Способы добычи и область применения алюминиевой руды

Алюминий — это металл, покрытый матово-серебристой оксидной плёнкой, свойства которого определяют его популярность: мягкость, лёгкость, пластичность, высокая прочность, устойчивость к коррозии, электропроводность и отсутствие токсичности. В современных высоких технологиях применению алюминия отведено ведущее место как конструкционному, многофункциональному материалу.

Наибольшую ценность для промышленности в качестве источника алюминия представляет природное сырьё — алюминиевая руда, составляющая горной породы в виде бокситов, алунитов и нефелина.

Промышленные масштабы «крылатого» металла начались лишь в 20 веке. Сегодня, это один из востребованных материалов в различных отраслях от электроники до космической и авиационной промышленности.

Впервые алюминиевая руда в виде серебристого металла была получена в 1825 году в объеме всего лишь нескольких миллиграмм, и до появления массового производства этот металл был дороже золота.

Например, одна из королевских корон Швеции имела в своем составе алюминий, а Д. И. Менделеев в 1889 году получил от британцев дорогой подарок – весы из золота и алюминия.

Какое сырье необходимо для получения алюминиевой руды? Как производят один из самых необходимых в современности материалов?

Бокситовая руда – основа мирового производства алюминия

Непосредственно сам серебристый металл получают из глинозема.

Это сырье представляет собой оксид алюминия (Аl2О3), получаемый с руд:

• Бокситов;
• Алунитов;
• Нефелиновых сиенитов.

Самый распространенный источник получения исходного материала это бокситы, их и считают основной алюминиевой рудой.

Несмотря на уже более чем 130 летнюю историю открытия, понять происхождение алюминиевой руды до сих пор не удалось. Возможно, что попросту в каждом регионе сырье образовалось под воздействием определенных условий. И это создает затруднения, чтобы вывести одну универсальную теорию об образовании бокситов.

Основных гипотез происхождения алюминиевого сырья три:

1. Они образовались вследствие растворения некоторых типов известняков, как остаточный продукт.
2. Боксит получился в результате выветривания древних пород с дальнейшим их переносом и отложением.
3. Руда является результатом химических процессов разложения железных, алюминиевых и титановых солей, и выпала как осадок.

Однако, алунитовые и нефелиновые руды образовывались в отличных условиях от бокситов. Первые формировались в условиях активной гидротермальной и вулканической деятельности. Вторые — при высоких температурах магмы.

Как результат, алуниты, в основном, имеют рассыпчатую пористую структуру. В их составе имеется до 40% различных оксидных соединений алюминия. Но, кроме собственно самой алюмниеносной руды в залежах, как правило, имеются добавки, что влияет на рентабельность их добычи. Считается выгодным разрабатывать месторождение при 50-ти процентном соотношении алунитов к добавкам.

Нефелины обычно представлены кристаллическими образцами, которые кроме алюминиевого оксида содержат добавки в виде различных примесей. Зависимо от состава, такой тип руды классифицируют по типам. Самые богатые имеют в своем составе до 90% нефелинов, второсортные 40-50%, если минералы беднее этих показателей, то не считается нужным вести их разработку.

Имея представления, о происхождении полезных ископаемых, геологическая разведка может довольно точно определить места нахождения залежей алюминиевых руд. Также условия формирования, влияющие на состав и структуру минералов, определяют способы добычи. Если месторождение считается рентабельным, налаживают его разработку.

Нефелин

Это алюминиевая руда магматического происхождения. Она представляет собой полнокристаллическую щелочную породу. В зависимости от состава и технологических особенностей переработки выделяют несколько сортов нефелиновой руды:

• первый сорт – 60–90% нефелина; он содержит более 25% глинозема; переработка осуществляется методом спекания;
• второй сорт – 40–60% нефелина, количество глинозема немного ниже – 22–25%; во время переработки требуется обогащение;
• третий сорт – нефелиновые минералы, которые не представляют никакой промышленной ценности.

Свойства алюминиевой руды

Боксит представляет собой сложное соединение оксидов алюминия, железа и кремния (в виде различных кварцев), титана, а также с небольшой примесью натрия, циркония, хрома, фосфора и прочих.

Самым важным свойством в производстве алюминия является «вскрываемость» бокситов. То есть насколько просто будет отделить от него ненужные кремниевые добавки, чтобы получить исходное сырье для выплавки металла.

Сырьевым источником могут служить природные залежи бокситов, нефелинов, алунитов, глин, и каолинов. Наиболее насыщены соединениями алюминия бокситы. Глины и каолины представляют самые распространённые породы со значительным содержанием в них глинозёма. Залежи этих минералов находятся на поверхности земли.

