Боксит – формула, хімічні властивості та сфери застосування

Чи доводилося вам стикатися з незвичайною “глиною”, яка чомусь не утворювала з водою масу, придатну для ліплення? Якщо так, то ви тримали в руках не глину, а гірську породу боксит. Формула його не може відображати точний склад, адже самі різні речовини здатні входити в нього. Але про все по порядку. Розглянемо цю гірську породу у всіх ракурсах, докладно вивчивши склад, властивості та значення для людини.

Історія відкриття і чому так називається

Назва руда носить таке ж, як і місце її відкриття. Склад досить різноманітний, але основними компонентами є різні гідрати алюмінієвих оксидів, залізовмісні і кремнійвмісні речовини. Хімічна формула бокситу не відображає всього складу, але використовують його в основному в алюмінієвій промисловості як головне джерело сировини. Зміст алюмінійвмісних речовин може становити 40-60 % і більше.

Щільний мінерал буває самих різних відтінків: від червоного до зеленого і сірого кольорів. Але ви ніколи не зустрінете прозорий боксит. Частіше – щільний і твердий, іноді він зустрічається у вигляді землистою і пухкої субстанції. У цьому випадку при дотику на руках будуть залишатися сліди.

Можливо, ми б називали зараз цей мінерал бертитом, якщо б у 1821 році французький геолог на ім’я П’єр Бертьє не став скромничати, знайшовши під час літнього відпочинку незвичайну знахідку. Скеля, виявлена ним, була складена з каменю з незвичайними властивостями.

Бертьє не знав, що пройде кілька десятиліть, і боксит, формула якого – Al2O3xnH2O, стане сировиною, без якого алюмінієва промисловість не розвивалася такими швидкими темпами. Але що сталося, те сталося. І мінерал носить назву прованської села Ле-Бо-де-Прованс (пишеться французькою Les Baux).

Знадобилося 30 років, щоб склад породи був оцінений минералогами того часу, але в 50-ті роки боксит займає своє місце в паризькому виставковому центрі, оригінально званий “глиняним сріблом”. Вже дуже зовні він схожий на глину.

Дивіться також:  Многомировая інтерпретація: теорія Еверетта, історія, можливість існування теорії та думки науковців

Склад

Для того щоб формула бокситу в хімії точно відображала складу мінералу, потрібно врахувати всі речовини, які в нього входять. Їх багато, назвемо ті, що зустрічаються найчастіше:

  • гідрати оксидів алюмінію, з нею ви вже знайомі – Al2O3xnH2O;
  • утворюють рудну масу гідроксиди, оксиди і силікати заліза;
  • кремній (кварц (SiO2), опал (SiO2 х nH2O), каолініт (Al4[Si4O10](OH)8));
  • титан (рутил (ТіО2) і інші);
  • карбонати (CaCO3, MgCO3 і ін);
  • сполуки хрому, цирконію, фосфору, натрію, калію, вольфраму, галію та ін. елементів;
  • пірит (FeS2).

Цінується руда, насамперед містить глинозем, а кремнезему чим менше, тим краще. Для характеристики якості був введений так званий кремнієвий модуль бокситу, формула його знаходження: μSi= Al2O3/SiO2. Отримане значення показує, яким з методів краще переробляти руду.

Властивості

Як вже говорилося, склад мінералу досить різноманітний, що сильно впливає на його властивості. Але деякі фізичні властивості можна виділити:

  • кольори – можна зустріти всі відтінки червоного (від світло-рожевого до темно-червоного), зеленого (від сіро-зеленого до трав’янистої) і сірого (від світлих тонів, у тому числі білого до темно-сірого, майже чорного);
  • стан теж може бути різним: виділяють кам’янисті, пористі, пухкі, землисті і глиноподобные;
  • щільність залежить від кількості залізовмісних речовин і варіює від 1,8 до 3,2 г/см3;
  • твердість максимально дорівнює 6 за шкалою Мооса;
  • непрозорий.

Для промисловості є одна хімічна риса, яка найбільш важлива – «вскрываемость», що означає, достатньо легко витягти оксиди алюмінію з цієї руди.

Місця де є поклади

Видобуток бокситів здійснюється або відкритим способом, або підземним. Основні запаси руди зосереджені там, де волого і тепло – це тропіки та субтропіки. Тут кращі родовища бокситів і 2/3 світових запасів.

Якщо мову вести про РФ, то її покладів не вистачає навіть для забезпечення власних потреб. Але розробки тривають. Видобуток бокситовий руди йде в Архангельській, в Ленінградській і Білгородській областях, Свердловської і Челябінської.

Дивіться також:  Природний експеримент - це... Опис та особливості проведення

Постійне зростання попиту на алюміній призводить до збільшення видобутку. США провели розрахунки, за якими світові запаси бокситів становлять від 55 до 75 мільярдів тон. Цього вистачить ще приблизно на сто років. А що далі? Вчені намагаються знайти інші способи видобутку алюмінію, настільки ж ефективні і дешеві.

Переробка

Алюміній – ось головна причина видобутку цієї руди. Процес його вилучення складається з наступних етапів: отримання глинозему, потім чистого металу (електролізом). У свою чергу оксид алюмінію (формула глинозему), може бути отриманий методом Байєра, спіканням або комбінованим способом.

Схема процесу за Байєру наступна: сильно подрібнений боксит обробляють гідроксидом натрію і отримують алюмінат натрію, з якого потім осаджують глинозем. Далі залишається тільки провести електроліз – і алюміній готовий.

Низькоякісну руду спікають. Цей процес такий: подрібнену породу змішують з вуглекислим кальцієм і содою, поміщають у піч і спікають при 1250 °С. Потім спек обробляють натрієвої лугом малої концентрації, фільтрують гідроксид алюмінію і проводять електроліз.

Комбінований спосіб складається з первинної обробки глинозему з бокситів байеровским способом і подальшої переробки залишився шолома спіканням.

Застосування

Вивчивши боксит, його властивості і застосування в металургії, тепер можна дізнатися, де ще використовують руду. В хімічній промисловості при виробництві фарб, в якості наповнювача в складі лаків. Як сорбент його використовує нафтопереробна промисловість.

Чорна металургія використовує флюси, одержувані при виплавці породи. А отриманий в електропечі з бокситу електрокорунд, що володіє твердістю 9 за шкалою Мооса, застосовується у вигляді абразивного матеріалу.

Йде в хід і інша складова бокситів – глинозем. З нього виробляють глиноземистий цемент – склад, який володіє високими в’яжучі властивості навіть при низьких температурах, що особливо важливо для будівництва житла в умовах Крайньої Півночі.

Дивіться також:  Як з оксиду алюмінію отримати алюміній? Хімічні формули

Якщо боксит, формулу і застосування якого ми зараз розглядаємо, містить невелику кількість заліза, то породу використовують у виробництві вогнетривів.

А ось для литотерапевтов і магів боксити інтересу не представляють, так як не має гірська порода ні лікувальними, ні магічними властивостями.

Зрідка лише ювеліри можуть розважитися, створивши з руди яку-небудь дрібничку або сувенір, наприклад, відполірують у формі кулі – і на підставку.

Виглядає ефектно і оригінально.