием химических реагентов образуется глинозем, а на второй — из него путем электролиза из расплава фтористых солей извлекают металлический компонент.

Для образования глинозема используют несколько методов:

спекание;
гидрохимический;
комбинированный.

Применение методик зависит от концентрации алюминия в руде. Боксит низкого качества перерабатывают сложным способом. Полученную в результате спекания шихту из соды известняка и боксита выщелачивают раствором. Образованную в результате химической обработки гидроокись металла отделяют и подвергают фильтрации.

Применение минерального ресурса

Применение боксита в разных отраслях промышленного производства обусловлено универсальностью сырья по его минеральному составу и физическим свойствам. Бокситы являются рудой, из которой извлекают алюминий и глинозем.

Использование боксита в черной металлургии в качестве флюса при выплавке мартеновской стали улучшает технические характеристики продукции.

При изготовлении электрокорунда используются свойства боксита образовывать сверхстойкий, огнеупорный материал (синтетический корунд) в результате плавки в электрических печах с участием антрацита в качестве восстановителя и железных опилок.

Минерал боксит с незначительным содержанием железа применяется при изготовлении огнеупорных, быстротвердеющих цементов. Кроме алюминия из рудного сырья извлекают железо, титан, галлий, цирконий, хром, ниобий и TR (редкоземельные элементы).

Бокситы используют для производства красок, абразивов, сорбентов. Руда с невысоким содержанием железа применяется при изготовлении огнеупорных составов.

Поделочные камни

Боксит – плотная непрозрачная и не просвечивающаяся горная порода красных, серых и зеленых оттенков. Является основной рудой, из которой извлекают алюминий. Основу камня составляет гидроксид алюминия и глинозем.

В качестве постоянной примеси выступает оксид железа и кремнезем, в небольших количествах может присутствовать окись кальция, магния и марганца, двуокись титана, а также пятиокись фосфора. Доля глинозема в породе может достигать 80%.

Внешне камень напоминает глину, но по остальным признакам и характеристикам две породы отличны. Боксит имеет средние или высокие показатели плотности и твердости, в воде не растворяется. Иногда встречаются землистые рыхлые образцы, которые при прикосновении оставляют следы на руках.

Физические свойства

Свойства бокситов напрямую зависят от его происхождения, структуры и состава. В связи с большим их различием минерал не всегда можно идентифицировать по внешним признакам, поэтому залежам породы сначала проводят химический анализ, и лишь после этого приступают к добыче.

У бокситов широкий диапазон твердости. В зависимости от состава от варьируется в пределах 2-7 единиц по шкале Мооса.

Плотность минерала зависит от происхождения и месторождения. Средний показатель составляет 2,5-3,5 г/см³. В экземплярах, богатых кремнеземом, удельный вес не превышает 1,2 г/см³. У камней с высоким содержанием железа в составе плотность достигает 2,8 г/см³.

Бокситы непрозрачны, у них совершенная спайность и отсутствует сингония.

Классификация по признакам

Боксит делят на подвиды по следующим признакам:

форма кристаллов – округлая, осколочная;
структура – землистая рыхлая, плотная, пористая;
окрас – черный, серый, красно-бурый, зеленый, белый;
характер образования – осадочный, остаточный;
состав – гидраргиллитовый боксит, диаспоровый, бемитовый, смешанный, алунит, нефелинсодержащая руда.

История камня

Происхождение и месторождения боксита

Порода образовывается в результате выветривания кислых и щелочных формирований магматического происхождения в условиях жаркого климата (латеритные бокситы) или путем осадочных процессов в прибрежных морских регионах и на континентах в виде пластов и линз.

Бокситы прибрежного происхождения располагаются преимущественно на известняках. Континентальные залежи формируются на склонах, в долинах, озерных котлованах и карстовых воронках.

