بوکسیت چیست و چه کاربردی دارد؟
بوکسیت چیست؟
بوکسیت یک سنگ رسوبی است که مقادیر نسبتاً بالایی آلومینیوم دارد.
این سنگ مهم‌ترین منبع آلومینیوم است.
بوکسیت عمدتاً شامل کانی جیبسیت (Al(OH)3)، بوهمیت (γ-AlO(OH)) و دیاسپور (α-AlO(OH)) است که با دو اکسید آهن گوئتیت (FeO(OH)) و هماتیت (Fe2O3) و کانی رسی کائولینیت (Al2Si2O5(OH)) و مقادیر کمی آناتاز(TiO2) و المنیت (FeTiO3 یا FeO.TiO2) مخلوط شده‌است.
اسم این کان‌سنگ از اسم روستایی در جنوب فرانسه به نام له بو (به فرانسوی :Les Baux) اقتباس شده‌است که اولین بار پیر برتیه زمین‌شناس در آنجا متوجه وجود آلومینیم در این سنگ معدن شد.
دسته‌بندی
تعداد زیادی از انواع دسته‌بندی‌ها پیشنهاد داده می‌شد، اما تا سال ۱۹۸۲ اجماعی برای این دسته‌بندی‌ها وجود نداشت، تا این که محققی به نام وداس بوکسیت‌های لاتریت (بوکسیت‌های سیلیکاتی) را از بوکسیت‌های کارست (بوکسیت‌های کربنی) تفکیک نمود.
بوکسیت‌های لاتریت به‌طور عمده در کشورهای استوایی یافت می‌شوند. این نوع بوکسیت‌ها با اعمال فرایند لاتریزه کردن سنگ‌های سیلیکاتی مانند گرانیت، گنیس، بازالت، سینیت و شیل تشکیل می‌گردند.
در مقایسه با لاتریت‌های غنی از آهن، تشکیل شدن بوکسیت‌ها ارتباط بیشتری با شرایط شدید هوازدگی به همراه بستر آبی غنی دارد. این شرایط باعث می‌شود که کائولینیت به صورت رسوب از سنگ خارج شود و ژیپسیت در بوکسیت نفوذ نماید. مناطق با درصد بالای آلومینیوم به صورت عمده در زیر لایه ای از آهن اکسید قرار دارند.
بوکسیت‌های کربنی غالباً در اروپا، گینه و جاماییکا و روی سنگ‌های کربنی (سنگ آهک و دولومیت) تشکیل می‌شوند.
در واقع این نوع بوکسیت‌ها از هوازدگی لاتریتی و انباشتگی لایه‌های سفالی روی سنگ‌های کربنی و حل شدن تدریجی این لایه‌های انباشته شده با سنگ آهک در طی هوازدگی شیمیایی تشکیل می‌شوند.
تحقیقات اخیر در جاماییکا نشان می‌دهد که خاک مناطق معدنی درصد قابل توجهی از کادمیوم دارد که این موضوع می‌تواند نشانگر فعالیت‌های عمده آتشفشانی در اواخر دوره میوسن در آمریکای مرکزی باشد و در واقع منابع این کشور به‌طور عمده ریشه در همین فعالیت‌های آتشفشانی در آن دوره دارد.
ساختار سنگ بوکسیت
متشکل از کانی های دیاسپور، بوهمیت، گیبسیت و کانی های آهن، تیتان و سیلیس می باشد. کانی گیبسیت در ذخایر جوان و کانی های دیاسپور و بوهمیت در ذخایر فسیل مشاهده می گردد.
تشکیل
ذخایر بوکسیت ایران از نوع ذخایر فسیل می باشند و عمدتا در اواخر دوران اول، پرمین و اوایل دوران دوم تشکیل گردیده است. در دوره کرتاسه نیز ذخایر بوکسیت در ایران تشکیل گردیده که در زون زاگرس و حد فاصل سازندهای ایلام و سروک مشاهده می شود.
منابع سنگ بوکسیت در ایران
ذخایر اصلی ایران در اوایل دوران دوم و حدفاصل دوره های تریاس و ژوراسیک تشکیل گردیده است. ذخایر مهم بوکسیت این دوره در استان خراسان شمالی کشف گردیده که بوکسیت جاجرم و بوکسیت سرخ چشمه اکنون در حال بهره برداری می باشند.
بوکسیت های تریاس در ایران از نوع دیاسپوری هستند.
کیفیت بوکسیت
معیار کیفیت برای صنعت آلومینا، نسبت آلومینا به سیلیس و یا تفاضل این دو عدد می باشد و هر چه این نسبت بالا تر باشد کیفیت بوکسیت بهتر است. عناصر مزاحم برای تولید آلومینا سیلیس و همچنین ترکیبات آلکالی و قلیایی هستند.
کاربرد در صنعت
کاربرد بوکسیت، در صنایع آلومینا و تهیه فلز آلومینیم، سیمان نسوز، سیمان پرتلند، آجرهای نسوز، جرم های نسوز و تهیه فولاد می باشد.
در فولاد سازی از بوکسیت به عنوان روانساز پالپ استفاده می شود و جایگزین مناسب و ارزانتری به جای فلورین است.