Алюминиевая руда в природе существует только в виде бинарного соединения металла с кислородом. Добывают это соединение из природных горных руд в виде бокситов, состоящих из окислов нескольких химических элементов: алюминия, калия, натрия, магния, железа, титана, кремния, фосфора.

Основа получения алюминия – глинозем. Чтобы он образовался, руду перемалывают в мелкий порошок, и прогревают паром, отделяя большую часть кремния. И уже эта масса будет сырьем для выплавки.

Чтобы получить 1 тонну алюминия, потребуется около 4-5 тонн бокситов, с которых после обработки образуется около 2 тонн глинозема, а уже потом можно получить металл.

Особенности минеральных ресурсов Скандинавского полуострова

Страны Европы раньше других начали масштабное воздействие на окружающую среду. Скандинавский полуостров является исключением. Ресурсы земной коры данного региона оставались нетронутыми до второй половины 20-го века. Немногочисленность населения Скандинавии также сыграла роль в сохранении минеральных ресурсов данного региона.

Цинк и медь являются основными элементами, которые используются почти во всех европейских странах. Обеспеченность стран Европы данным видом сырья покрывается за счёт импорта.

Технология разработки алюминиевых залежей. Способы добычи алюминиевой руды

При незначительной глубине залегания алюминиеносных пород их добыча ведется открытым способом. Но, сам процесс срезания пластов руды будет зависеть от ее вида, и структуры.

• Кристаллические минералы (чаще бокситы, или нефелины), снимают фрезерным способом. Для этого используются карьерные комбайны. Зависимо от модели такая машина может вести срез пласта толщиной до 600 мм. Толща породы разрабатывается постепенно, образуя после прохода одного слоя полки.

Это делается для безопасного положения кабины оператора и ходовых механизмов, которые в случае непредвиденного обвала будут находиться на безопасном расстоянии.

• Рыхлые алюминиевоносные породы исключают использование фрезерной разработки. Так как их вязкость забивает режущую часть машины. Чаще всего такие типы пород могут срезать при помощи карьерных экскаваторов, которые тут же грузят руду на самосвалы, для дальнейшей транспортировки.

Транспортирование сырья — это отдельная часть всего процесса. Обычно обогатительные комбинаты по возможности стараются возводить неподалеку от разработок. Это позволяет использовать ленточные транспортеры для подачи руды на обогащение. Но, чаще изъятое сырье перевозят самосвалами. Следующий этап, обогащение и подготовка породы для получения глинозема.

• Руду при помощи ленточного транспортера перемещают в цех подготовки сырья, где может использоваться насколько дробильных аппаратов, измельчающих минералы поочередно до фракции приблизительно в 110 мм.
• Второй участок подготовительного цеха осуществляет подачу подготовленной руды, и дополнительных добавок на дальнейшую переработку.
• Следующий этап подготовки, это спекание породы в печах.

Также на этом этапе, возможна обработка сырья выщелачиванием крепкими щелочами. Результатом становится жидкий алюминатный раствор (гидрометаллургическая обработка).

• Алюминатный раствор проходит стадию декомпозиции. На данном этапе получают алюминатную пульпу, которую в свою очередь отправляют на сепарацию, и выпаривание жидкой составляющей.
• После чего данную массу очищают от ненужных щелочей, и направляют на прокалку в печах. В результате такой цепочки образуется сухой глинозем необходимый для получения алюминия путем гидролизной обработки.

Сложный технологический процесс требует большого количества топлива, и известняка, а также электроэнергии. Это является основным фактором расположения алюминиевых комбинатов – возле хорошей транспортной развязки, и нахождения рядом залежей необходимых ресурсов.

Однако существует и шахтный способ извлечения, когда порода из пластов вырубается по принципу добычи каменного угля. После чего руду отправляют на подобные производства по обогащению, и извлечению алюминия.

Одна из самых глубоких «алюминиевых» штолен находится на Урале в России, ее глубина достигает 1550 метров!

Содержание

1. Минеральные ресурсы зарубежной Европы в условиях индустриализации региона
2. Обеспеченность стран зарубежной Европы минеральными ресурсами
3. Таблица минеральных ресурсов Зарубежной Европы
4. Особенности минеральных ресурсов Скандинавского полуострова
5. Что мы узнали?

