Це третій за поширеністю елемент і найпоширеніший метал у земній корі. Адже залізо є найважливішим промисловим металом. Вперше він був виготовлений у відомому вигляді в 1825 році датським фізиком Гансом Крістіаном Ерстедом. У 19 столітті воно було дорожче за золото. Саме алюміній використовується майже у кожній галузі завдяки своїм гарним фізико-хімічним властивостям.

У природі алюміній не зустрічається в елементарному стані через високу реакційну здатність. Він переважає в мінеральному складі глинистих мінералів, силікатних мінералів та слюди. Економічне виробництво великої кількості чистого алюмінію пов’язане з добре відомою бокситовою породою. Це алюмінієва руда.

Бокситові породи складаються в основному з мінералів глинозему та гідроксидів, крім яких також з’являються оксиди та гідроксиди заліза та титану, але щонайменше 50% загальної кількості мінералів забезпечується мінералами глинозему. Основними мінералами бокситів є гіббіт (γ-Al (OH) 3), беміт (γ-AlO (OH)), діаспора (α-AlO (OH)), гематит (Fe 2 O 3), гетит (FeO (OH) )) і каолініт (Al 2 [Si 2 O 5] (OH) 4), які утворюють гірську породу у вигляді частинок розміром кілька мікрометрів. Крім того, такі рідкісні елементи, як галій і вольфрам, можуть бути присутніми в слідових кількостях.

лінії

Рисунок 1: Мінерали Böhmit (1.) та gibbsit (2, 3) (Джерело: www.tankonyvar.hu)

Французький геолог виявив боксит, П’єр Бертьє ім'я. Вперше він знайшов і описав це в 1821 році поблизу Ле Бо на півдні Франції. Від цього походить і його назва. Боксит - це пориста, глиниста осадова порода, червонувату забарвлення якої надають сполуки заліза, що містяться в ній. Зазвичай він утворюється в тропічному кліматі, в наземних умовах, під час хімічного вивітрювання інших порід. Але як? За жарких дощових кліматичних умов лужні та лужноземельні метали виділяються з існуючих порід. Продукт вивітрювання містить практично нерозчинне залізо, алюміній та титан у формі оксиду та гідроксиду в тропічних умовах. На щастя, цей гірський сміття залишається в такій кількості, що він може перетворитися на камінь, боксит.

Залежно від геологічного середовища, в якому воно розвивається, ми виділяємо дві великі групи - латеритові та карстові боксити.

Поклади бокситів латеритів утворюються в тропіках на поверхні некарбонатних порід як ковдри вивітрювання. Тут можна спостерігати хімічно та мінералогічно неперервний перехід від материнської породи до латериту, а особливості тканини та структури вихідної породи можна добре розпізнати в утвореному бокситі. Виходячи з них, було встановлено, що боксит латериту є залишковим сміттям материнської породи, і під час його утворення не відбулося транспортування матеріалу. У мінеральному складі цієї бокситової групи, беміту, діаспори менше, навіть гібсіт характерний у великих кількостях.

Карсові боксити, як випливає з назви, утворюються на карбонатних породах (вапняк, доломіт), у западинах карстових поверхонь. На відміну від бокситу латериту, тут не можна спостерігати спадкоємність та спадковість мінерального складу та тканинних штампів. Матеріал, накопичений у негативній поверхні, є справжнім осадом, який осідає після більш тривалого або коротшого транспортування. Картусбайт можна відокремити від вапняку та доломіту різкою межею. На відміну від бокситу латериту, тут головним мінералом є беміт.

Ці дві групи бокситів відрізняються майже у всьому, проте між ними існує схожість, а саме те, що вони розвинулися в тропічних умовах. Деякі колонії земних бокситів дійсно знаходяться в сучасних тропічних районах. Але ми знайомі з масовим поширенням бокситів у країнах, що не мають тропічного клімату, таких як Євразія (Росія, Угорщина, Франція, Греція). Це пов’язано з двома явищами - зміною клімату в історії Землі та континентальною міграцією. Там, де сьогодні можна видобувати боксити, певно, що під час утворення гірських порід панував тропічний клімат. Боксит - важливий кліматичний осад для дослідників.

Рисунок 2: Боксити (джерело: http://europeana.nialloleary.ie)

Основні рослини бокситів у світі розташовані в Австралії, Бразилії, Гвінеї. Крім того, Ямайку та Євразію слід назвати як широкомасштабні райони видобутку. Поява карстового бокситу домінує в Угорщині. Економно видобувні родовища бокситів виявлені в Баконі та Верте. Свого часу, маючи 3,35 мільйона тонн високоякісного бокситу, Ганті був найбагатшою шахтою бокситів у Європі.

Шахти бокситів в Угорщині

В Угорщині видобуток бокситів розпочався в районі Ганта в 1920 році. Потім натрапив Jenő Balás гірничий інженер під час розвідки вугілля та марганцю для першого карстового бокситового заводу. Видобуток розпочався через шість років, у 1926 році, і до 1930-х років шахта стала всесвітньо відомою, вважаючись найбільш і найвищою якістю виробників. З цих причин II. під час Другої світової війни німецька військова промисловість закривала на це очі.

Під час видобутку шару хвоста (гірська порода, що утворилася над бокситом) було видалено, а потім розкопки проводились вручну із ручною силою. Робітники перекинули випущений боксит на слюду, а потім транспортували породу залізничним транспортом до переробних установок. Через великий обсяг роботи проводились на п’яти об’єктах. Видобуток був на такому рівні, що до кінця 1988 р. Подальший видобуток решти запасів став неекономічним. Замість оціночних 3,35 мільйона тонн на момент його відкриття, він видобув 13,6 мільйона тонн бокситів з шахти. Сьогодні тисячі туристів щороку відвідують пейзаж Марселя, де крім музею є ще 13-станційна навчальна стежка.