ذخایر در جهان
در مناطق مختلفی از دنیا یافت می‌شود اما مقدار آن در پانزده کشور قابل‌توجه‌تر می‌باشد، این کشورها شامل آمریکا، گینه، استرالیا، ویتنام، هند، جامائیکا، برزیل، غنا، چین، یونان، سورینام، سریلانکا، قزاقستان، ونزوئلا، روسیه است.
پردازش بوکسیت
معمولاً به صورت معدن روباز استخراج می‌گردد، چرا که منابع به سطح زمین نزدیک هستند و عمدتاً می‌توان بدون نیاز به حفاری زمین یا با حفاری کمی به منابع بوکسیت دست یافت.
سنگ بوکسیت معمولاً در مخازن تحت فشار به همراه سدیم هیدروکسید تا دمای ۱۵۰ تا ۲۰۰ درجه سانتی گراد حرارت داده می‌شود. در این بازه دمایی، آلومینیوم به صورت سدیم آلومینات به دست می‌آید. همان‌طور که مقدمه این نوشتار آمده‌است، ترکیبات شامل آلومینیوم متفاوتی در سنگ‌های بوکسیت وجود دارد، نوع این ترکیبات کیفیت و چگونگی محصول مخزن تحت فشار را تعیین می‌نماید. باقی مانده بوکسیت و سرباره این مخزن پس از استخراج آلومینیوم شامل ترکیبات اکسید آهن، سیلیس، کلسیم، تیتانیوم و مقادیری آلومینیوم باقی مانده می‌باشد. پس از جداسازی باقی مانده بوکسیت با استفاده از فیلتر، جیبسیت خالص باقی مانده پس از سرد شدن در مذاب نفوذ می‌کند.
در ادامه این مذاب با دانه‌های کوچک آلومینیوم هیدروکسید تغذیه می‌گردد. جیبسیت موجود در باقی مانده بوکسیت معمولاً در کوره‌های دوار در دمای بالای ۱۰۰۰ درجه سانتی گراد به صورت اکسید آلومینیوم استحصال می‌گردد. این اکسید آلومینیوم در دمای ۹۶۰ درجه سانتی گراد به صورت رسوب از مذاب کریولیت خارج می‌گردد. در مرحله بعد، این بخش از مذاب حاصل با عبور جریان در طی یک فرایند الکترولیزی، که فرایند هال-هرولت نام دارد، به تولید آلومینیوم می‌انجامد. نامگذاری این فرایند به احترام مبتکران اهل آمریکا و فرانسه آن می‌باشد. پیش از ابداع این فرایند و همچنین پیش از ابداع فرایند دویل، سنگ معدن آلومینیوم به همراه عناصر خالصی مانند سدیم و پتاسیم در شرایط خلاء در معرض حرارت قرار می‌گرفت. این فرایند پیچیده بود و مواد مصرفی آن در آن زمان قیمت بالایی داشتند، این موارد باعث شد که آلومینیوم خالص در آن زمان از طلا نیز گران‌تر باشد.
بوکسیت منبع تولید گالیم
بوکسیت منبع اصلی عنصر کمیاب گالیم می‌باشد. در طی فرایند استحصال آلومینا از بوکسیت در فرایند بایر، گالیم در مذاب سدیم هیدروکسید انباشته می‌گردد. با استفاده از این مذاب، می‌توان به روش‌های مختلفی گالیم استخراج نمود که جدیدترین این روش‌ها استفاده از رزین تبادل یونی می‌باشد.
روشن است که بازده و کیفیت استحصال گالیم در این روش به‌طور مستقیم به میزان غنی بودن بوکسیت اولیه از گالیم وابسته می‌باشد. به‌طور معمول در یک نمونه با غلظت ۵۰ بخش از یک میلیون بخش (به انگلیسی| ppm)حدود ۱۵ درصد گالیم موجود در سنگ قابل استخراج است. مقادیر غیرقابل استخراج در ترکیبات گل قرمز و آلومینیوم هیدروکسید باقی می‌ماند.
بوکسیت منبع تولید آلومینا
آلومینا به فرمول شیمیایی Al2O3، رایج ترین فرم اکسید نمک آلومینیوم است که بارها و بارها در مراجع مختلف درباره خواص و ویژگی های آن صحبت شده است. این ترکیب جامد در حالت طبیعی به سه فرم ساختاری که به آن “فاز کریستالی” می گویند وجود دارد. آلفا آلومینا یا ɑ-Al2O3 که با نام لاتین corundum شهرت دارد، یک فرم پایدار از این ترکیب در دماهای بالا می باشد. ساختار کریستالی آلومینا در دماهای پایین تر به انواع دیگری نظیر بتا و گاما آلومینا (در برخی موارد، ساختار اِتا-آلومینا، تتا-آلومینا معرفی شده است) تغییر پیدا می کند همگی، سری کاملی از اکسیدهای قلیایی آلومینا هستند.
به طور کلی برای ورود به بحث کاربردهای آلومینا و گاما آلومینا و سایر ساختارهای آن، شناخت سنگ معدن خام و روش های استخراج آن بسیار اهمیت پیدا می کند. از طرفی دیگر، خالص سازی انواع ساختارهای آلومینا پس از استخراج، فرآیندی است که حساسیت بالاتری را طلب می کند.
برخی از تامین کنندگان بوکسیت در سناماین👇