• Население Италии
• Города Италии
• Италия
• Зарубежная Европа
• Зарубежная Европа — страны и столицы
• Страны Зарубежной Европы, имеющие выход к морю
• Субрегионы Зарубежной Европы
• Население Зарубежной Европы
• Отрасли промышленности Зарубежной Европы
• Общая характеристика Зарубежной Европы
• Площадь Зарубежной Европы
• Агломерации Зарубежной Европы
• Монархические страны Зарубежной Европы
• Большие страны Зарубежной Европы
• Районы Зарубежной Европы
• Экономико-географическое положение Зарубежной Европы
• Формы правления стран Зарубежной Европы
• Полезные ископаемые Зарубежной Европы
• Народы Зарубежной Европы
• Страны Зарубежной Европы с федеративным устройством
• Национальный состав Зарубежной Европы
• Сельское хозяйство Зарубежной Европы
• Визитная карточка стран Зарубежной Европы
• Плотность населения Зарубежной Европы
• Морские порты Зарубежной Европы
• Воспроизводство населения Зарубежной Европы
• Транспорт Зарубежной Европы
• Урбанизация Зарубежной Европы
• Микрогосударства Зарубежной Европы
• Туризм Зарубежной Европы
• Города-миллионеры Зарубежной Европы
• Горячие точки Зарубежной Европы
• Реки Зарубежной Европы
• Машиностроение Зарубежной Европы
• Языковые семьи Зарубежной Европы
• Религии Зарубежной Европы
• Острова и полуострова Зарубежной Европы
• Развитые страны Зарубежной Европы Минеральные ресурсы Зарубежной Европы
• Население Великобритании
• Состав Великобритании
• Экономика Великобритании
• Природные ресурсы Великобритании
• Франция
• Население Франции
• Города Франции
• Парламент Франции
• Географическое положение Франции
• Сельское хозяйство Франции

показать все

По многочисленным просьбам теперь можно: сохранять все свои результаты, получать баллы и участвовать в общем рейтинге.

1. 1. Данил Лысогорский 504
2. 2. Parlefiano Fuello 301
3. 3. анастасия паранина 228
4. 4. Ксю Пашнина 143
5. 5. Антон Огурцов 125
6. 6. Мария Корнеева 123
7. 7. Игорь Проскуренко 121
8. 8. Валерий Рубцов 104
9. 9. No-Name No-Famili 100
10. 10. Алина Сайбель 84

1. 1. Мария Николаевна 13,550
2. 2. Лариса Самодурова 12,820
3. 3. Liza 12,355
4. 4. Кристина Волосочева 11,720
5. 5. TorkMen 11,551
6. 6. Ekaterina 11,386
7. 7. Юлия Бронникова 11,260
8. 8. Влад Лубенков 11,225
9. 9. Лиса 11,070
10. 10. Вячеслав 10,940

Самые активные участники недели:

• 1. Виктория Нойманн — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 2. Bulat Sadykov — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 3. Дарья Волкова — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Три счастливчика, которые прошли хотя бы 1 тест:

• 1. Наталья Старостина — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 2. Николай З — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.
• 3. Давид Мельников — подарочная карта книжного магазина на 500 рублей.

Карты электронные(код), они будут отправлены в ближайшие дни сообщением Вконтакте или электронным письмом.

Страны лидеры по добыче алюминиевых руд

Jсновные месторождения алюминия сосредоточены в регионах с тропическим климатом, а большая часть 73% залежей приходятся на всего 5 стран: Гвинею, Бразилию, Ямайку, Австралию и Индию. Из них самые богатые запасы имеет Гвинея более 5 млрд. тонн (28%от мировой доли).

Если разделить запасы и объемы по добыче, то можно получить следующую картину:

• 1-е место – Африка (Гвинея).
• 2-е место – Америка.
• 3-е место – Азия.
• 4-е место – Австралия.
• 5-е – Европа.

Пятерка лидеров стран по добыче алюминиевой руды представлена в таблице

Также к основным добытчикам алюминиевых руд относятся: Ямайка (9,7 млн. т.), Россия (6,6), Казахстан (4,2), Гайана (1,6).

Минеральные ресурсы зарубежной Европы в условиях индустриализации региона

Запасы минеральных ресурсов в Зарубежной Европе хоть и разнообразны, но невелики. Распределение данных ресурсов между северной и южной частями Европы неравномерно. В района герцинской складчатости Балтийского щита в северной части Европы имеются залежи руд. Южная часть Европы богата магматическими ископаемыми и бокситами.

Повышенная индустриализация последних двух столетий привела к значительному истощению минеральных запасов зарубежной Европы.

Рис. 1 Зоны повышенной индустриализации зарубежной Европы

Разработка месторождений алюминиевых руд в России

В нашей стране есть несколько богатых залежей алюминиевых руд, сосредоточенных на Урале, и в Ленинградской области. Но, основным способом добычи бокситов у нас, является более трудоемкий закрытый шахтный метод, которым извлекают около 80% от общей массы руд в России.

