bauxiet. Aluminiumerts: afzettingen, mijnbouw

In de moderne industrie heeft aluminiumerts de grootste populariteit gewonnen. Aluminium is het meest voorkomende metaal van alle metalen die tegenwoordig op aarde bestaan. Bovendien behoort hij tot de derde plaats op de ranglijst wat betreft het aantal afzettingen in de ingewanden van de aarde. Bovendien is aluminium het lichtste metaal. Aluminiumerts is een gesteente dat dient als het materiaal waaruit het metaal wordt verkregen. Aluminium heeft bepaalde chemische en fysische eigenschappen die het mogelijk maken om de toepassing ervan aan te passen aan totaal verschillende gebieden van menselijke activiteit. Zo heeft aluminium zijn brede toepassing gevonden in industrieën zoals engineering, auto-industrie, constructie, bij de productie van verschillende containers en verpakkingen, elektrotechniek en andere consumptiegoederen. Bijna elk huishoudelijk apparaat dat dagelijks door een persoon wordt gebruikt, bevat aluminium in een of andere hoeveelheid.

Er is een enorm aantal mineralen, in de samenstelling waarvan ooit de aanwezigheid van dit metaal werd ontdekt. Wetenschappers zijn tot de conclusie gekomen dat dit metaal uit meer dan 250 mineralen gewonnen kan worden. Het is echter niet winstgevend om metaal uit absoluut alle ertsen te winnen, daarom zijn er onder alle bestaande variëteiten de meest waardevolle aluminiumertsen, waaruit het metaal wordt verkregen. Dit zijn: bauxieten, nefelienen en ook aluniten. Van alle aluminiumertsen wordt het maximale gehalte aan aluminium genoteerd in bauxieten. Daarin bevindt zich ongeveer 50% van de aluminiumoxiden. In de regel bevinden bauxietafzettingen zich in voldoende hoeveelheden direct op het aardoppervlak.

Bauxiet is een ondoorzichtig gesteente dat rood of grijs van kleur is. De sterkste bauxietmonsters op de mineralogische schaal worden geschat op 6 punten. Ze zijn er in verschillende dichtheden van 2900 tot 3500 kg/m3, wat direct afhangt van de chemische samenstelling.

Bauxietertsen onderscheiden zich door hun complexe chemische samenstelling, die aluminiumhydroxiden, ijzer- en siliciumoxiden omvat, evenals van 40% tot 60% aluminiumoxide, de belangrijkste grondstof voor de productie van aluminium. Het is de moeite waard om te zeggen dat de equatoriale en tropische terrestrische gordels het belangrijkste gebied zijn, dat beroemd is om de afzettingen van bauxieterts.

De vorming van bauxiet vereist de deelname van verschillende componenten, waaronder aluminiumoxidemonohydraat, boehmiet, diaspore en verschillende ijzerhydroxidemineralen samen met ijzeroxide. De verwering van zure, alkalische en in sommige gevallen basische gesteenten, evenals de langzame bezinking van aluminiumoxide op de bodem van reservoirs, leidt tot de vorming van bauxieterts.

Van twee ton aluminiumaluminiumoxide wordt de helft minder verkregen - 1 ton. En voor twee ton aluminiumoxide is het nodig om ongeveer 4,5 ton bauxiet te extraheren. Aluminium kan ook worden verkregen uit nefelien en aluniten.

De eerstgenoemde kunnen, afhankelijk van hun kwaliteit, 22% tot 25% aluminiumoxide bevatten. Terwijl aluniten iets inferieur zijn aan bauxieten, en 40% bestaat uit aluminiumoxide.

Aluminiumertsen van Rusland

De Russische Federatie staat op de 7e regel van de ranglijst van alle landen van de wereld wat betreft de hoeveelheid gedolven aluminiumerts. Het is vermeldenswaard dat deze grondstof in enorme hoeveelheden wordt gewonnen op het grondgebied van de Russische staat. Het land kampt echter met een aanzienlijk tekort aan dit metaal en kan het niet leveren in de hoeveelheid die nodig is voor de absolute bevoorrading van de industrie. Dit is de belangrijkste reden waarom Rusland aluminiumertsen uit andere landen moet kopen en afzettingen moet ontwikkelen met minerale ertsen van lage kwaliteit.

Er zijn ongeveer 50 deposito's in de staat, waarvan het grootste aantal zich in het Europese deel van de staat bevindt. Radynkskoye is echter de oudste aluminiumertsafzetting in Rusland. De locatie is de regio Leningrad. Het bestaat uit bauxiet, dat sinds de oudheid het belangrijkste en onmisbare materiaal is waaruit vervolgens aluminium wordt gemaakt.