Месторождения бокситов расположены по всему миру, однако самые крупные объемы камня добывают в Гвинее, Австралии, Вьетнаме, Бразилии, Индонезии, Индии, Ямайке, Мали и Камеруне. Именно в этих странах располагается до 65% всех мировых залежей.

Россия не так богата запасами боксита, поэтому для покрытия потребностей в промышленной сфере сырье приходится импортировать. Наиболее значимые месторождения находятся на Енисейском кряже, в Ленинградской и Астраханской области, Республике Коми, Саянах и на Урале. Добычу в небольших объемах ведут в северных регионах Казахстана и Средней Азии.

Применение боксита

В мировой металлургической промышленности бокситы являются основным сырьем для выплавки алюминия, который используется практически во всех сферах народного хозяйства. В химической промышленности камень выступает в качестве наполнителя лакокрасочных составов и сорбентов, очищающих продукты нефтепереработки от посторонних примесей.

В черной металлургии порода используется при выплавке сплавов в виде флюсов. Боксит, расплавленный в электропечи, преобразовывается в электрокорунд, который впоследствии применяется в производстве искусственных абразивных материалов.

Основной химической составляющей боксита является глинозем, который извлекается из породы и широко используется в производстве строительных смесей. Из него изготавливают глиноземистый цемент – быстротвердеющий состав, который за счет высоких вяжущих свойств является наиболее эффективным при выполнении строительства в условиях низких температур, а также проведении аварийных работ в сжатые сроки. Породы боксита с малым количеством железа в составе, устойчивые к температуре в 1700-1900°С, используются в производстве высокоглиноземистых огнеупоров.

Бокситам не приписывают целебных или сверхъестественных свойств, поэтому в литотерапии и магических ритуалах они не используются.

Для ювелиров камень особого интереса не представляет, а в украшениях его можно встретить только в виде авторских изделий ручной работы. Его также используют для изготовления сувениров, в частности, красивых полированных шаров на подставке.

Стоимость

Цена боксита, используемого в промышленности, зависит от объема поставки. Огнеупорную бокситовую руду можно приобрести за 320 $/тонна. При заказе более 300 тонн стоимость минерала составляет 280 $/тонна.

Стоимость украшений зависит от качества минерала, его размера и металла оправы. Кольцо или кулон с редкой яшмой-боксит, оправленные в серебро, будут стоить 36-40 $ за изделие. Цена серебряного браслета с 6 камнями составит 105 $ за изделие.

Металлургия давно стала важной областью экономики, техники, науки в разных странах. Сырье и оборудование для этой отрасли очень ценится. Для получения алюминия и других целей металлургии подходит камень боксит. Еще 200 лет назад о нем не знали. Сегодня этот минерал активно ищут и используют.

Что такое боксит

Обнаружили камень во Франции в 1821 году. Полезную находку сделал Пьер Бертье — французский минералог и геолог. Название дали в честь деревни по соседству — Ле Бо (Les Baux).

Состав

Боксит — это руда, которая состоит из оксидов алюминия, кремния, железа и других веществ. Некоторые относят породу к минералам. Формула боксита показывает, что там много гидроксида алюминия. Промышленников интересует, как правило, глинозем. Иногда его содержание в этой породе составляет до 40–60% и больше.

Формула боксита в химии — Al2O3*xH2O. Состав сильно отличается. Здесь находят до 100 элементов из таблицы Менделеева.

Чем его больше, тем камень ценнее для промышленности. Учитывают количество кремнезема и других многочисленных примесей: силикатов, карбонатов, калия и прочего. Важно, насколько легко выделить из породы глинозем и оксид алюминия. Эта характеристика называется вскрываемость.