Фото: Арон Демшеді, Угорська туристична асоціація

Фото: Арон Демшеді, Угорська туристична асоціація

Також у 1920-х рр. Навколо Халмі та Нійрада було розпочато дослідження нових майданчиків з видобутку руди. До середини 30-х років у цій місцевості також розпочато глибоководне видобуток. Видобуток корисних копалин Надьхаршань та Еплені в 30-40-х роках також може здійснюватися. Ці шахти вже виробили меншу кількість бокситів, проте про них не слід забувати. Це було третє за величиною поселення бокситів в Угорщині в Баконях, Кінцесбаня. За час його експлуатації (58 років) було вироблено майже 23 мільйони тонн бокситів, переважно шляхом глибоководного вирощування. Наша єдина шахта бокситів, яка і сьогодні виробляє, працює на Баконьослопі річною потужністю 20-25 тис. Тонн. Більша частина видобутого обсягу експортується на металургійну та цементну промисловість через закриття вітчизняних заводів глинозему.

Шахта бокситів Баконьослоп (Джерело: www.eoszen.hu)

По мірі того, як видобуток корисних копалин не повинен був транспортуватися до інших країн, глиноземний завод відкрився в Мошонмадьяроварі (1934), а потім у Айці (1943). Металургія алюмінію розпочалася в країні в Чепелі (1934), потім у Татабаньї та Айці.

Як і всі гірничі роботи, видобуток бокситів в Угорщині мав несприятливі наслідки для навколишнього середовища. Ландшафтні рани, спричинені відкритим видобуванням корисних копалин, можна знайти і сьогодні, рекультивація мінімальна. Велика кількість видобутих в країні бокситів знаходилася нижче рівня карстової води. У разі глибокого обробітку було використано зниження рівня води в пробурених шахтах, що призвело до регіонального зниження рівня води в Задунайських Центральних горах. В результаті активного видобутку води врожай джерел озера Хевіз зменшився, а також рівень води озера. Весняна печера Таполка стала безводною, болота та болота району пересохли. Ще одним згубним ефектом є червона грязь, яка утворюється як побічний продукт під час виробництва. Це дуже лужна, їдка речовина, тому, якщо вона потрапляє в навколишнє середовище будь-яким способом (вітром чи водою), це може сильно нашкодити дикій природі. Отже, правильне розміщення, зберігання та постійний контроль червоної грязі є особливо важливим аспектом при плануванні видобутку бокситів та виробництва алюмінію.

Процес виготовлення

Для вилучення металевого алюмінію з бокситу застосовується двоступенева техніка. На першій фазі виробляється промислово чистий глинозем, тоді як на другій фазі металевий алюміній утворюється в результаті електролізу. Цей процес після розробників називається процедурою Байєра-Холла.

На початку виробництва видобута порода подрібнюється до відповідного розміру зерен (між 0,07-1 мм) за допомогою шліфувальних та подрібнювальних машин. Далі слід виїмка, тобто розчинення вмісту глинозему в породі. Подрібнений матеріал обробляють гарячим 40% розчином NaOH під тиском 4-6 бар. Під час процесу алюміній розчиняється, відокремлюючись від металів, які є забруднювачами (наприклад, залізо).

Отриманий алюмінатовий луг і червоний бруд відокремлюють у відстійнику. Подальше використання нерозчинених частин, тобто червоної грязі, досі не вирішене, і її розміщення та зберігання є живою екологічною проблемою. При розведенні алюмінатного лугу водою випадає осад Al (OH) 3.

Потім гідроксид алюмінію відпалюють у трубчастій печі при 1300 ° С. Під час відпалу зв’язаний і липкий вміст води випаровується, і залишається білий глинозем, званий глиноземом.

Для наступного етапу процесу, електролізу, глинозем повинен бути зріджений. Оскільки температура плавлення глинозему дуже висока при 2050 ° C, для економічного вилучення його потрібно знизити. Нижча температура плавлення кріоліту (Na 3 AlF 6) змішується з глиноземом, тому температура плавлення зменшується і подальші процеси відбуваються в середовищі 900 ° С. Кріоліт - дуже рідкісний мінерал, типова поява якого падає біля узбережжя Гренландії.

Для електролізу використовуються вуглецеві (графітові) аноди, які реагують з виділяється на ньому киснем, в результаті чого утворюються оксид вуглецю та діоксид вуглецю. Тому матеріал анода постійно виснажується під час електролізу, який час від часу замінюється зверху. Результатом процесу електролізу є накопичення 99,5% чистого рідкого алюмінію на дні ванни, який і без того легко зливається. Заводи виробляють напівфабрикати з сирого алюмінію, як правило, прокат, екструдовані вироби, дроти та виливки. Пізніше з цього отримують готовий продукт, додаючи різні сплави.

Відомо кілька способів отримання металевого алюмінію з бокситів, але лише процес Байєра-Холла можна вважати економічним.

Алюміній широко використовується, його можна знайти майже в усіх галузях: машинобудування, аерокосмічна, автомобільна, харчова, електропроводка та багато іншого.

Вторинний алюміній можна отримати шляхом переробки та переробки відходів. Вартість переробки виробництва первинного алюмінію становить приблизно 5%.

Алюміній на 100% переробляється без втрати якості! Завдяки тривалому терміну служби та гарній переробці екологічний баланс алюмінію надзвичайно позитивний.