Общие сведения, основные свойства и применение алюминия

Al2(SO4)3 + 3Ca(HCO3)2 ® 2AlO(OH) + 3CaSO4 + 6CO2 + 2H2O

       Кроме того, сульфат алюминия применяют как протраву при крашении тканей, для дубления кожи, консервирования древесины, проклеивания бумаги. Алюминат кальция – компонент вяжущих материалов, в том числе портландцемента. Иттрий-алюминиевый гранат (ИАГ) YAlO3 – лазерный материал. Нитрид алюминия – огнеупорный материал для электропечей. Синтетические цеолиты (они относятся к алюмосиликатам) – адсорбенты в хроматографии и катализаторы. Алюминийорганические соединения (например, триэтилалюминий) – компоненты катализаторов Циглера – Натты, которые используются для синтеза полимеров, в т.ч. синтетического каучука высокого качества.

 

 

2. Основные минералы элемента (Al)

         Алюминий входит в состав большего  числа минералов, но промышленное  значение для извлечения металлического  алюминия и получения алюмокремниевых сплавов имеют несколько из них со следующим содержанием AL2O3 (%):

 

• Диаспор HALO2 и его полиморфная модификация бёмит ALOOH     - 85
• Гидраргиллит (гиббсит) Al(OH)3                                                             - 64,7
• Алунит KAl3(OH)6[SO4]2                                                                                                              -  37
• Нефелин   Na [AlSiO4]                                                                               - 34
• Лейцит   K [AlSi2O6]                                                                                  - 23,5
• Каолинит  Al2(OH)4[Si2O5]                                                                       - до 40
• Андалузит, дистен (кианит)  Al2O[Si2O5] и силлиманит AlO [AlSiO4]-63,1

 

        Наиболее важной рудой с технико-экономической  точки зрения, из которой получают  подавляющее количество алюминия, является боксит, представляющий  собой тонкодисперсную породу, состоящую  из гидратов окиси алюминия  – диаспора, бёмита и гидраргиллита и подчиненного количества окислов  и гидроокислов железа и марганца кварца, опала, окислов титана, лептохлоритов,  каолинита, карбонатов кальция и магния и других примесей. По преобладанию тех или иных  гидроокислов алюминия бокситы подразделяются на тригидратные (гидраргиллитовые), моногидратные (диаспоровые, бёмитовые и диаспор-бёмитовые) и смешанные. Бокситы в элювиальном залегании называют глиноземными латеритами или латеритными бокситами.

       Качество бокситов определяется  составом и содержанием гидроокислов алюминия, так и присутствием вредных примесей, главной из которых является кремнезем. К собственно бокситам относят глиноземные породы, содержащие не менее 28%  Al2O3, при отношении кремнезема к глинозему в них (Al2O3 / SiO2) (кремневый модуль), большем 2,6.

       Бокситы  обычно встречаются  совместно с другими глиноземистыми  породами, близкими по внешнему  виду, составу и происхождению.  К ним относятся аллиты –  бокситоподобные породы с кремневым  модулем, меньшим 2,6 и сиаллиты  – породы каолинитового состава, не содержащие свободного глинозема, с кремневым модулем, близким 1.

       За рубежом алюминий получают  только из бокситов. В России  для этой цели используют также  нефелин, алунит, каолинит и дистен. Требования к этим рудам весьма  разнообразны   и определяются особенностями технологической схемы, принятой на каждом перерабатывающем предприятии. В общем они сводятся к ограничению содержания вредных примесей, к числу которых относятся окислы железа и кремния, и определению минимальных уровней количества глинозема в руде.

 

3. Типы геолого-промышленных месторождений и их группировка

 

          Бокситы являются главным промышленным  видом минерального сырья, алюминия, представляя по условиям образования  экзогенный тип руде но в  последнее время в качестве источника алюминия все большее значение начинают приобретать нефелиновые, алунитовые и другие породы, образующиеся в эндогенных условиях.

         Различными авторами были предложены  разные классификации бокситовых  месторождений как для территории всей России, так  и для отдельных районов.

         В последние годы на основании  нового фактического материала  с учетом особенностей геологического  строения бокситовых месторождений  зарубежных стран были предложены  новые классификации.

         При выделении различных групп, подгрупп и типов бокситовых месторождений, учитывают:

• условия формирования (генезис) бокситов
• приуроченность бокситовых  месторождений к определенным структурным элементам земной коры
• морфология бокситов залежей и рудных тел, находящаяся  в прямой зависимости от дорудного рельефа, а также условия залегания и строение рудных залежей

        По условиям формирования месторождения  бокситов нами  разделяются на  три группы:

1. Коры выветривания (латеритные) – латеритные бокситы представляют собой остаточный продукт химического выветривания алюмосиликатных изверженных и метаморфических пород, протекавшего в условиях переменно-влажного тропического климата и равнинного или слабовсхолмленного рельефа. Наиболее качественные бокситы образуются за счет бескварцевых пород основного и щелочного состава. Характерными чертами остаточных месторождений латеритных бокситов являются плащеобразная форма рудных тел, постепенный переход от латерита к исходной породе, гидраргиллитовый состав бокситов. Промышленное значение имеют латеритные бокситы палеогенового, неогенового и четвертичного возраста. На долю этих месторождений приходиться большая часть  мировых запасов алюминиевого сырья. Найболее крупные месторождения  латеритных бокситов находиться в Индии – Деканское трапповое плоскогорье, Африке - Гвинейское плато, США – штат Арканзас и Австралии.
2. Полигенные (латеритно-терригенные)- эти месторождения обычно представлены латеритными (псевдоморфными) бокситами и продуктами их ближайшего переотложения. Они являются  переходными между латеритными и осадочными месторождениями. Месторождения образованы линзообразными залежами, сложенными латеритными, делювиальными, пролювиальными и осадочными бокситами. Бокситовые залежи и рудные тела иногда имеют сложные линейно-вытянутые вдоль структур подстилающего фундамента формы и извилистые очертания, как в плане, так и в разрезе. Поверхность  кровли обычно слабо волнистая, а почва, как  правило, имеет сложные извилистые контуры, обусловленные дорудным карстовым рельефом или сложной границей латеритной коры выветривания. Бокситы формировались на пенепленизированной  поверхности с мелким холмистым или карстовым рельефом.
3. Осадочные (переотложенные)-  это генетический тип месторождений бокситов является основным источником алюминиевых руд. На древних платформах осадочные бокситовые  месторождения часто приурочены к областям сочленения окраинных частей синеклиз и крупных платформенных поднятий или антеклиз и, как правило, располагаются вблизи склоновых частей поднятий. В некоторых случаях  месторождения приурочены к впадинам или полям развития древнего (мезозойского) карста в пределах выступов фундамента. Образование осадочных месторождений бокситов происходило за счет размыва, переноса и отложения латеритных продуктов выветривания в водных бассейнах – речных, озерно-болотных, лагунных и морских. В зависимости от места накопления и определяемых этим особенностей геологического строения осадочные месторождения бокситов подразделяются на геосинклинальные и платформенные.

 

       Каждая группа в зависимости от приуроченности бокситовых месторождений к основным структурам земной коры делится также на подгруппы. Среди осадочных месторождений выделяют три подгруппы:

- месторождения  древних платформ

- месторождения  молодых платформ

- месторождения геосинклинально-складчатых областей

         Таким образом, среди бокситовых  месторождений выделяются и описываются  месторождения следующих групп  и подгрупп:

 

1. Коры выветривания (латеритные): примерами являются месторождения Белгородской группы (Висловское, Воронежская антеклиза) , Высокопольское (Украинский щит)  .
2. Полигенные (латеритно-осадочные): это месторождения Средне-Тиманской группы (Вежаю-Ворыквинское, Верхне-Ворыквинское, Верхне-Шугорское) , Тиманский кряж.
3.   Осадочные (переотложенные):

- Месторождения древних платформ – Северо-Онежская, Тихвинская, Южно-Тиманская и Кедвинская группы (Русская платформа), Чадобецкая, Татарская и Приангарская группы (Сибирская платформа).

- Месторождения молодых платформ – Западно-Тургайская, Центрально-Тургайская, Амангельдинская и Целиноградская группы.

- Месторождения геосинклинально-складчатых областей – Северо-Уральская, Южно-Уральская, Салаирские группы и Боксонское месторождение.

          Также для получения глинозема  кроме бокситов используются  и могут быть использованы в будущем другие виды алюминиевого сырья. Среди них выделяют :

 

1. Нефелиновые руды. Месторождения Кузнецкой (Кия-Шалтырское, Горячегорское), Витимской (Мухальское, Нижнее-Бурульзасское), Северо-Байкальской (Сыннырское, Сакунское), Хиббинской групп и Тежсарское месторождение.
2. Алунитовые руды. Месторождения Загликское, Бенгальское, Гушсайское, Аскум и др.
3. Кианитовые руды. Месторождения Кейвской группы
4. Каолины и высокоглиноземистые аргиллиты. Месторождения Ангренское, Барандатское, Экибастузское, Гамыльское и др.        

Заключение

 

        Высокий уровень механических  свойств в сочетании с низкой  удельной плотностью обеспечивает  очень широкое применение алюминия  в самых разнообразных отраслях, особенно в самолетостроении, авиамоторостроении, транспортном машиностроении и др., где от снижения массы конструкции увеличивается ее полезная мощность.

       Алюминиевая промышленность относительно  новая, самая крупная и быстрее всех растущая среди основных подотраслей цветной металлургии, а вместе с тем и наиболее монополизированная.

       Большинство развитых капиталистических  государств хотя и покрывают  основную часть внутреннего спроса  на алюминий собственным производством,  являются все же его нетто-импортерами. Важнейшими нетто-экспортерами остались Канада и Норвегия. К числу "новых" экспортеров алюминия относятся-Гана, Камерун, Суринам, с недавних пор Новая Зеландия, Исландия и вовсе не богатые гидроэнергоресурсами Нидерланды, Греция, и Бахрейн и некоторые другие страны Ближнего Востока.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Малахов А.Е. Материалы по вопросам геологии и полезным ископаемым Урала. М., Гостеолтехиздат, 1967. 150 с.
2. Смирнов В.И. Рудные месторождения СССР. Изд. 2-е М., Недра 1978, 351 с.
3. Татаринов П.М., Карякин А.Е., Голиков А.С. Курс месторождений твердых полезных ископаемых. Л., Недра 1975. 631 с.