Другие свойства боксита:

Удельный вес сильно отличается в зависимости от места добычи. К примеру, если в составе много кремнезема, эта величина составляет около 1,2 г/см³. Удельный вес плотных образцов, в которых больше железа, — уже примерно 2,8 г/см³.
Твердость боксита тоже сильно варьируется: от 2 до 7 баллов по шкале Мооса.
Порода часто похожа на глину. Однако это впечатление обманчиво. Минерал при контакте с водой не превращается в гибкую массу типа пластилина. Алюминия в глине тоже много, но там он в другой форме.
Спайность — отсутствует.
Сингонии нет, то есть минерал аморфен.
Структура может отличаться. Встречаются камни с большими порами и плотные, твердые экземпляры.
Неяркий, слабый блеск.
Непрозрачность.
Плотность бывает разной — от 2,5 до 3,5 г/см.

В составе бокситов есть диаспор. Это твердые камни: 6,5–7 по шкале Мооса. Такие породы используют для получения алюминия. Al2O3 в составе диаспора много — около 85%.

Ценность

Разведанные залежи минерала не всегда разрабатывают. Иногда руда не подходит по своим характеристикам или разработка экономически нецелесообразна. Перед добычей оценивают качество и ценность породы. В образцах определяют, например, следующее:

Форму гидроксида алюминия.
Состав различных примесей и долю каждой из них. Ценный боксит — тот, в котором много глинозема и кремнезема.
Вскрываемость — легкость получения оксида алюминия. Это упрощает работу, делает ее дешевле, выгоднее.

По внешнему виду определить качество минерала не удается. Он слишком быстро меняется. Ценность узнают после экспертизы в лаборатории.

Внешний вид

Бокситы выглядят по-разному. Иногда напоминают глину, твердый камень или что-то промежуточное. Есть и другие особенности внешнего вида:

Встречаются пористые и более плотные экземпляры.
Попадаются камни с включениями. Последние представляют округлые маленькие тельца из глинозема, железа.
Цвет бывает разным, что объясняется богатым составом. Встречаются бокситы с окраской от белого до темно-красного. Большинство минералов — бурые или кирпичного цвета.

Добыча

Почти все известные залежи этого камня сосредоточены в 18 странах. Месторождения бывают двух типов. В зависимости от происхождения выделяют:

Добывают бокситы, как правило, открытым способом. Подземную добычу применяют редко. Пласты иногда залегают на дне моря.

Основные разновидности

Обозначение у всех бокситов одно, хотя они очень разные. Виды выделяют по нескольким признакам:

По физическому состоянию и плотности. Есть землистые и похожие на глину, рыхлые и твердые. Некоторые разновидности имеют в структуре поры.
Встречаются камни округлой формы и в виде обломков.
У некоторых минералов более или менее однородная структура, у других она состоит из заметных слоев.
По характеру образования делят на остаточные и осадочные камни. Это влияет на качество, пригодность для производства.
По составу. Он бывает очень разным. Делят на гидраргиллитовые камни, бемитовые, диаспоровые, смешанного типа. К разновидностям относят, например, нефелинсодержащую руду, алуниты.
По окраске — белые, черные, бурые, зеленые, серые.

Особенности переработки

Более качественные бокситы (с высоким результатом) обрабатывают по способу Байера. В итоге глинозем становится алюминатом натрия. Дальше полученный раствор чистят от красного шлама. Глинозем осаждается и его выщелачивают. На выходе получают алюминий.
Для остальных применяют метод спекания. Обработку проводят при высокой температуре: +1250 °C. Используют особые вращающиеся печи. Туда бросают измельченные бокситы, соду и известняк. Все это спекается, а затем выщелачивается. Гидроксид алюминия осаждается, фильтруется.

Мировые запасы боксита

В 1974 году на Земле было примерно 19 млрд тонн этой руды. Правда, оценка ученых имела погрешности, так как не включала огромный Советский Союз. На тот момент достоверных разведанных запасов было только 5,2 млрд т.

В первые десятилетия прошлого века почти все бокситы добывались в развитых странах. И сегодня там ведутся работы, например, в Италии и Франции. Хотя в Европе камня мало — максимум 7% мировых запасов. В США этих полезных ископаемых тоже немного.

