РУДЫ АЛЮМИНИЯ

Алюминий — самый распространенный металл в земной коре. Благодаря большому сродству к кислороду он не встречается в природе в свободном состоянии. По данным акад. А. Е. Ферсмана, в природе насчитывается около 250 минералов, содержащих алюминий. Наиболее широко встречаются соединения алюминия с кислородом и кремнием. В настоящее время к алюминиевым рудам относят бокситы, нефелины, алуниты, каолины и кианиты. Бокситы являются рудой, наиболее широко используемой промышленностью. Они представляют собой горную породу, образованную гидратами окиси алюминия (основная масса), окислами и гидратами окислов железа и силикатами, кварцем, каолинитом, соединениями титана, карбонатами кальция и магния, а также в небольшом количестве соединениями натрия, кальция, циркония, хрома, фосфора, ванадия, галлия и других элементов. Химический и минералогический состав бокситов колеблется в широких пределах, в них обнаруживается более 40 химических элементов и 100 различных минералов. Качество бокситов определяется содержанием глинозема Аl₂О₃ и кремнезема SiО₂, а также минералогической формой гидратов окиси алюминия. Чем больше содержание Аl₂O₃ и меньше SiО₂ в бокситах, тем выше их качество.

Физические свойства бокситов очень разнообразны и непостоянны. Встречаются бокситы всевозможных цветов и оттенков— от белого до темно-красного. Наиболее часто встречаются бурые и кирпично-красные разновидности. Плотность их колеблется от 1,2 г/см³ у пористых рыхлых маложелезистых и малокремнистых бокситов до 3,5 г/см³ у сильно железистых и каменистых бокситов. Твердость бокситов варьирует от 2 до 7. Такое разнообразие цвета и физических свойств очень затрудняет I поиски бокситов. Характерным отличительным признаком бокситов наряду с внешним сходством с глиной, является их неспособность образовывать с водой пластичную массу.

Минералогическое отличие бокситов от глины заключается в том, что в глинах алюминий находится в форме каолинита (Аl₂О₃•2SiO₂•2Н₂О) и других сходных алюмосиликатов, а в бокситах — в виде гидроокисей. Различают следующие минералогические формы гидроокиси алюминия: бемит и диаспор (отвечающие химической формуле А1₂О₃•Н₂О) и гидраргиллит (Аl₂О₃•3Н₂О). Минералогическая форма, в которой находится алюминий в боксите, очень важна для переработки бокситов. Различают следующие типы бокситов: диаспоровые, гидраргиллитовые и смешанные.

Государственным стандартом предусмотрено десять марок бокситов: Б-В, Б-0, Б-1 и далее до Б-8. Марки различаются содержанием Аl₂O₃ в пересчете на сухое вещество и отношением Al₂O₃:SiO₂ (па массе). Бокситы первых двух марок идут на производство высококачественного электрокорунда, остальных марок — на производство глинозема и огнеупоров. В боксите марки Б-1 допускается содержание 49% Аl₂O₃ и Al₂O₃/SiO₂-9, в боксите марки Б-8 соответственно 28% и 4.

В России открыто несколько месторождений бокситов. Наиболее известные из них — тихвинские, уральские и тургайские бокситы. В Европе наиболее известны месторождения бокситов во Франции, Венгрии и Югославии, большие запасы бокситов есть в Индии и Индонезии, ряд африканских стран разрабатывает и экспортирует бокситы; США обладают запасами хороших бокситов, а также широко используют значительные месторождения бокситов в Суринаме и Гвиане (Южн. Америка).

Химический состав бокситов различных месторождений приведен в табл.  и 2.

Таблица. Примерный химический состав отечественных бокситов, %

Бокситы ,	Аl2О3	SiO2	Fe2O3	Н2О
Северо-Уральские . . .	51—57	2,5—8,5	20—22	10—18
Южно-Уральские . . .	48—60	5—12	18—20	10—16
Енисейские	32—46	6—10	25—35	20—28
Северо-Казахстанские	40—50	5—15	10—12	20—25

Таблица 2. Примерный химический состав бокситов некоторых месторождений Мира, %

Страна	Аl2O3	SiO2	Fe2O3	Н2О
Франция (департ. Вар)	51—58	3-6	18—25	10—12
США (штат Арканзас)	56—59	5—8	2—6	29—31
Индия (штаты Бихар,
Орисса, Мадрас и др.)	56—68	0,3—7	0,3—6	29—30
Индонезия (о. Монтан,
Банка, Батан) ….	53—55	4	9—13	Нет данных
Венгрия . .	48—63	2—14	20—30	14—18
Югославия . …	48—60	2—4	18—20	18—24

Нефелины — химическая формула (Na, К)₂О•Аl₂О₃•2SiO₂ — являются частью горной породы, называемой уртитом. богатые месторождения которой находятся на Кольском полуострове. Кроме того, нефелин входит в состав апатито-нефелиновой породы, имеющейся в большом количестве в Хибинском горном массиве.

Во время флотации апатита нефелин остается в хвостах. При переработке нефелина на глинозем в качестве побочных продуктов получают соду и поташ. Примерный химический состав нефелинового концентрата: 30% Аl₂O₃; 43% SiO₂; 20% Na₂O + K₂O; 3% СаО; 3% Fe₂O₃. 

Вредным для производства глинозема в нефелине является железо в любой минералогической форме.

На Урале, Кавказе и в Сибири находятся залежи нефелиновых сиенитов, представляющих собой смесь нефелина с другими кремнесодержащими минералами.

Несмотря на небольшое содержание Аl₂О₃, комплексная переработка нефелина на глинозем с извлечением щелочей и использованием отходов для получения цемента целесообразна. Алуниты — основной сульфат алюминия и калия [K₂SО4• Al₂(SО₄)₃•4Al(ОН)₃], в состав которого может входить и натрий. Крупные месторождения алунитовой породы залегают в Азербайджанской, Казахской и Узбекской. Алунитовая порода содержит около 20—21% Аl₂О₃; 41—42% Si0₂; 4-5% F₂О₃; 4,5-5% • Na₂О+K₂О; 22— 23% SО₃; 6—7% H₂О. Так как в алунитах наряду с окисью алюминия содержится значительное количество сульфатов и щелочи, то при переработке этой руды необходимо предусматривать комплексное использование всех полезных составляющих. Крупные месторождения алунитов за рубежом имеются в Италии, Австралии и КНР.

Каолины и глины

Химический состав каолина и глин примерно соответствует формуле Аl₂О₃• SiО₂•2H₂О.

Каолин содержит также примеси кремнезема, окислов кальция, магния и железа. Огнеупорные глины, содержащие мало примесей, называются каолинами. Они широко распространены в природе. Лучшие сорта каолинов пригодны для выплавки кремнеалюминиевых сплавов.

В России очень много месторождений каолинов и глин. Лучшие сорта каолинов содержат 36—39% Аl₂О₃.

К и а н и т ы (Аl₂О₃• SiО₂) являются составной частью кианитовой породы, огромные запасы которой находятся на Кольском полуострове и в Северной Карелии. Кианиты не используются пока для производства окиси алюминия, но являются очень хорошей рудой для прямой выплавки кремнеалюминиевых сплавов.

 

Статья на тему Руды алюминия