Лидеры по разработке месторождений – акционерное общество «Севуралбокситруда», АО Бакситогорский глинозем, Южно-Уральские бокситовые рудники. Однако их запасы исчерпываются. Вследствие чего России приходится импортировать около 3 млн. тонн глинозема в год.

В общей сложности на территории страны разведано 44 месторождения различных алюминиевых руд (бокситов, нефелинов), которых по оценкам, должно хватить на 240 лет, при такой интенсивности добычи как сегодня.

Импорт глинозема обусловлен низким качеством руды в залежах, например, на месторождении Красная Шапочка добывают боксит с 50% глиноземным составом, тогда как в Италии извлекают породу с 64% оксида алюминия, а в Китае 61%.

Судостроение

Алюминий и сплавы на его основе находят все более широкое применение в судостроении. Из алюминиевых сплавов изготовляют корпусы судов, палубные надстройки, коммуникацию и различного рода судовое оборудование.

Основное преимущество при внедрении алюминия и его сплавов по сравнению со сталью – снижение массы судов, которая может достигать 50 – 60 %. В результате представляется возможность повысить грузоподъемность судна или улучшить его тактико-технические характеристики (маневренность, скорость и т.д.).

Наиболее широкое применение среди алюминиевых сплавов для изготовления конструкций речного и морского флота находят магналиевые сплавы АМгЗ, АМг5, АМг61, а также сплавы АМц и Д16. Корпус судна повышенной грузоподъемности изготовляют из стали, тогда как надстройки и другое вспомогательное оборудование из алюминиевых сплавов. Имеет место изготовление рыболовецких баркасов из сплава АМг5 (обшивка).

Широкое применение в судостроении США находят свариваемые сплавы серии 5ххх и 6ххх. Там, где необходима высокая прочность (500 МПа), используются полуфабрикаты из сплавов серии 2xxx и 7ххх.

Применение алюминиевой руды

В основном до 60% рудного сырья используется для получения алюминия. Однако богатый состав позволяет извлекать из него, и другие химические элементы: титан, хром, ванадий и прочие цветные металлы, необходимые в первую очередь в качестве легирующих добавок для улучшения качеств стали.

Как вспоминалось выше технологическая цепочка получения алюминия обязательно проходит через стадию образования глинозема, который также используют в качестве флюсов в черной металлургии.

Богатый состав элементов в алюминиевой руде используется и для производства минеральной краски. Также способом плавки производится глиноземный цемент – быстро застывающая прочная масса.

Еще один материал, получаемый из бокситов – электрокорунд. Его получают путем плавления руды в электропечах. Это очень твердое вещество, уступающее только алмазу, что делает его востребованным в качестве абразива.

Также в процессе получения чистого металла образуются отходы – красный шлам. Из него извлекают элемент – скандий, который применяется в производстве алюминиево-скандиевых сплавов, востребованных в автомобильной промышленности, ракетостроении, выпуске электроприводов, и спортивного оборудования.

Обеспеченность стран зарубежной Европы минеральными ресурсами

Залежи металлических руд в Западной Европе распределены неравномерно. Балканы, Кирун (Швеция) и французская Лотарингия – регионы добычи железной руды.

Медь, никель и хром преимущественно находятся в Финляндии и Швеции.

Венгрия и Греция славятся своими бокситами – рудами цветных металлов.

Рис. 2 Добыча руды

Уран и титан имеют свои крупнейшие месторождения во Франции и Норвегии.

Богатейшие залежи меди находятся в Польше.

Балканский полуостров, Скандинавия и Испания сосредоточили залежи ртути, олова и полиметаллов.

Северная Европа богата бокситами, которые используют для получения алюминия. Минералы Северной Европы, в основном представлены металлами, медными и железными рудами.

На Юге Европы, в Италии, сосредоточены залежи цинка и ртутных руд.

Босния и Герцеговина богата на железные и алюминиевые руды.

Добыча никелевых руд активно ведётся в Германии.

Разработки небольших месторождений золота обнаружены в Великобритании.

Прибалтийские страны не отличаются богатыми минеральными ресурсами.

В Сербии встречается медь и цинк, а также золото и серебро в незначительных количествах.

Рис. 3. Карта обеспеченности стран зарубежной Европы минеральными ресурсами

Разнообразие минеральных ресурсов Зарубежной Европы велико, но количество незначительно. Рост индустрии региона неукоснительно диктует потребности в данном виде сырья.