CC BY
96
НАУКИ О ЗЕМЛЕ
УДК 553.492: 669.71
З.Б.Латыпова
к.г.н., доцент БГПУ им.М.Акмуллы Р.М. Халиков к.х.н., доцент БашГУ; г. Уфа, Российская Федерация
ГЛИНОЗЕМСОДЕРЖАЩИЕ МИНЕРАЛЫ: ГЕОГРАФИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ, ТЕХНОЛОГИЯ
ПЕРЕРАБОТКИ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
Аннотация
Рассмотрено геологическое формирование месторождений глиноземсодержащих бокситов. Технологические схемы разработки бокситовых минералов основаны на гидрохимическом извлечении глинозема.
Ключевые слова
Месторождения бокситов, глинозем, технологии переработки, применение.
Задача обеспечения промышленности Российской Федерации сырьем для инновационного производства глинозема остается на сегодняшний день актуальной. Глинозем - это оксид алюминия АЬОз, состоящий из модификаций а-АЬОз и у-АЬОз; технический глинозем содержит также малое количество (не более 1-2 %) оксидных примесей: SiO2, Ре2Оз, ТЮ2 и т.п.
Данная статья нацелена на обобщение геологических данных глиноземсодержащих месторождений бокситов на Земле и сравнительном анализе технологий переработки и использования минеральных ресурсов.
Технологически глинозем в мире производится из бокситов различных месторождений и разнообразного минералогического состава. Основными глиноземсодержащими минералами бокситов являются гиббсит, бемит и диаспор [1]. Однако мономинеральные бокситовые месторождения в природе встречаются редко, гораздо чаще - смешанного типа.
Бокситы представляют горную породу, в состав которой входят: гидроксиды алюминия, формирующие основную массу; гидроксиды, оксиды и силикаты железа; кремний в виде соединений SiO2. Качество бокситов определяется прежде всего содержанием в них глинозема и кремнезема: чем больше АЬОз и ниже SiO2, тем выше качество.
Геохимический состав бокситов в, зависимости от минералогической формы гидроксида алюминия и количества примесей, колеблется в широких пределах. В пересчете на оксид алюминия в бокситовом сырье содержится от 30 до 80 % АЬОз. В месторождениях можно встретить также а-модификацию оксида алюминия в виде корунда и его редких драгоценных разновидностей: рубина, сапфира и др.
Лучшие бокситовые месторождения (остаточно-хемогенные залежи) образуются в результате длительного выветривания (геохимического разложения) магматических алюмосиликатов в условиях жаркого влажного климата. Большинство месторождений осадочных бокситов Российской Федерации формировались в результате гидротермальных процессов распада полевых шпатов. Практически до 98 % глинозема в разных странах (Австралия, Гвинея, Китай, Бразилия, Россия) производится из бокситов (рис. 1)
Образование (генезис) бокситов связано с различными геохимическими процессами и поэтому не может быть единообразным для всех месторождений. Бемит, гиббсит, диаспор, байерит являются разновидностями природных гидроксидов алюминия. В процессе геохимического минералообразования эти гидроксиды образуются из полевых шпатов [2] в следующей последовательности метаморфизма:
бемит ^ байерит ^ гиббсит ^ диаспор
О Урал
Карибский Средиземноморье
Китай
О
бассейн
Рисунок 1 - География месторождений бокситов на Земле (о - осадочные минералы, А - остаточно-хемогенные залежи)
В нашей стране запасы высококачественных бокситов ограничены, находятся на Урале и относятся к наиболее трудно обрабатываемым бокситам диаспорового и диаспор-бемитового типа. Важнейшие Уральские бокситовые месторождения сосредоточены в районе г. Серова, г. Каменска; на Южном Урале в Саткинском районе Челябинской области и Салаватском районе Башкортостана. На Североуральском бокситовом руднике добыча сырья производится с глубины 700-800 метров; в настоящее время старые шахты практически выработаны, поэтому бокситы имеют высокую себестоимость.
Одним из решений задачи обеспечения ресурсами глинозема российских производств является разработка новых отечественных месторождений. Бокситы перспективных месторождений: СевероОнежские бокситы (Архангельская обл.), характеризуются высоким содержанием глинозема; запасы оцениваются в объеме до 400 млн. т, мощность пластов от 0,8 до16 м, разрабатываются открытым способом. Тиманские бокситы (Република Коми) характеризуются повышенным содержанием оксида железа и оксида титана. Месторождения расположены в болотистой местности и разрабатываются открытым способом, а запасы бокситов оцениваются в 280 млн. т. Залежи содержат значительные концентрации ценных минералов: скандия, галлия, ванадия и редкоземельных элементов.
Технология получение глинозема из бокситов осуществляется щелочным (гидрохимическим) способом и пирохимическим спеканием. Наиболее распространенной технологией производства глинозема является щелочной метод Байера, в ходе которого глинозем АЬОз извлекается из бокситов (рис 2)
Бокситы каждого месторождения имеют свои особенности, на основании которых корректируются технологические схемы и регламенты переработки. Поэтому важны комплексные исследования по разработке научных принципов инновационной технологии различных видов бокситового сырья.
Нефелинсодержащие минералы (К, Ка)2ОАЬОз28Ю2 используются в качестве глиноземного сырья только в России (рентабельность их разработки низкая). На территории России крупным предприятием по переработке нефелина является Ачинский глиноземный комбинат, выпускающий более 1 млн т/год глинозема. Особенностью предприятия является комплексный подход в технологии нефелина, позволяющий извлекать ряд сопутствующих продуктов: кальцинированную соду, поташ и т.д.
Глинозем используют для последующего производства металлического алюминия; абразивных, огнеупорных и износостойких материалов, а также в качестве электроизолирующего материала. Корунд применяется в качестве огнеупорного материала разнообразных адсорбентов, катализаторов, инертных наполнителей.
Глинтаам
Рисунок 2 - Схема технологии глинозема по способу Байера
В области создания термостойких материалов наибольшую актуальность приобрели нанокерамические композиты, свойства которых определяются адгезионным взаимодействием фрактальной матрицы с корундовым наполнителем [3]. Эффективные меры по охране ландшафтов Земли предполагает рациональное использование природных ресурсов, а решение экологических проблем [4] достигается за счет взаимопроникновения химико-технологических, экономических и др. подходов.
В заключение можно сделать вывод: расширение глиноземного производства в России приведет к импортозамещению и вовлечению новых месторождений сырья. Внедрение инновационных технологий позволит увеличить производство глинозема.
Список использованной литературы:
1. Логинова И.В., Кырчиков А.В., Пенюгалова Н.П. Технология производства глинозема. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2015. - 336 с.
2. Schoen R., Roberson C.E. Structures of aluminum hydroxide and geochemical implications // American Mineralogist. 1970. V.55. P.43-77.
3. Халиков Р.М., Шаяхметов А.К., Хайдаршин Э.А., Куланбаева З.М.. Фрактальная интерпретация структурообразования корундовой безобжиговой нанокерамики // Материалы I Междунар. конф. «Новые технологии в материаловедении». - Уфа: РИЦ БашГУ, 2015. С. 286-289.
4. Халиков Р.М., Латыпова З.Б., Фролов Ю.В. Взаимосвязь естественнонаучных дисциплин в рамках интегративного подхода решения проблем экологии // Вестник БГПУ им. М.Акмуллы. 2011. №2. С.89-98.
© Латыпова З.Б. , Халиков Р.М. , 2016