В 60-х годах лидерами стали государства из бассейна Карибского моря: Гайана, Ямайка, Суринам. Сегодня главными по добыче являются Гвинея, Австралия, Бразилия и некоторые другие страны. Есть бокситы и в России. Месторождения обнаружены, например, на Урале, в Республике Коми.

Области применения минерала

Это ценное сырье для промышленности. Из бокситов получают глинозем. Его используют по-разному, например, делают следующее:

Формовочный материал.
Флюс для черной металлургии.
Качественные огнеупоры, которые не боятся ни температур, ни нагрузок.
Особый плотный цемент с отличными физическими свойствами. Раствор быстро застывает и прекрасно связывается с арматурой. Полученный бетон стоек к высоким температурам и кислым средам.
Глинозем размалывают и используют в производстве средств против нефтяных разливов.
Чистый алюминий для разных изделий.

Применение бокситам нашли и в других областях. Из них получают:

электрокорунд — прекрасный струйный абразив для промышленности;
соединения металлов для производства пигментов.

Бокситы — ценная находка для человечества. Руда используется в химической промышленности, строительстве, металлургии. Мировых запасов хватит еще надолго. Благодаря применению в военно-промышленной отрасли порода считается стратегически важной.

Случалось ли вам сталкиваться с необычной "глиной", которая почему-то не образовывала с водой массу, подходящую для лепки? Если да, то вы держали в руках не глину, а горную породу боксит. Формула его не может отражать точный состав, ведь самые разные вещества способны входить в него. Но обо все по порядку. Рассмотрим эту горную породу во всех ракурсах, подробно изучив состав, свойства и значение для человека.

История открытия и почему так называется

Название руда носит такое же, как и место ее открытия. Состав весьма разнообразен, но основными компонентами являются разные гидраты алюминиевых окислов, железосодержащие и кремнийсодержащие вещества. Химическая формула боксита не отображает всего состава, но используют его в основном в алюминиевой промышленности как главный источник сырья. Содержание алюминийсодержащих веществ может составлять 40-60 % и больше.

Плотный минерал бывает самых разных оттенков: от красного до зеленого и серого цветов. Но никогда вы не встретите прозрачный боксит. Чаще - плотный и твердый, иногда он встречается в виде землистой и рыхлой субстанции. В этом случае при прикосновении на руках будут оставаться следы.

Возможно, мы бы называли сейчас этот минерал бертитом, если бы в 1821 году французский геолог по имени Пьер Бертье не стал скромничать, найдя во время летнего отдыха необычную находку. Скала, обнаруженная им, была сложена из камня с необычными свойствами.

Бертье не знал, что пройдет несколько десятилетий, и боксит, формула которого - Al₂O₃xnH₂O, станет сырьем, без которого алюминиевая промышленность не развивалась столь быстрыми темпами. Но что случилось, то случилось. И минерал носит название прованской деревни Ле-Бо де Прованс (пишется на французском Les Baux).

Понадобилось 30 лет, чтобы состав породы был оценен минералогами того времени, но в 50-е годы боксит занимает свое место в парижском выставочном центре, оригинально называемый "глиняным серебром". Уж очень внешне он похож на глину.

Состав

Для того чтобы формула боксита в химии точно отражала состав минерала, нужно учесть все вещества, которые в него входят. Их много, назовем те, что встречаются чаще всего:

гидраты оксидов алюминия, с ней вы уже знакомы - Al₂O₃xnH₂O;
образующие рудную массу гидроксиды, оксиды и силикаты железа;
кремний (кварц (SiO₂), опал (SiO₂ х nH₂O), каолинит (Al₄[Si₄O₁₀](OH)₈));
титан (рутил (ТіО₂) и другие);
карбонаты (CaCO₃, MgCO₃ и др.);
соединения хрома, циркония, фосфора, натрия, калия, ванадия, галлия и др. элементов;
пирит (FeS₂).