Tabel 1. De grootste bauxietafzettingen in Rusland

Naam	Inhoud %		Percentage van de totale voorraden	Mate van industriële ontwikkeling
	AL2O3	SiO2
"Roodkapje", Severouralsk	53.7	3.7	3.1	bij het ontwikkelen
Kalinskoye, Severouralsk	56.0	2.6	3.6	bij het ontwikkelen
Cheremuzovskoye, regio Sverdlo	54.2	4.0	11.0	bij het ontwikkelen
Novo - Kalinskoye, Severouralsk	55.0	3.1	7.0	bij het ontwikkelen
Iksinskoe, st. Navolok	53.5	17.4	11.4	bij het ontwikkelen
Vezhayu-Vorykvinskoye,. Komi Republiek	49.2	0.1	11.3	In voorbereiding
Vislovskoye, Belgorod	49.1	7.9	12.1	In reserve

Aluminiumproductie in Rusland

Aan het begin van de 20e eeuw werd de aluminiumindustrie geboren in Rusland. Het was in 1932 dat de eerste fabriek voor de productie van aluminium in Volkhov verscheen. En al op 14 mei van hetzelfde jaar slaagde de onderneming erin om voor het eerst een partij metaal te bemachtigen. Elk jaar werden op het grondgebied van de staat nieuwe afzettingen van aluminiumerts ontwikkeld en werden nieuwe capaciteiten in gebruik genomen, die tijdens de Tweede Wereldoorlog aanzienlijk werden uitgebreid. De naoorlogse periode voor het land werd gekenmerkt door de opening van nieuwe ondernemingen, waarvan de hoofdactiviteit de productie van gefabriceerde producten was, waarvan het belangrijkste materiaal aluminiumlegeringen waren. Tegelijkertijd werd de Pikalevsky-aluminiumoxide-onderneming in gebruik genomen.

Rusland staat bekend om zijn verscheidenheid aan fabrieken, waardoor het land aluminium produceert. Van deze, de meest grootschalige, niet alleen binnen de Russische staat, maar over de hele wereld, is UC Rusal. Hij slaagde erin om in 2015 ongeveer 3,603 miljoen ton aluminium te produceren en in 2012 bereikte de onderneming 4,173 miljoen ton metaal.

Aluminium is een metaal dat is gecoat met een doffe zilveroxidefilm, waarvan de eigenschappen de populariteit bepalen: zachtheid, lichtheid, vervormbaarheid, hoge sterkte, corrosieweerstand, elektrische geleidbaarheid en gebrek aan toxiciteit. In moderne geavanceerde technologieën krijgt het gebruik van aluminium een leidende plaats als structureel, multifunctioneel materiaal.

De grootste waarde voor de industrie als bron van aluminium zijn natuurlijke grondstoffen - bauxiet, een bestanddeel van het gesteente in de vorm van bauxiet, aluniet en nefelien.

Soorten aluminiumoxidehoudende ertsen

Er zijn meer dan 200 mineralen bekend die aluminium bevatten.

Alleen dergelijk gesteente wordt beschouwd als een grondstofbron, die aan de volgende vereisten kan voldoen:

Kenmerk van bauxiet natuurlijk gesteente

Natuurlijke afzettingen van bauxieten, nefelines, aluniten, kleisoorten en kaolien kunnen als grondstof dienen. Bauxieten zijn het meest verzadigd met aluminiumverbindingen. Klei en kaolien zijn de meest voorkomende gesteenten met een aanzienlijk gehalte aan aluminiumoxide. De afzettingen van deze mineralen bevinden zich op het aardoppervlak.

bauxiet in de natuur bestaat alleen in de vorm van een binaire verbinding van een metaal met zuurstof. Deze verbinding wordt verkregen uit natuurlijke berg ertsen in de vorm van bauxiet, bestaande uit oxiden van verschillende chemische elementen: aluminium, kalium, natrium, magnesium, ijzer, titanium, silicium, fosfor.

Afhankelijk van de afzetting bevatten bauxieten 28 tot 80% aluminiumoxide in hun samenstelling. Dit is de belangrijkste grondstof voor het verkrijgen van een uniek metaal. De kwaliteit van bauxiet als grondstof voor aluminium hangt af van het gehalte aan aluminiumoxide erin. Dit definieert het fysieke eigenschappen bauxiet:

Bauxieten, kaolien, klei bevatten onzuiverheden van andere verbindingen in hun samenstelling, die tijdens de verwerking van grondstoffen vrijkomen in afzonderlijke industrieën.

Alleen in Rusland worden afzettingen gebruikt met afzettingen van gesteente, waarin aluminiumoxide een lagere concentratie heeft.

Onlangs begon aluminiumoxide te worden verkregen uit nefelinen, die, naast aluminiumoxide, oxiden van metalen als kalium, natrium, silicium en, niet minder waardevol, aluinsteen, alunite bevatten.

Methoden voor het verwerken van aluminiumhoudende mineralen

De technologie om zuiver aluminiumoxide te winnen uit aluminiumerts is niet veranderd sinds de ontdekking van dit metaal. De productieapparatuur wordt verbeterd, waardoor het mogelijk wordt om puur aluminium te verkrijgen. De belangrijkste productiestadia voor het verkrijgen van puur metaal:

Winning van erts uit ontwikkelde afzettingen.
Primaire verwerking van afvalgesteenten om de concentratie van aluminiumoxide te verhogen is een verrijkingsproces.
Het verkrijgen van puur aluminiumoxide, elektrolytische reductie van aluminium uit zijn oxiden.

Het productieproces eindigt met een metaal met een concentratie van 99,99%.

Extractie en verrijking van aluminiumoxide

Alumina of aluminiumoxiden komen in hun zuivere vorm niet voor in de natuur. Het wordt gewonnen uit aluminiumertsen met behulp van hydrochemische methoden.

Deposito's van aluminiumerts in deposito's meestal opblazen, het verstrekken van een locatie voor de winning op een diepte van ongeveer 20 meter, van waaruit het wordt geselecteerd en in het proces van verdere verwerking wordt gelanceerd;

Met behulp van speciale apparatuur (zeven, classificaties) wordt het erts verpletterd en gesorteerd, waarbij afvalgesteente (residuen) wordt weggegooid. In dit stadium van de verrijking van aluminiumoxide worden was- en zeefmethoden gebruikt, die economisch het voordeligst zijn.
Het op de bodem van de concentratie-installatie bezonken gezuiverde erts wordt in een autoclaaf gemengd met een verwarmde massa natronloog.
Het mengsel wordt door een systeem van zeer sterke stalen vaten geleid. Schepen zijn uitgerust met een stoommantel die de vereiste temperatuur handhaaft. De stoomdruk wordt op het niveau van 1,5-3,5 MPa gehouden tot de volledige overgang van aluminiumverbindingen van het verrijkte gesteente naar natriumaluminaat in een oververhitte natriumhydroxideoplossing.
Na afkoeling gaat de vloeistof door een filtratietrap, waardoor een vast neerslag wordt afgescheiden en een oververzadigde zuivere aluminaatoplossing wordt verkregen. Wanneer aluminiumhydroxideresiduen van de vorige cyclus aan de resulterende oplossing worden toegevoegd, wordt de ontleding versneld.
Voor de uiteindelijke droging van het aluminiumoxidehydraat wordt een calcineringsprocedure gebruikt.

Elektrolytische productie van puur aluminium

Zuiver aluminium wordt verkregen door middel van een continu proces waarbij gecalcineerd aluminium komt in het stadium van elektrolytische reductie.

Moderne elektrolysers vertegenwoordigen een apparaat dat uit de volgende onderdelen bestaat:

Extra zuivering van aluminium door raffinage

Als het aluminium dat uit de elektrolysers wordt gehaald niet aan de eindeisen voldoet, wordt het nog eens extra gezuiverd door middel van raffinage.

In de industrie wordt dit proces uitgevoerd in een speciale elektrolyser, die drie vloeistoflagen bevat:

Tijdens elektrolyse blijven onzuiverheden in de anodelaag en elektrolyt. De opbrengst aan zuiver aluminium is 95-98%. De ontwikkeling van aluminiumhoudende afzettingen krijgt een leidende plaats in de nationale economie vanwege de eigenschappen van aluminium, dat momenteel de tweede plaats inneemt na ijzer in de moderne industrie.

Aluminium is een van de meest populaire en gewilde metalen. In welke branche wordt het niet toegevoegd aan de samenstelling van bepaalde artikelen. Beginnend bij instrumentatie en eindigend bij luchtvaart. De eigenschappen van dit lichte, flexibele en niet-corrosieve metaal vielen in de smaak bij heel wat industrieën.

Aluminium zelf (een nogal actief metaal) wordt vrijwel nooit in zijn pure vorm in de natuur aangetroffen en wordt gewonnen uit aluminiumoxide, waarvan de chemische formule Al 2 O 3 is. Maar de directe manier om aluminiumoxide te verkrijgen is op zijn beurt aluminiumerts.

Verzadigingsverschillen

Kortom, er zijn slechts drie soorten ertsen waarmee u moet werken als u aluminium mijnbouwt. Ja, dit chemische element komt heel, heel veel voor, en het kan ook in andere verbindingen worden gevonden (er zijn er ongeveer twee en een half honderd). Het meest winstgevende, vanwege de zeer hoge concentratie, is echter de extractie uit bauxieten, aluniten en nefelien.

Nefelien zijn alkalische formaties die ontstonden als gevolg van de hoge temperatuur van het magma. Uit één eenheid van dit erts zal tot 25% aluminiumoxide worden geproduceerd als de belangrijkste grondstof. Dit aluminiumerts wordt echter als het armste beschouwd voor mijnwerkers. Alle verbindingen die aluminiumoxide bevatten in nog kleinere hoeveelheden dan nefelinen hebben, worden duidelijk als onrendabel erkend.

Alunites werden gevormd tijdens zowel vulkanische als hydrothermische activiteiten. Ze bevatten tot 40% van dit noodzakelijke aluminiumoxide, wat de "gulden middenweg" is in onze drie-eenheid van ertsen.

En de eerste plaats, met een recordgehalte aan aluminiumoxide in de vorm van vijftig procent of meer, wordt ingenomen door bauxiet! Ze worden terecht beschouwd als de belangrijkste bron van aluminiumoxide. Met betrekking tot hun oorsprong kunnen wetenschappers echter nog steeds niet tot de enige juiste beslissing komen.

Of ze migreerden van hun oorspronkelijke plaats van herkomst en werden afgezet nadat de oude rotsen waren verweerd, of ze bleken een sediment te zijn nadat sommige kalkstenen waren opgelost, of ze werden in het algemeen het resultaat van het verval van ijzer-, aluminium- en titaniumzouten, met neergeslagen. Over het algemeen is de oorsprong nog onbekend. Maar dat bauxieten het meest winstgevend zijn, staat al vast.

Methoden voor het extraheren van aluminium

De benodigde ertsen worden op twee manieren gewonnen.

Wat betreft de dagbouw van het begeerde Al 2 O 3 in aluminiumafzettingen, zijn de drie belangrijkste ertsen verdeeld in twee groepen.

Bauxiet en nepheline, als structuren met een hogere dichtheid, worden gefreesd met behulp van een oppervlaktemijnwerker. Het hangt natuurlijk allemaal af van de fabrikant en het model van de machine, maar gemiddeld kan hij tot 60 centimeter steen tegelijk verwijderen. Na een volledige doorgang van één laag wordt de zogenaamde plank gemaakt. Deze methode draagt bij aan de veilige aanwezigheid van de maaidorser op zijn plaats. Bij een instorting zijn zowel het onderstel als de cabine met de machinist veilig.

In de tweede groep zijn er aluniten, die vanwege hun losheid worden gedolven door mijnbouwgraafmachines en vervolgens worden gelost op dumptrucks.

Een radicaal andere manier is om door de mijn te breken. Hier is het extractieprincipe hetzelfde als in de kolenmijn. Trouwens, de diepste aluminiummijn in Rusland bevindt zich in de Oeral. De diepte van de mijn is 1550m.!

Verwerking van verkregen erts

Verder worden de verkregen mineralen, ongeacht de gekozen extractiemethode, naar verwerkingswerkplaatsen gestuurd, waar speciale brekers de mineralen in fracties breken, ongeveer 110 millimeter groot.

De volgende stap is het verkrijgen van extra chem. additieven en transport naar de volgende fase, namelijk het sinteren van het gesteente in ovens.

Nadat we de ontbinding hebben gepasseerd en aluminaatpulp hebben verkregen bij de uitgang, sturen we de pulp voor scheiding en drogen uit de vloeistof.

In de laatste fase wordt wat er is gebeurd, ontdaan van alkaliën en opnieuw naar de oven gestuurd. Deze keer - voor calcineren. De laatste van alle acties zal hetzelfde droge aluminiumoxide zijn, dat nodig is om aluminium te verkrijgen door middel van hydrolyse.

Hoewel het ponsen van de mijn als een moeilijkere methode wordt beschouwd, is het minder belastend voor het milieu dan de open methode. Als je voor het milieu bent, weet je wat je moet kiezen.

Aluminiumwinning in de wereld

Op dit punt kunnen we zeggen dat de indicatoren voor interacties met aluminium over de hele wereld in twee lijsten zijn verdeeld. De eerste lijst zal landen bevatten die de grootste natuurlijke reserves aan aluminium bezitten, maar misschien hebben niet al deze rijkdommen tijd om te verwerken. En op de tweede lijst staan de wereldleiders in de directe winning van aluminiumerts.

Dus in termen van natuurlijke (hoewel niet overal tot dusver gerealiseerde) rijkdom, is de situatie als volgt:

Guinea
Brazilië
Jamaica
Australië
India

Van deze landen kan worden gezegd dat ze de overgrote meerderheid van Al 2 O 3 in de wereld hebben. Zij zijn goed voor 73 procent van het totaal. De rest van de reserves zijn in niet zulke royale hoeveelheden over de wereld verspreid. Guinee, dat in Afrika ligt, is wereldwijd de grootste afzetting van aluminiumertsen ter wereld. Ze "sneed" 28% af, wat zelfs meer is dan een kwart van de wereldwijde afzettingen van dit mineraal.

En dit is hoe de dingen zijn met de processen van het delven van aluminiumerts:

China staat op de eerste plaats en produceert 86,5 miljoen ton;
Australië is een land van bizarre dieren met zijn 81,7 miljoen. ton op de tweede plaats;
Brazilië - 30,7 miljoen ton;
Guinee, de leider in termen van reserves, staat slechts op de vierde plaats in termen van productie - 19,7 miljoen ton;
India - 14,9 miljoen ton.

Ook Jamaica kan aan deze lijst worden toegevoegd, in staat om 9,7 miljoen ton te produceren en Rusland, met zijn cijfer van 6,6 miljoen ton.

Aluminium in Rusland

Met betrekking tot de aluminiumproductie in Rusland kunnen alleen de regio Leningrad en, natuurlijk, de Oeral, als een echte opslagplaats van mineralen, bogen op bepaalde indicatoren. De belangrijkste extractiemethode is de mijne. Ze winnen viervijfde van al het erts van het land. In totaal zijn er op het grondgebied van de Federatie meer dan vier dozijn afzettingen van nepheline en bauxiet, waarvan de hulpbron zeker genoeg zal zijn, zelfs voor onze achter-achterkleinkinderen.

Rusland importeert echter ook aluminiumoxide uit andere landen. Dit komt omdat lokale stoffen (bijvoorbeeld de Roodkapje-afzetting in de regio Sverdlovsk) slechts de helft van het aluminiumoxide bevatten. Terwijl Chinese of Italiaanse rassen voor zestig procent of meer verzadigd zijn met Al 2 O 3.

Terugkijkend op enkele van de problemen met aluminiumwinning in Rusland, is het logisch om na te denken over de productie van secundair aluminium, net als in het VK, Duitsland, de VS, Frankrijk en Japan.

Toepassing van aluminium

Zoals we aan het begin van het artikel al vermeldden, is het toepassingsgebied van aluminium en zijn verbindingen extreem breed. Zelfs in de stadia van extractie uit de rots is het buitengewoon nuttig. In het erts zelf zijn er bijvoorbeeld ook kleine hoeveelheden andere metalen, zoals vanadium, titanium en chroom, bruikbaar voor staallegeringsprocessen. In het stadium van aluminiumoxide is er ook een voordeel, omdat aluminiumoxide als vloeimiddel wordt gebruikt in de ferrometallurgie.

Het metaal zelf wordt gebruikt bij de productie van thermische apparatuur, cryogene technologie, is betrokken bij het maken van een aantal legeringen in de metallurgie, is aanwezig in de glasindustrie, raketten, luchtvaart en zelfs in de voedingsindustrie, als een additief E173 .

Er is dus maar één ding zeker. Nog vele jaren zal de behoefte van de mensheid aan aluminium, evenals aan zijn verbindingen, niet vervagen. Die dus alleen spreekt over de groei van zijn productie.

Bauxiet is het belangrijkste erts voor de productie van aluminium. De vorming van afzettingen houdt verband met het proces van verwering en overdracht van materiaal, waarin naast aluminiumhydroxiden andere chemische elementen zijn. Metaalextractietechnologie zorgt voor een economisch rendabel industrieel productieproces zonder het ontstaan van afval.

Kenmerken van het ertsmineraal

De naam van de minerale grondstof voor aluminiumwinning komt van de naam van het gebied in Frankrijk waar de afzettingen voor het eerst werden ontdekt. Bauxiet bestaat uit aluminiumhydroxiden, het bevat als onzuiverheden kleimineralen, ijzeroxiden en hydroxiden.

Qua uiterlijk is bauxiet steenachtig, en minder vaak kleiachtig, is gesteente homogeen of gelaagd van textuur. Afhankelijk van de vorm van voorkomen in de aardkorst, zijn ze dicht of poreus. Mineralen worden ingedeeld volgens hun structuur:

detrital - conglomeraat, grind, zandsteen, pelitisch;
knobbeltjes - peulvruchten, oolitisch.

De grondmassa van het gesteente in de vorm van insluitsels bevat oolitische formaties van ijzeroxiden of aluminiumoxide. Bauxieterts is meestal bruin of baksteen van kleur, maar er zijn afzettingen van witte, rode, grijze, gele tinten.

De belangrijkste mineralen voor de vorming van erts zijn:

diaspora;
hydrogoethiet;
goethiet;
boehmiet;
gibbsiet;
kaoliniet;
ilmeniet;
hematiet van aluminiumoxide;
calciet;
sideriet;
mica.

Onderscheid bauxietplatform, geosynclinale en oceanische eilanden. Afzettingen van aluminiumerts werden gevormd als gevolg van de overdracht van verweringsproducten van rotsen met hun daaropvolgende afzetting en sedimentatie.

Industriële bauxieten bevatten 28-60% aluminiumoxide. Bij gebruik van erts mag de verhouding van dit laatste tot silicium niet lager zijn dan 2-2,5.

Afzettingen en winning van grondstoffen

De belangrijkste grondstoffen voor de industriële productie van aluminium in de Russische Federatie zijn bauxieten, nepheline-ertsen en hun concentraten, geconcentreerd op het Kola-schiereiland.

Bauxietafzettingen in Rusland worden gekenmerkt door een lage kwaliteit van de grondstoffen en moeilijke mijnbouw en geologische extractieomstandigheden. Er zijn 44 onderzochte afzettingen binnen de staat, waarvan slechts een kwart wordt geëxploiteerd.

De belangrijkste productie van bauxiet wordt uitgevoerd door JSC "Sevuralboksitruda". Ondanks de reserves aan ertsgrondstoffen is het aanbod van verwerkende bedrijven ongelijk. Al 15 jaar is er een tekort aan nefelien en bauxieten, wat leidt tot de import van aluminiumoxide.

Wereldreserves van bauxiet zijn geconcentreerd in 18 landen in tropische en subtropische zones. De locatie van bauxiet van de hoogste kwaliteit is beperkt tot gebieden van verwering van aluminosilicaatgesteenten in natte omstandigheden. Het is in deze zones dat het grootste deel van het wereldwijde aanbod van grondstoffen zich bevindt.

De grootste reserves zijn geconcentreerd in Guinee. Wat betreft de winning van ertsgrondstoffen in de wereld, behoort het kampioenschap tot Australië. Brazilië heeft 6 miljard ton reserves, Vietnam heeft 3 miljard ton, bauxietreserves in India, die van hoge kwaliteit zijn, zijn 2,5 miljard ton, Indonesië - 2 miljard ton. Het grootste deel van het erts is geconcentreerd in de ingewanden van deze landen.

Bauxieten worden gewonnen door middel van dagbouw en ondergrondse mijnbouw. Het technologische proces van het verwerken van grondstoffen is afhankelijk van de chemische samenstelling en zorgt voor de gefaseerde uitvoering van het werk.

In de eerste fase wordt onder invloed van chemische reagentia aluminiumoxide gevormd en in de tweede fase wordt daaruit een metaalcomponent geëxtraheerd door elektrolyse uit een smelt van fluoridezouten.

Er worden verschillende methoden gebruikt om aluminiumoxide te vormen:

sinteren;
hydrochemisch;
gecombineerd.

De toepassing van technieken is afhankelijk van de concentratie aluminium in het erts. Bauxiet van lage kwaliteit wordt op een complexe manier verwerkt. De door sinteren verkregen lading uit kalksteensoda en bauxiet wordt uitgeloogd met een oplossing. Het door de chemische behandeling gevormde metaalhydroxide wordt afgescheiden en gefiltreerd.

Toepassing minerale hulpbronnen

Het gebruik van bauxiet in verschillende takken van industriële productie is te danken aan de veelzijdigheid van de grondstof in termen van minerale samenstelling en fysieke eigenschappen. Bauxiet is een erts waaruit aluminium en aluminiumoxide worden gewonnen.

Het gebruik van bauxiet in de ferrometallurgie als vloeimiddel bij het smelten van openhaardstaal verbetert de technische eigenschappen van producten.

Bij de vervaardiging van elektrokorund worden de eigenschappen van bauxiet gebruikt om een ultraresistent, vuurvast materiaal (synthetisch korund) te vormen door smelten in elektrische ovens met de deelname van antraciet als reductiemiddel en ijzervijlsel.

Het mineraal bauxiet met een laag ijzergehalte wordt gebruikt bij de vervaardiging van vuurvaste, snel uithardende cementen. Naast aluminium worden ijzer, titanium, gallium, zirkonium, chroom, niobium en TR (zeldzame aarde-elementen) gewonnen uit ertsgrondstoffen.

Bauxieten worden gebruikt voor de productie van verven, schuurmiddelen, sorptiemiddelen. Erts met een laag ijzergehalte wordt gebruikt bij de vervaardiging van vuurvaste samenstellingen.

In vergelijking met traditionele metalen (staal, koper, brons) is aluminium een jong metaal. De moderne methode om het te verkrijgen werd pas in 1886 ontwikkeld en daarvoor was het zeer zeldzaam. De industriële schaal van het "gevleugelde" metaal begon pas in de 20e eeuw. Tegenwoordig is het een van de meest gewilde materialen in verschillende industrieën, van elektronica tot de ruimte- en luchtvaartindustrie.

Voor de eerste keer werd aluminiumerts in de vorm van een zilverachtig metaal verkregen in 1825 in een volume van slechts enkele milligrammen, en vóór de komst van massaproductie was dit metaal duurder dan goud. Een van de koninklijke kronen van Zweden omvatte bijvoorbeeld aluminium en D.I. Mendelejev ontving in 1889 een duur geschenk van de Britten - een weegschaal van aluminium.

Welke grondstoffen zijn nodig om aluminiumerts te verkrijgen? Hoe wordt een van de meest essentiële materialen van de moderne tijd geproduceerd?

Het zilvermetaal zelf wordt rechtstreeks uit aluminiumoxide gewonnen. Deze grondstof is aluminiumoxide (Al2O3), gewonnen uit ertsen:

bauxiet;
Aluniten;
Nepheline syenieten.

De meest voorkomende bron van bronmateriaal is bauxiet en wordt beschouwd als het belangrijkste aluminiumerts.

Ondanks meer dan 130 jaar ontdekkingsgeschiedenis, is het nog niet mogelijk geweest om de oorsprong van aluminiumerts te begrijpen. Het is mogelijk dat simpelweg in elke regio de grondstoffen zijn gevormd onder invloed van bepaalde omstandigheden. En dit maakt het moeilijk om één universele theorie over de vorming van bauxiet af te leiden. Er zijn drie hoofdhypothesen voor de oorsprong van aluminiumgrondstoffen:

Ze zijn ontstaan door het oplossen van bepaalde soorten kalksteen, als restproduct.
Bauxiet werd verkregen als resultaat van de verwering van oude rotsen met hun verdere overdracht en afzetting.
Het erts is het resultaat van chemische afbraakprocessen van ijzer-, aluminium- en titaniumzouten en viel als neerslag.

Echter, aluniet- en nefelienertsen werden onder verschillende omstandigheden gevormd uit bauxieten. De eerste werden gevormd onder omstandigheden van actieve hydrothermische en vulkanische activiteit. De tweede is bij hoge magmatemperaturen.

Hierdoor hebben aluniten over het algemeen een kruimelige poreuze structuur. Ze bevatten tot 40% van verschillende aluminiumoxideverbindingen. Maar naast het aluminiumhoudende erts zelf, bevatten afzettingen in de regel additieven die de winstgevendheid van hun winning beïnvloeden. Het wordt als winstgevend beschouwd om de afzetting te ontwikkelen met een verhouding van 50% van aluniten tot additieven.

Nephelines worden meestal weergegeven door kristallijne monsters, die naast aluminiumoxide additieven bevatten in de vorm van verschillende onzuiverheden. Afhankelijk van de samenstelling wordt dit type erts ingedeeld in soorten. De rijkste hebben in hun samenstelling tot 90% nefelines, de tweederangs 40-50%, als de mineralen armer zijn dan deze indicatoren, wordt het niet nodig geacht om ze te ontwikkelen.

Met een idee over de oorsprong van mineralen, kan geologische verkenning vrij nauwkeurig de locatie van afzettingen van aluminiumerts bepalen. Ook bepalen de vormingsvoorwaarden, die de samenstelling en structuur van mineralen beïnvloeden, de extractiemethoden. Als het veld als winstgevend wordt beschouwd, ontwikkel dan de ontwikkeling ervan.

Bauxiet is een complexe verbinding van oxiden van aluminium, ijzer en silicium (in de vorm van verschillende kwarts), titanium, en ook met een kleine toevoeging van natrium, zirkonium, chroom, fosfor en andere.

De belangrijkste eigenschap bij de productie van aluminium is het "openen" van bauxiet. Dat wil zeggen, hoe gemakkelijk het zal zijn om er onnodige siliciumadditieven van te scheiden om de grondstof voor het smelten van metaal te verkrijgen.

De basis voor de productie van aluminium is aluminiumoxide. Om het te vormen, wordt het erts vermalen tot een fijn poeder en verwarmd met stoom, waarbij het meeste silicium wordt afgescheiden. En deze massa zal al grondstof zijn om te smelten.

Om 1 ton aluminium te krijgen, heb je ongeveer 4-5 ton bauxiet nodig, waaruit na verwerking ongeveer 2 ton aluminiumoxide wordt gevormd, en alleen dan kun je het metaal krijgen.

Technologie voor de ontwikkeling van aluminiumafzettingen. Methoden voor het winnen van aluminiumerts

Met een onbeduidende diepte van voorkomen van aluminiumhoudende rotsen, wordt hun extractie uitgevoerd door een open methode. Maar het hele proces van het snijden van ertslagen hangt af van het type en de structuur.

Kristallijne mineralen (vaker bauxieten of nefelien) worden verwijderd door te malen. Hiervoor worden mijnwerkers ingezet. Afhankelijk van het model kan zo'n machine een naad tot 600 mm dik snijden. De rotsmassa wordt geleidelijk ontwikkeld en vormt planken nadat ze door één laag zijn gegaan.

Dit wordt gedaan voor de veilige positie van de bestuurderscabine en het onderstel, die zich bij een onvoorziene instorting op veilige afstand zal bevinden.

Losse aluminiumhoudende stenen sluiten het gebruik van freesontwikkeling uit. Omdat hun viscositeit het snijgedeelte van de machine verstopt. Meestal kunnen dit soort stenen worden gesneden met behulp van mijnbouwgraafmachines, die het erts onmiddellijk op dumptrucks laden voor verder transport.

Transport van grondstoffen is een apart onderdeel van het hele proces. Meestal proberen verrijkingsinstallaties, indien mogelijk, in de buurt van de ontwikkelingen te bouwen. Dit maakt het gebruik van bandtransporteurs mogelijk om erts aan te voeren voor verrijking. Maar vaker worden de in beslag genomen grondstoffen met dumptrucks vervoerd.
De volgende fase is de verrijking en voorbereiding van het gesteente voor de productie van aluminiumoxide.

Het erts wordt via een bandtransporteur naar de grondstofbereidingswinkel getransporteerd, waar een aantal brekers kan worden gebruikt die de mineralen één voor één vermalen tot een fractie van ongeveer 110 mm.
Het tweede deel van de voorbereidende winkel zorgt voor de levering van bereid erts en aanvullende additieven voor verdere verwerking.

De volgende voorbereidingsfase is het sinteren van het gesteente in ovens.

Ook in dit stadium is het mogelijk om grondstoffen te verwerken door uitlogen met sterke alkaliën. Het resultaat is een vloeibare aluminaatoplossing (hydrometallurgische behandeling).

De aluminaatoplossing doorloopt het stadium van ontbinding. In dit stadium wordt een aluminaatpulp verkregen, die op zijn beurt wordt verzonden voor scheiding en verdamping van de vloeibare component.
Daarna wordt deze massa ontdaan van onnodige alkaliën en voor calcinering in ovens gestuurd. Door een dergelijke keten wordt droog aluminiumoxide gevormd, wat nodig is voor de productie van aluminium door hydrolysebehandeling.

Een complex technologisch proces vereist een grote hoeveelheid brandstof en kalksteen, evenals elektriciteit. Dit is de belangrijkste factor in de locatie van aluminiumsmelterijen - in de buurt van een goed transportknooppunt en de aanwezigheid van afzettingen van de benodigde hulpbronnen in de buurt.

Er is echter ook een mijnextractiemethode, waarbij het gesteente uit de lagen wordt gesneden volgens het principe van kolenwinning. Daarna wordt het erts naar vergelijkbare faciliteiten gestuurd voor verrijking en aluminiumwinning.

Een van de diepste "aluminium" galerijen bevindt zich in de Oeral in Rusland, de diepte bereikt 1550 meter!

De belangrijkste aluminiumafzettingen zijn geconcentreerd in regio's met een tropisch klimaat, en de meeste van de 73% van de afzettingen zijn te vinden in slechts 5 landen: Guinee, Brazilië, Jamaica, Australië en India. Hiervan heeft Guinee de rijkste reserves van meer dan 5 miljard ton (28% van het wereldaandeel).

Als we reserves en volumes verdelen over productie, krijgen we het volgende beeld:

1e plaats - Afrika (Guinee).

2e plaats - Amerika.

3e plaats - Azië.

4e plaats - Australië.

5e - Europa.

De top vijf van landen voor de winning van aluminiumerts staat in de tabel

Ook zijn de belangrijkste mijnwerkers van aluminiumerts: Jamaica (9,7 miljoen ton), Rusland (6,6), Kazachstan (4,2), Guyana (1,6).

In ons land zijn er verschillende rijke afzettingen van aluminiumerts, geconcentreerd in de Oeral en in de regio Leningrad. Maar de belangrijkste manier om bauxiet in ons land te winnen, is een meer arbeidsintensieve methode met gesloten mijnen, die ongeveer 80% van de totale hoeveelheid erts in Rusland extraheert.

De leiders op het gebied van veldontwikkeling zijn de naamloze vennootschap Sevuralboksytruda, JSC Baksitogorsky-aluminiumoxide en de bauxietmijnen in de zuidelijke Oeral. Hun voorraden raken echter op. Als gevolg hiervan moet Rusland ongeveer 3 miljoen ton aluminiumoxide per jaar importeren.

In totaal zijn in het land 44 afzettingen van verschillende aluminiumertsen (bauxiet, nepheline) onderzocht, wat volgens schattingen genoeg zou moeten zijn voor 240 jaar, met een productie-intensiteit als vandaag.

De invoer van aluminiumoxide is te wijten aan de lage kwaliteit van het erts in afzettingen. Zo wordt bauxiet met 50% aluminiumoxide gewonnen bij de Red Riding Hood-afzetting, terwijl steen met 64% aluminiumoxide wordt gewonnen in Italië en 61% in China.

In principe wordt tot 60% van de ertsgrondstoffen gebruikt om aluminium te produceren. Door de rijke samenstelling kunt u er echter uit extraheren, en andere chemische elementen: titanium, chroom, vanadium en andere non-ferrometalen, die voornamelijk nodig zijn als legeringsadditieven om de kwaliteit van staal te verbeteren.

Zoals hierboven vermeld, gaat de technologische keten voor het produceren van aluminium noodzakelijkerwijs door het stadium van vorming van aluminiumoxide, dat ook wordt gebruikt als fluxen in de ijzermetallurgie.

De rijke samenstelling van elementen in aluminiumerts wordt ook gebruikt voor de productie van minerale verf. Aluminacement wordt ook geproduceerd door de smeltmethode - een snel uithardende duurzame massa.

Een ander materiaal dat uit bauxiet wordt gewonnen, is elektrokorund. Het wordt verkregen door erts te smelten in elektrische ovens. Het is een zeer harde stof, de tweede alleen voor diamant, waardoor het een populair schuurmiddel is.

Ook wordt bij het verkrijgen van puur metaal afval gevormd - rode modder. Er wordt een element uit gehaald - scandium, dat wordt gebruikt bij de productie van aluminium-scandiumlegeringen, waar veel vraag naar is in de auto-industrie, raketwetenschap, de productie van elektrische aandrijvingen en sportuitrusting.

De ontwikkeling van moderne productie vereist steeds meer aluminium. Het is echter niet altijd rendabel om afzettingen te ontwikkelen of aluminiumoxide uit het buitenland te importeren. Daarom wordt er steeds meer gebruik gemaakt van het smelten van metalen met secundaire grondstoffen.

Landen als de VS, Japan, Duitsland, Frankrijk en Groot-Brittannië produceren bijvoorbeeld voornamelijk secundair aluminium, dat qua volumes tot 80% van de wereldwijde smelting uitmaakt.

Secundair metaal is veel goedkoper dan primair metaal, waarvoor 20.000 kW energie/1 ton nodig is.

Tegenwoordig is aluminium, gewonnen uit verschillende ertsen, een van de meest gewilde materialen die het mogelijk maakt om duurzame en lichtgewicht producten te verkrijgen die niet gevoelig zijn voor corrosie. Alternatieven voor metaal zijn nog niet gevonden en in de komende decennia zal de winning en het smelten van erts alleen maar groeien.