30. Основное сырье для получения алюминия

Алюминий по распространенности в природе уступает только кислороду и кремнию. Кларк алюминия равен 8,05, что в пересчете на AliO3 составляет 15%. Следовательно, природные ресурсы алюминия теоретически неисчерпаемы. Из-за высокой химической активности он встречается в природе только в виде химических соединений. Известно ~ 250 минералов, содержащих алюминий. Наиболее распространены в природе соединения алюминия с кислородом.

Важнейшими алюминиевыми рудами в настоящее время являются бокситы, содержащие алюминий в форме гидратированного оксида алюминия Al2O3 • H2O, а также нефелины и алуниты. В перспективе возможно использование бесщелочных алюмосиликатов (кианитов, глин, каолинов) и некоторых промышленных отходов - высокоглиноземистых зол, шлаков и хвостов от обогащения углей.

Из алюминиевых руд, как правило, сначала выделяют глинозем - технический оксид алюминия, из которого затем получают металлический алюминий. Для производства глинозема годятся далеко не все горные породы. Возможность использования алюминийсодержащих горных пород в качестве рудного сырья для получения алюминия определяется технико-экономическими соображениями с учетом применимости известных способов переработки.

Бокситы являются рудой, наиболее широко используемой в алюминиевой промышленности. За рубежом практически весь алюминий получают из бокситовых руд. В нашей стране для производства алюминия используют также нефелины и алуниты.

Бокситом называется горная порода, состоящая главным образом из гидратированных оксидов алюминия, железа, кремния, титана и некоторых других элементов. Алюминий в бокситах может присутствовать в форме минералов диаспора или бемита (Al2O3 • H2O) или гидраргиллита (Al2O3 • ЗН20).

В бокситах могут также присутствовать карбонаты кальция и магния, соединения серы, фосфора, хрома, а также в небольших количествах соединения редких элементов: ванадия, галлия, циркония, ниобия и др. Всего в составе бокситовых руд обнаружено 42 элемента.

Химический состав бокситов изменяется в очень широких пределах как в разных месторождениях, так и в пределах одного месторождения. Содержание Al2O3 в бокситах колеблется от 35 до 60 %, SiO2 от десятых долей до 25 %, Fe2O3 от 2 до 40 %, TiO2 от следов до 11%. Содержание многих сопутствующих элементов измеряется сотыми и даже тысячными долями процента.

По внешнему виду бокситы похожи на глину. Они могут иметь различные цвета и оттенки - от белого до темно-красного. Плотность бокситов в зависимости от их пористости колеблется от 1200 до 3500 кг/м2.

Важнейшими характеристиками, определяющими качество бокситов, являются содержание оксида алюминия и кремневый модуль, который выражается отношением содержания Al2O3 к содержанию SiO2. Чем выше кремневый модуль, т.е. чем больше содержание Al2O3 и меньше SiO2, тем выше качество боксита.

В нашей стране по ГОСТ 972- 74 предусмотрено 8 марок бокситов: Б-00, Б-0, Б-1 и далее до Б-6. В марке Б-00 допускаются содержание не менее 50 % Al2O3 и кремневый модуль не менее 12, а в боксите марки Б-6 соответственно 37 % и 2.

По минералогическому составу различают следующие типы бокситов: маловодные (корундовые), одноводные (диаспоровые и бемитовые), трехводные (гидраргиллитовые) и смешанные. Обычно в бокситах присутствуют одновременно два минерала, содержащих оксид алюминия.