Ценится руда, прежде всего содержащая глинозем, а кремнезема чем меньше, тем лучше. Для характеристики качества был введен так называемый кремниевый модуль боксита, формула его нахождения: μ_Si= Al₂O₃/SiO₂. Полученное значение показывает, каким из методов руду лучше перерабатывать.

Свойства

Как уже говорилось, состав минерала весьма разнообразен, что сильно влияет на его свойства. Но кое-какие физические свойства выделить можно:

цвета - можно встретить все оттенки красного (от светло-розового до темно-красного), зеленого (от серо-зеленого до травянистого) и серого (от светлых тонов, в том числе белого до темно-серого почти черного);
состояние тоже может быть разным: выделяют каменистые, пористые, рыхлые, землистые и глиноподобные;
плотность напрямую зависит от количества железосодержащих веществ и варьирует от 1,8 до 3,2 г/см 3 ;
твердость максимально равна 6 по шкале Мооса;
непрозрачен.

Места где есть залежи

Добыча боксита осуществляется либо открытым способом, либо подземным. Основные запасы руды сосредоточены там, где влажно и тепло - это тропики и субтропики. Здесь лучшие месторождения бокситов и 2/3 мировых запасов.

Если речь вести о РФ, то ее залежей не хватает даже для обеспечения собственных нужд. Но разработки ведутся. Добыча бокситовой руды идет в Архангельской, в Ленинградской и Белгородской областях, Свердловской и Челябинской.

Постоянный рост спроса на алюминий приводит к увеличению добычи. США провели расчеты, по которым мировые запасы бокситов составляют от 55 до 75 миллиардов тон. Этого хватит еще примерно на сто лет. А что дальше? Ученые пытаются найти другие способы добычи алюминия, столь же эффективные и дешевые.

Переработка

Алюминий - вот главная причина добычи этой руды. Процесс его извлечения состоит из следующих этапов: получение глинозема, затем чистого металла (электролизом). В свою очередь оксид алюминия (формула глинозема), может быть получен методом Байера, спеканием или комбинированным способом.

Схема процесса по Байеру следующая: сильно измельченный боксит обрабатывают гидроксидом натрия и получают алюминат натрия, из которого затем осаждают глинозем. Дальше остается только провести электролиз - и алюминий готов.

Низкокачественную руду спекают. Этот процесс таков: измельченную породу смешивают с углекислым кальцием и содой, помещают в печь и спекают при 1250 °С. Затем спек обрабатывают натриевой щелочью малой концентрации, фильтруют гидроксид алюминия и проводят электролиз.

Комбинированный способ состоит из первичной обработки глинозема из бокситов байеровским способом и последующей переработки оставшегося шлема спеканием.

Применение

Изучив боксит, его свойства и применение в металлургии, теперь можно узнать, где еще используют руду. В химической промышленности при производстве красок, в качестве наполнителя в составе лаков. Как сорбент его использует нефтеперерабатывающая промышленность.

Черная металлургия использует флюсы, получаемые при выплавке породы. А полученный в электропечи из боксита электрокорунд, обладающий твердостью 9 по шкале Мооса, применяется в виде абразивного материала.

Идет в ход и другая составляющая бокситов - глинозем. Из него производят глиноземистый цемент – состав, который обладает высокими вяжущими свойствами даже при низких температурах, что особенно важно для строительства жилья в условиях Крайнего Севера.

Если боксит, формулу и применение которого мы сейчас рассматриваем, содержит небольшое количество железа, то породу используют в производстве огнеупоров.

А вот для литотерапевтов и магов бокситы интереса не представляют, так как не обладает горная порода ни лечебными, ни магическими свойствами.

Изредка лишь ювелиры могут развлечься, создав из руды какую-нибудь безделушку или сувенир, например, отполируют в форме шара - и на подставку.

Читайте также: